EMC實(shí)用整改方案

EMC的分類及標(biāo)準(zhǔn):

EMC(Electromagnetic Compatibility)是電磁兼容,它包括EMI(電磁騷擾)和EMS(電磁抗騷擾)。EMC定義為:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何設(shè)備的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC整的稱呼為電磁兼容。EMP是指電磁脈沖。

EMC = EMI + EMS 

EMI : 電磁干擾 

EMS : 電磁相容性 (免疫力)

EMI可分為傳導(dǎo)Conduction及輻射Radiation兩部分,Conduction規(guī)范一般可分為: FCC Part 15J Class B;CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3) Class B;國(guó)標(biāo)IT類(GB9254,GB17625)和AV類(GB13837,GB17625)。FCC測(cè)試頻率在450K-30MHz,CISPR 22測(cè)試頻率在150K--30MHz,Conduction可以用頻譜分析儀測(cè)試,Radiation則必須到專門的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。

EN55022為Radiation Test & Conduction Test (傳導(dǎo) & 輻射測(cè)試); EN61000-3-2為Harmonic Test (電源諧波測(cè)試) ;EN61000-3-3為Flicker Test (電壓變動(dòng)測(cè)試)。

CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)應(yīng)用于信息技術(shù)類裝置, 適用于歐洲和亞洲地區(qū);EN55022為歐洲標(biāo)準(zhǔn),FCC Part 15 (Federal Communications Commission) 適用于美國(guó),EN30220歐洲EMI測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),功率輻射測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

EN55011輻射測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是:有的頻率段要求較高,有的頻率段要求較低。傳導(dǎo) (150KHZ-30MHZ) LISN主要是差模電流, 其共模阻抗為100歐姆(50 + 50); LISN主要是共模電流, 其總的電路阻抗為25歐姆(50 // 50)。

4線 AV 60dB/uV 150KHZ-2MHZ start 9KHZ

5線 PEAK 100dB/uV 150KHZ-3MHZ

6線 PEAK 100dB/uV 2MHZ-30MHZ

7線 QP 70dB/uV 150KHZ-500KHZ

Radiated (30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP 90dB/uV 30MHZ-300MHZ

EMI為電磁干擾,EMI是EMC其中的一部分,EMI(Electronic Magnetic Interference) 電磁干擾, EMI包括傳導(dǎo)、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構(gòu)成的,通常稱作干擾的三要素。 EMI線性正比于電流,電流回路面積以及頻率的平方即:EMI = K*I*S*F2。I是電流,S是回路面積,F是頻率,K是與電路板材料和其他因素有關(guān)的一個(gè)常數(shù)。

EMI是指產(chǎn)品的對(duì)外電磁干擾。一般情況下分為 Class A & Class B 兩個(gè)等級(jí)。 Class A為工業(yè)等級(jí),Class B 為民用等級(jí) 。民用的要比工業(yè)的嚴(yán)格,因?yàn)楣I(yè)用的允許輻射稍微大一點(diǎn)。同樣產(chǎn)品在測(cè)試EMI中的輻射測(cè)試來講,在30-230MHz下,B類要求產(chǎn)品的輻射限值不能超過40dBm 而A類要求不能超過50dBm(以三米法電波暗室測(cè)量為例)相對(duì)要寬松的多,一般來說CLASS A是指在EMI測(cè)試條件下,無需操作人員介入,設(shè)備能按預(yù)期持續(xù)正常工作,不允許出現(xiàn)低于規(guī)定的性能等級(jí)的性能降低或功能損失。

EMI是設(shè)備正常工作時(shí)測(cè)它的輻射和傳導(dǎo)。在測(cè)試的時(shí)候,EMI的輻射和傳導(dǎo)在接收機(jī)上有兩個(gè)上限,分別代表Class A和Class B,如果觀察的波形超過B的線但是低于A的線,那么產(chǎn)品就是A類的。EMS是用測(cè)試設(shè)備對(duì)產(chǎn)品干擾,觀察產(chǎn)品在干擾下能否正常工作,如果正常工作或不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降,為A級(jí)。能自動(dòng)重啟且重啟后不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降,為B級(jí)。不能自動(dòng)重啟需人為重啟為C級(jí),掛掉為D級(jí)。國(guó)標(biāo)有D級(jí)的規(guī)定,EN只有A,B,C。EMI在工作頻率的奇數(shù)倍是最不好過的。

EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr) 電磁敏感度一般俗稱為 “電磁免疫力”, 是設(shè)備抗外界騷擾干擾之能力,EMI是設(shè)備對(duì)外的騷擾。

EMS中的等級(jí)是指:Class A,測(cè)試完成后設(shè)備仍在正常工作;Class B,測(cè)試完成或測(cè)試中需要重啟后可以正常工作;Class C,需要人為調(diào)整后可以正常重啟并正常工作;Class D,設(shè)備已損壞,無論怎樣調(diào)整也無法啟動(dòng)。嚴(yán)格程度EMI是B>A,EMS是A>B>C>D。

常用的EMC標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)配置

EMS部份為EN55024包含7項(xiàng)測(cè)試:

EN61000-4-2:1998;

EN61000-4-3:1998;

EN61000-4-4:1995,

EN61000-4-5:1995;

EN61000-4-6:1996;

EN61000-4-8: 1993;

EN61000-4-11:1994。

EMC檢測(cè)主要項(xiàng)目:

空間輻射(Radiation): EN55011,13,22 FCC Part 15&18, VCCI

傳導(dǎo)干擾(Conduction): EN55011,13,14-1,15,22, FCC Part 15&18, VCCI
喀嚦聲(Click): EN55014-1

功率輻射(Power Clamp): EN55013,14-1
磁場(chǎng)輻射(Magnetic Emission): EN55011,15
低頻干擾(Low Frequency Immunity): EN50091-2
靜電放電(ESD): IEC61000-4-2、EN61000-4-2、 GB/T17626.2
輻射抗擾度(R/S): IEC61000-4-3、 EN61000-4-3 、GB/T17626.3
脈沖群抗擾度(EFT/B): IEC61000-4-4、EN61000-4-4 、 GB/T17626.4
浪涌抗擾度(SURGE): IEC61000-4-5、 EN61000-4-5、 GB/T17626.5
傳導(dǎo)騷擾抗擾度(C/S): IEC61000-4-6、 EN61000-4-6 、GB/T17626.6

工頻磁場(chǎng)抗擾度(M/S): IEC61000-4-8、 EN61000-4-8、GB/T17626.8
電壓跌落(DIPS): IEC61000-4-11、 EN61000-4-11、 GB/T17626.11
諧波電流(Harmonic): IEC61000-3-2、EN61000-3-2

電壓閃爍(Flicker): IEC61000-3-3、EN61000-3-3

輻射干擾(Radiated Interference)是通過空間并以電磁波的特性和規(guī)律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。傳導(dǎo)干擾(Conducted Interference)是沿著導(dǎo)體傳播的干擾。所以傳導(dǎo)干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

電磁兼容三要素:任何電磁兼容性問題都包含三個(gè)要素,即干擾源、敏感源和耦合路徑,這三個(gè)要素中缺少一個(gè),電磁兼容問題就不會(huì)存在。

產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流,即dV/dt或dI/dt很大;輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備的要求有兩個(gè)方面:一個(gè)是工作時(shí)不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響,另一個(gè)是不能對(duì)外界的電磁干擾過度敏感。前一個(gè)方面的要求稱為干擾發(fā)射要求,后一個(gè)方面的要求稱為敏感度要求。

電磁能量從設(shè)備內(nèi)傳出或從外界傳入設(shè)備的途徑只有兩個(gè),一個(gè)是以電磁波的形式從空間傳播,另一個(gè)是以電流的形式沿導(dǎo)線傳播。因此,電磁干擾發(fā)射可以分為:傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射;敏感度也可以分為傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn):描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測(cè)試方法、設(shè)備,定義了等級(jí)和性能判據(jù)?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品。

產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn):針對(duì)某種產(chǎn)品系列的EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定。

通用標(biāo)準(zhǔn):按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的,當(dāng)產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時(shí),使用通用標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行EMC測(cè)試。對(duì)使設(shè)備的功能完全正常,也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)于制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織和標(biāo)準(zhǔn)的介紹:

IEC(國(guó)際電工委員會(huì)):有兩個(gè)平行的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn),CISPR和TC77。

CISPR(國(guó)際無線電干擾特別委員會(huì)):1934年成立。目前有七個(gè)分會(huì):A分會(huì)(無線電干擾測(cè)量方法與統(tǒng)計(jì)方法)、B分會(huì)(工、科、醫(yī)療射頻設(shè)備的無線電干擾)、C分會(huì)(電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾)、D分會(huì)(機(jī)動(dòng)車和內(nèi)燃機(jī)的無線電干擾)、E分會(huì)(無線接收設(shè)備干擾特性)、F分會(huì)(家電、電動(dòng)工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾)、G分會(huì)(信息設(shè)備的無線電干擾)。

TC77(第77技術(shù)委員會(huì)):1981年成立。目前有3個(gè)分會(huì):SC77A(低頻現(xiàn)象)、 SC77B(高頻現(xiàn)象)、 SC77C(對(duì)高空核電磁脈沖的抗擾性)。

CENELEC(歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)):由歐共體委員會(huì)授權(quán)制訂歐洲標(biāo)準(zhǔn)。EN標(biāo)準(zhǔn)中引用了很多CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:

EN55××× = CISPR標(biāo)準(zhǔn), (例: EN55011 = CISPR Pub.11)

EN6×××× = IEC標(biāo)準(zhǔn), (例: EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11)

EN50××× = CENELEC自定標(biāo)準(zhǔn), (例: EN50801 )

FCC(聯(lián)邦通信委員會(huì))全名為Federal Communications Commission:是管理電腦, 周邊及通信產(chǎn)品等銷售美國(guó)之審核授權(quán)機(jī)抅, 主要制訂民用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),關(guān)于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

FCC Part 15 subpart B規(guī)定: 凡利用數(shù)位技術(shù)之電子裝置或系統(tǒng), 及使用或產(chǎn)生脈波頻率超過10KHz之器材,皆須依規(guī)定進(jìn)行測(cè)試認(rèn)證后, 才可以在美國(guó)市場(chǎng)銷售。

MIL-STD(美軍標(biāo)):典型的是MIL-STD –461D。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了最大輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的限制,還規(guī)定了系統(tǒng)對(duì)輻射和傳導(dǎo)干擾的敏感度要求。配套標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-462規(guī)定了必要的測(cè)試裝置。商業(yè)公司經(jīng)常將MIL-STD-461中的某些部分作為產(chǎn)品內(nèi)部EMC規(guī)范。

VCCI(干擾自愿控制委員會(huì)):民間機(jī)構(gòu),其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR和IEC一致。

GB(中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)):基本采用CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),目前已發(fā)布57個(gè)。

GJB(中國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)):基本采用美軍標(biāo),例如GJB151A = MIL-STD –461D。

軍用設(shè)備
為軍用設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)必須滿足MIL-STD-461D的要求, 另一個(gè)關(guān)于EMI的軍用標(biāo)準(zhǔn)是保密的TEMPEST計(jì)劃,這是用來保證保密通信系統(tǒng)安全的?，F(xiàn)在可以接收并復(fù)現(xiàn)出大多數(shù)電子設(shè)備政黨工作時(shí)所發(fā)射的功率很低的射頻信號(hào)。象對(duì)電子竊聽很脆弱的CRT終端那樣的軍用產(chǎn)品就屬于TEMPEST的范疇。在實(shí)踐中,TEMPEST控制設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射,使無法解譯攜帶信息的信號(hào)。
由于關(guān)于EMC的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜,關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)在表1.9中。一些標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍在圖1-3中標(biāo)明。

CE標(biāo)示: 源自歐共體各會(huì)員國(guó)(European Community)縮寫的總稱, 並以此為標(biāo)志。規(guī)范產(chǎn)品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環(huán)境保護(hù)等利益所訂定之基本安全要求。

CE = EMC + LVD EMC : 電磁干擾及電磁相容性 LVD : 低電壓指令

測(cè)量場(chǎng)地:GB要求在開闊場(chǎng)地中測(cè)量,GJB要求在屏蔽半無反射室中測(cè)量,由于電磁環(huán)境日趨惡化,開闊場(chǎng)中的背景干擾往往嚴(yán)重影響測(cè)量,因此,GB測(cè)量也開始在屏蔽半無反射室中做,但要求半無反射室中的電磁場(chǎng)分布與開闊場(chǎng)近似。

天線到EUT(受試設(shè)備)的距離:GB要求為3米、10米或30米,GJB要求為1米;

測(cè)量?jī)?nèi)容:GB僅測(cè)量電場(chǎng)輻射發(fā)射,GJB對(duì)電場(chǎng)輻射和磁場(chǎng)輻射都要測(cè)量;

測(cè)量頻率范圍:GB規(guī)定的測(cè)量范圍為30MHz ~ 1GHz,隨著時(shí)鐘頻率的升高,有擴(kuò)展到18GHz的趨勢(shì),GJB規(guī)定的測(cè)量頻率范圍為10kHz ~ 18GHz。

EUT的布置:GB和GJB都要求EUT按照實(shí)際工作狀態(tài)布置(互聯(lián)電纜和所連接的外部設(shè)備全部按實(shí)際狀態(tài)連接),GB要求EUT放置在木制測(cè)試臺(tái)上,GJB要求EUT放置在金屬板上。距離地面的距離為0.8米;

檢波方式:干擾測(cè)量?jī)x的讀數(shù)與檢波方式有關(guān),因此標(biāo)準(zhǔn)中都明確規(guī)定檢波方式,GB要求準(zhǔn)峰值檢波,GJB要求峰值檢波;

最大輻射點(diǎn):與處理電磁兼容問題的原則相同,僅關(guān)心最壞情況。因此,以EUT的最大輻射值為測(cè)量結(jié)果。最大輻射值的含義有4個(gè),第一:EUT的工作狀態(tài)處于最大輻射狀態(tài),第二:EUT最大輻射面對(duì)著天線,第三:天線的極化方向?yàn)榻邮兆畲髨?chǎng)強(qiáng)的方向,第四:天線的高度為接收最大場(chǎng)強(qiáng)的位置。GJB中,沒有第四點(diǎn)的要求,即,天線的高度是固定的。

測(cè)量設(shè)備:

騷擾測(cè)量設(shè)備:用來定量計(jì)量騷擾強(qiáng)度的設(shè)備,可以是EMI測(cè)量接收機(jī),也可以是頻譜分析儀,頻率范圍要覆蓋150KHz~30MHz,具有峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波功能。

線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN):由于電源端子傳導(dǎo)發(fā)射的強(qiáng)度與電網(wǎng)的阻抗有關(guān),因此為了使測(cè)量具有唯一性,必須在特定的阻抗條件下測(cè)量,LISN就提供了這樣一個(gè)環(huán)境,GB9254標(biāo)準(zhǔn)中使用的LISN為50Ω/50μH。

接地平板:受試設(shè)備要放置在接地金屬板上進(jìn)行試驗(yàn),該金屬板比被測(cè)設(shè)備邊框大0.5米,最小尺寸為2m×2m。

電快速脈沖試驗(yàn)?zāi)M電網(wǎng)中的感性負(fù)載斷開時(shí)產(chǎn)生的干擾。這種干擾不僅會(huì)出現(xiàn)在電源線上,而且會(huì)耦合到信號(hào)線上。因此,這個(gè)試驗(yàn)要對(duì)電源線和信號(hào)線做。設(shè)備能夠通過浪涌試驗(yàn),并不意味著也能通過電快速脈沖試驗(yàn)。一方面是因?yàn)楹笳叩念l率成份遠(yuǎn)高于前者,具備不同的干擾機(jī)理,令一方面是因?yàn)殡娍焖倜}沖試驗(yàn)中施加的干擾是重復(fù)性,這對(duì)電路具有一種積分效應(yīng),是電路中的積分型抗干擾電路實(shí)效。

頻譜分析儀能夠快速地在較寬的頻率范圍內(nèi)掃描,因此是診斷電磁干擾發(fā)射的方便工具。使用頻譜分析儀時(shí)需要注意的問題:頻譜分析儀不能觀測(cè)瞬間干擾,如靜電放電、雷電等;頻譜分析儀的掃描時(shí)間不能設(shè)置得太短,即不能使掃描速度太快;從頻譜分析儀屏幕上讀取頻率與幅度數(shù)據(jù)時(shí),其精度與頻譜儀的掃描范圍有關(guān),范圍越窄,精度越高;當(dāng)輸入信號(hào)過大時(shí),頻譜分析儀會(huì)發(fā)生過載,使讀取的幅度數(shù)據(jù)比實(shí)際的小,用輸入衰減器可以避免過載;減小頻譜儀的中頻帶寬可以提高儀器的靈敏度(和選擇性),但掃描時(shí)間會(huì)更長(zhǎng);寬帶信號(hào)的幅度會(huì)隨著中頻分辨帶寬的增加而增加。

電磁干擾(EMI)接收機(jī)是另一種測(cè)量電磁干擾的設(shè)備,許多人在選購儀器時(shí)搞不懂接收機(jī)與頻譜儀之間的區(qū)別,下面做一簡(jiǎn)單比較:

所有的接收機(jī)都標(biāo)準(zhǔn)配置預(yù)選器(頻譜儀需要選配),能夠有效地抑制帶外噪聲;所有的接收機(jī)用基頻混頻方式(頻譜儀使用基頻和諧頻混頻),具有較高的靈敏度;接收機(jī)的中頻濾波器為矩形(頻譜儀的中頻濾波器為高斯形),具有更好的選擇性;接收機(jī)適合于正式測(cè)量,不適合于診斷。

EMC試驗(yàn)室有華測(cè)(CTI)、SGS、信測(cè)、信華、華通威、冠準(zhǔn)、莫特、廣州ETL、廣州五所、東莞經(jīng)續(xù)、東莞沃特、厚街北南、長(zhǎng)安世鴻、長(zhǎng)安碩信(ATT)、大朗信寶、塘夏歐標(biāo)、摩爾實(shí)驗(yàn)室、經(jīng)續(xù)檢驗(yàn)技術(shù)有限公司等。像美國(guó)的FCC只測(cè)EMI中的輻射和傳導(dǎo),不測(cè)EMS。有些國(guó)家EMI和EMS是分開測(cè)的,有些國(guó)家是一起像CCC認(rèn)證CE認(rèn)證?，F(xiàn)在很多電器類產(chǎn)品做CE還要加測(cè)電磁波騷擾EMF,標(biāo)準(zhǔn)是EN-50336。電源EMI技術(shù)就算能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),有的產(chǎn)品要求要達(dá)一定的濕度測(cè)試。在深圳濕試控制都比較難做。深圳幾家大實(shí)驗(yàn)室,都比較難,空間問題。EMI不只包括傳導(dǎo),輻射,電流諧波與電壓閃爍也是EMI的部分。諧波和閃爍是設(shè)備對(duì)外的,而不是外界對(duì)設(shè)備的,所以是EMI,不是EMS。