EMC基础培训-基础篇.ppt

EMC(电磁兼容性）EMC基础培训教材電磁波 頻譜 2021/9/261目目 录录nEMC定义定义n研究研究EMC的必要性的必要性n常见常见EMC缩略语与标准缩略语与标准分类分类nEMC测试项目简介测试项目简介n各各EMC测试介绍测试介绍2021/9/262EMC定义定义nEMC：Electromagnetic compatibility，电磁兼容性(EMC=EMI+EMS)nEMC定义定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。nEMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题。干扰源敏感设备耦合途径2021/9/263电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC2021/9/264研究研究EMC的必要性的必要性nEMC定义定义n研究研究EMC的必要性的必要性n常见常见EMC缩略语与标准缩略语与标准分类分类nEMC测试项目简介测试项目简介n各各EMC测试介绍测试介绍2021/9/265EMC的必要性（一）的必要性（一）n市场准入的需要市场准入的需要 全球各地区基本都设置了相应的市场准入认证用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势，北美的FCC认证、欧盟的CE认证、澳洲的C-tick认证、台湾的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。2021/9/266EMC的必要性（二）的必要性（二）n产品间稳定工作的需要产品间稳定工作的需要 如何保证设备不被静电静电、雷击雷击、快速瞬态脉冲群快速瞬态脉冲群、辐射辐射电磁场电磁场等各种形式的外来干扰影响其正常工作，如何保证设备不会对同一电磁环境中的其他设备产生干扰都是产品设计上的技术壁垒，同时又是客户眼中的“产品质量”优良与否的体现；案例：深圳某企业的案例：深圳某企业的MPEG解码器在山西运城地区严重干解码器在山西运城地区严重干扰广电机房内的电视机和扰广电机房内的电视机和CATV光端机，遭到客户的严重光端机，遭到客户的严重投诉，后经定位发现该型号产品的辐射测试根本没有通过。投诉，后经定位发现该型号产品的辐射测试根本没有通过。2021/9/267EMC的必要性（三）的必要性（三）n产品内部兼容性的需要产品内部兼容性的需要 产品内部各单板间是否能够和谐的工作、电源电路电源电路是否不会对音视频信号音视频信号产生干扰、PCB设计时时钟电路时钟电路是否会干扰控制电路控制电路等等都是产品设计时需要重点考虑的问题，也是产品基本功能实现的保证问题。案例：北京某著名通信网络公司的案例：北京某著名通信网络公司的DSLAM产品某单板上产品某单板上的的DC/DC模块严重干扰其模块严重干扰其ADSL线路滤波器，致使该产品线路滤波器，致使该产品的传输距离达不到设计要求，市场返修率大幅升高。的传输距离达不到设计要求，市场返修率大幅升高。2021/9/268常见常见EMC缩略语与标准分类缩略语与标准分类nEMC定义定义n研究研究EMC的必要性的必要性n常见常见EMC缩略语与标准缩略语与标准分类分类nEMC测试项目简介测试项目简介n各各EMC测试介绍测试介绍2021/9/269常见缩略语常见缩略语nEMC(Electromagnetic Compatibility)：电磁兼容性nEMI(Electromagnetic Interference)：电磁干扰nEMS(Electromagnetic Susceptibility)：电磁抗扰度nOATS(Open Area Test Site)：开阔场nCISPR：国际无线电干扰特别委员会nIEC(International Electrotechnical Commission)：国际电工委员会nEUT(Equipment Under Test)：受试设备nFCC（Federal Communication Commission）：联邦通信委员会nCE：字母 CE 是法文句子 Conformit Europene 的缩写，意指欧盟。2021/9/2610EMC标准分类标准分类基础标准通用标准产品类标准产品标准某种产品的专用标准。例如：GB 9813-88:微型数字电子计算机通用技术条件某一类产品的标准，例如：EN55013/EN55020：音视频产品的EMC要求规定了一系列试验方法与限值要求，并且给出了这些方法要求适用于什么环境，例如：EN61000-6-2：工业区环境抗扰度通用标准是制定其它EMC标准的基础，通常不涉及具体产品类别。例如：IEC 61000-4-*系列标准2021/9/2611EMC测试项目简介测试项目简介nEMC定义定义n研究研究EMC的必要性的必要性n常见常见EMC缩略语与标准缩略语与标准分类分类nEMC测试项目简介测试项目简介n各各EMC测试介绍测试介绍2021/9/2612常见常见EMC测试项目测试项目EMC：电磁兼容性EMI：电磁干扰EMS：电磁敏感RECEHarmonicsFlicker&Fluctuation辐辐射射发发射射传传导导发发射射谐谐波波电电流流电电压压波波动动及及闪闪烁烁ESDRS辐辐射射抗抗扰扰度度电电压压抗抗扰扰度度静静电电抗抗扰扰度度电电快快速速瞬瞬变变脉脉冲冲群群工工频频磁磁场场抗抗扰扰度度EFT传传导导抗抗扰扰度度浪浪涌涌抗抗扰扰度度SurgeCSPMSDips电电压压跌跌落落及及中中断断2021/9/2613常见干扰源雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器2021/9/2614各各EMC测试项目介绍测试项目介绍nEMC定义定义n研究研究EMC的必要性的必要性n常见常见EMC缩略语与标准缩略语与标准分类分类nEMC测试项目简介测试项目简介n各各EMC测试介绍测试介绍2021/9/2615ESD：Electrostatic dischargenESD：静电放电，考察设备在接收外界静电源（如带电人体、带电设备等）所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力。n测试标准：IEC 61000-4-2。n静电波形及参数Tr约为0.7至1ns，因上升时间非常短，根据傅利叶变换，其产生干扰的频率可以延伸至500MHz。2021/9/2616ESD：试验介绍试验介绍静电放电试验包含两个部分：直接放电和间接放电n直接放电直接放电：又包含接触放电和空气放电 接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行。空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行，入喷有绝缘漆等。直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象。n间接放电间接放电：只包含接触放电 对水平耦合板和垂直耦合板进行放电，耦合板距离设备一定距离，耦合板通过两个470k欧姆的电阻接地，所以当对耦合板放电时，耦合板上的静电不会马上泄放到地，而以耦合板为静电源形成一静电场，对设备进行干扰。模拟设备抗静电场干扰的能力2021/9/2617ESD：静电枪内部电路静电枪内部电路n因静电的上升沿非常短、且静电枪上的高压开关非常昂贵，所以静电抢的价格不菲，目前市场上比较常见的静电抢主要都为进口货。2021/9/2618ESD：静电枪实物（：静电枪实物（ESD simulator）2021/9/2619EFT/B：Electrical fast transient burstnEFT/B：电快速瞬变脉冲群 模拟设备附近或设备所在的电网中发生切断感性负载时导致的脉冲干扰。n测试标准：IEC 61000-4-4。nEFT/B波形及主要参数双指数脉冲双指数脉冲15ms脉冲串脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是脉冲串间隔是300ms上升沿：5ns脉宽：50ns干扰覆盖频率：60至100MHz2021/9/2620EFT/B：试验介绍试验介绍EFT/B试验包含两个部分n电源端试验使用耦合去耦网络（CDN）进行注入。n信号端试验使用容性耦合夹进行干扰耦合，具体试验做法为使信号线从容性耦合夹中穿过因为容性耦合夹和信号线之间存在分布电容（33至200pF），从而使得干扰被注入至信号线内部。受试设备辅助设备信号源容性耦合夹信号源受试设备辅助设备耦合去耦2021/9/2621EFT/B：试验现场试验现场容性卡钳距参考地100mm,轮流卡每根电缆EUT与参考地平面之间的距离大于100mm参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米脉冲群信号源连辅助设备与端接2021/9/2622DIP/interruptions：试验介绍试验介绍nDIP/interruptions：该试验主要是模拟交流电网中接入大功率设备引起的电网电压下降甚至短时中断的现象，考察设备在处于这种工作状态中的性能稳定性。n交流测试标准：IEC 61000-4-11。n直流测试标准：IEC 61000-4-29。跌落深度持续时间性能判据70500msC40%200msC010msB05sC试验组合2021/9/2623DIP/interruptions：试验介绍（续）试验介绍（续）n试验仪器控制试验的跌落深度、持续时间以及跌落相位。n其中相位为0、45 、90 、135 、180 、225 、270 、315 、360。试验仪器电源电源受试设备（EUT）2021/9/2624DIP/interruptions：试验现场试验现场2021/9/2625Surge：浪涌试验浪涌试验浪涌试验用来模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响。包含电源端和信号端测试。测试标准：IEC 61000-4-5。n电源端测试包括L和N线间、L对保护地、N线对保护地、L&N对保护地，其中第一种属于差模干扰，后三种为共模干扰。n信号端测试如果是屏蔽线，干扰加在屏蔽层上，如果是非屏蔽线，干扰加在信号线上，例如对用户线，直接加在AB线上。2021/9/2626Surge：浪涌波形浪涌波形n浪涌波形有：1.2/50(8/20)组合波，10/700电压波，其中1.2/50、1.2/50(8/20)波形用在电源端和室内信号端的试验上，而10/700电压波用在室外信号端的浪涌试验上。n上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前时间，单位为us，50、20和700指得是波形的脉宽，单位也为us，可见浪涌波形的能量远大于EFT/B和静电，但是干扰频宽却要窄得多。2021/9/2627Surge：试验现场试验现场2021/9/2628PMS：Power-frequency magnetic susceptibilitynPMS：工频磁场试验主要模拟50Hz工频电力线所构成的磁场（如大型变压设备附近的磁场等）对设备的影响，对此项试验较敏感的主要是带线圈的设备如CRT等。n测试标准：IEC 61000-4-8。n试验示意试验仪器EUT线圈50Hz电流2021/9/2629PMS：试验现场试验现场2021/9/2630RS：Radiated susceptibilitynRS：辐射敏感度，该项试验的目的主要用来考察设备对于外界电磁场干扰的抗扰能力，例如在设备附近使用无线通讯设备时，设备已经在进行一场考验了，测试频段：80MHz2000MHz，使用1kHz的正弦波进行调幅。该项试验需要在电波暗室内进行。n测试标准：IEC 61000-4-3。2021/9/2631RS：测试现场测试现场2021/9/2632CS：Conducted susceptibility现在的空间存在太多的电磁噪声，当空间的电磁波的波长和设备线缆的长度可以比拟时，电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应电压/电流，沿着该电缆流进设备内部，从而对设备的正常工作产生干扰，上述的设备线缆包含电源线和信号线。测试标准：IEC 61000-4-6。n电源端CS试验此时频段150kHz80MHz，加入的试验电压根据产品类型不同而不同，例如对于电信设备来说，CC08该项试验时需要加3V的骚扰电压，二对于NT1来说则需加扰10V。n信号端CS试验测试频段同电源端试验，加扰的强度也因产品类型不同而不同。2021/9/2633CS：试验示意图试验示意图电源端试验信号端试验EUT信号发生器辅助设备CDN骚扰注入点0.1m木垫供电电源CDN信号发生器EUT辅助设备CDN为耦合去耦网络0.1m木垫注入点2021/9/2634RE：Radiated emissionnRE主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，测试频段根据不同的标准要求不同，在CISPR 22中，测试频段为301000MHz，值得注意的是设备进行RE测试时标准要求尽可能满配置、满负荷的运行。RE问题是EMC中的难点。主要因为RE设计产品EMC设计的各个环节：屏蔽、滤波、接地。n测试标准：ITE设备为CISPR 22。n测试示意图如右图2021/9/2635RE：测试现场测试现场n在RE测试中，天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都需要不断改变，以求搜寻到设备辐射的最大点。nRE测试可以在开阔场和半电波暗室内进行。2021/9/2636CE：Conducted emission任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系，无论是通过电源电缆还是信号电缆，只要有这种互连关系的存在，设备就有一个途径将自身的共模电流传导给与其互连的设备，这种现象就叫传导干扰，又成为传导发射。测试标准：ITE设备为CISPR 22。传导发射包含两个部分：电源端CE和通信端CEn电源端CE：测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电网络传送的干扰，测试频段为150kHz30MHz，（原来直流的测试频段起始频率为20MHz，新版的欧洲386标准将其改为150kHz，此外FCC标准中测试频段也已经和CISPR 22一致了）。n通信端CE、测试频段同上，此处描述的通信端指得是针对接驳到公网的端口，如网口、ISDN口等才有CE测试要求，而对于接终端的信号端口如音视频端口则无CE要求。2021/9/2637CE：测试示意图（电源端）测试示意图（电源端）nLISN：Line impedance stabilization network线路阻抗稳定网络，用来n进行电源端CE测试时的阻抗稳定，并且该网络上面有一取样端子，nEUT沿电源线向外的干扰就从此端子取出，送至接收机进行检波。2021/9/2638CE：测试示意图（通信端）测试示意图（通信端）n下图中的电流钳为取样设备，此外下图只是通信端口CE测试的n一种方法（CISPR 22中的C1.2法）EUT接收机辅助设备电流钳150欧姆共模电阻电源2021/9/2639Harmonics：交流电源谐波交流电源谐波n设备的输入电压为正弦波（50Hz或者60Hz），当该电压的输入负载为非线性电路时，将会使得输入电流发生畸变，即输入电流不为正弦波，根据傅利叶变换，非正弦波信号在频域将会存在谐波，这些谐波电流将会降低设备电源的使用效率，并且会倒灌至电网，对电网产生污染。n测试标准：IEC 61000-3-2。n测试上限为基频的40次谐波频率。2021/9/2640Flickers：交流电源闪烁交流电源闪烁n考察设备电源模块引起输入电源的频率变化能力，该中频率变化从设备端口反灌入电网，会引起电网频率的波动。n测试标准：IEC 61000-3-3。2021/9/2641Flickers：交流电源闪烁交流电源闪烁PltPstd(t)3.3%(ms)dc(%)dmax(%)0.651.00 500 3.300 4.0 /6.0 /7.02021/9/2642