EMC基础知识介绍.ppt
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1、EMC 基础知识介绍Presented by:Huang 基本术语单位电磁兼容的概念电磁骚扰测试介绍电磁抗干扰测试介绍产品与标准2专业、卓越、精准基本术语电磁环境(Electromagnetic Environment)v电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)v电磁干扰(Electromagnetic Interference EMI)v电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility EMC)v电磁发射(Electromagnetic Emission)v电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility EMS)3专业
2、、卓越、精准基本术语电磁环境(Electromagnetic Environment)v电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)v电磁干扰(Electromagnetic Interference EMI)v电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility EMC)v电磁发射(Electromagnetic Emission)v电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility EMS)兼容性指设备或系统在其电磁环境中,能正常工作且不对该环境中的任何实物构成不能承受的电磁骚扰的能力电磁环境是指存在于给定场所的所有电磁现象的综
3、合电磁骚扰指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无声明物质产生损害作用的电磁现象电磁干扰指电磁骚扰引起的装置、设备或系统性能降低电磁发射指从源向外发出电磁能的现象电磁敏感性指在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不降低其运行性能的能力4专业、卓越、精准基本术语对骚扰的敏感度(Immunity to disturbance)v抗扰度裕量骚扰(Immunity Margin)v电磁兼容裕量(Electromagnetic Interference Margin)v发射裕量(Emission Margin)5专业、卓越、精准基本术语对骚扰的敏感度(Immunity to distur
4、bance)v抗扰度裕量骚扰(Immunity Margin)v电磁兼容裕量(Electromagnetic Interference Margin)v发射裕量(Emission Margin)电磁兼容裕量是指电磁兼容限值与发射限值之间的差值对骚扰的抗扰度是指在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统具有不降低其运行性能的能力抗扰度裕量是指抗扰度限值与电磁兼容电平的差值电磁兼容裕量是指装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值6专业、卓越、精准单位电磁骚扰的常用单位 骚扰的单位通用分贝来表示,分贝的原始定义为两个功率的比:7专业、卓越、精准单位电磁骚扰的常用单位 通常用dBm表示功
5、率的单位,dBm即是功率相对于1mW的值:8专业、卓越、精准单位电磁骚扰的常用单位 通过以下的推导可知电压由分贝表示为(注意有一个前提条件为R1=R2):9专业、卓越、精准单位电磁骚扰的常用单位 通常用dBuV表示电压的大小,dBuV即是电压相对于1uV的值:对于辐射骚扰通常用电磁场的大小来度量,其单位是V/m。通常用的单位是dBuV/m。10专业、卓越、精准电磁兼容(EMC)为什么要做电磁兼容?专业、卓越、精准完整信号信号畸变信号达不到预期目的功能串扰地线,电源噪音外界干扰(传导,辐射)11电磁兼容(EMC)电磁骚扰现象在海陆空环境都有存在12电磁兼容(EMC)电磁骚扰对数字信号的干扰13电
6、磁兼容(EMC)电磁骚扰的危害是巨大的14电磁兼容(EMC)电磁兼容三要素专业、卓越、精准15电磁兼容(EMC)电磁兼容三要素专业、卓越、精准电磁干扰源电磁干扰敏感源标准中干扰发射限制标准中敏感度限制耦合路径16电磁兼容(EMC)电磁兼容三要素之骚扰源专业、卓越、精准变化的电流,电压辐射天线电磁波例如:雷电,静电,感性负载的通断,脉冲电路等等产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象17电磁兼容(EMC)电磁兼容三要素之骚扰源专业、卓越、精准辐射天线:18电磁兼容(EMC)电磁兼容三要素之敏感源专业、卓越、精准任何电路都可能成为敏感源敏感设备,指对电磁骚扰产生响应的设备。v电磁兼容三要素之耦合路
7、径空间耦合传导耦合互感耦合电容耦合天线辐射地线电源线耦合途径或称耦合通道,指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上,并使该设备产生响应的媒介19电磁兼容(EMC)电磁兼容的测试项目(EMI&EMS)专业、卓越、精准电磁磁发射(射(EMI)1.辐射发射RE(Radiated Emission)测试通过空间传播的电磁能量。2.传导发射CE(Conducted Emission)测试沿电源线、控制线或信号线传播的电磁能量。注意:谐波电流测试,电压波动和闪烁测试这两个测试项目一般是没有划在电磁发射(或电磁骚扰)里面的。这两个测试项目主要是测试设备运行对电网供电质量的影响20电磁兼容(EMC)专业、卓越、精准电
8、磁兼容的测试项目(EMI&EMS)抗抗扰性性(EMS)1.静电放电抗扰度ESD(Electrostatic discharge)模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放电。2.辐射敏感度试验RS(Radiated Susceptibility):测试被试设备对空间电磁骚扰的抗扰性。21电磁兼容(EMC)专业、卓越、精准电磁兼容的测试项目(EMI&EMS)抗抗扰性性(EMS)3.电快速瞬态脉冲群抗扰度EFT(Electrical fast transient burst)模拟对电感性负载的切换(如继电器、接触器);对高压开关的切换(如真空开关、六氟化硫)设备的干扰。放电波形
9、为5ns/50ns(上升沿5ns,半波时间50ns)的脉冲串,脉冲串持续时间15ms,脉冲周期为300ms。特点是上升时间快、持续时间短、能量低,但有较高的重复频率。22电磁兼容(EMC)专业、卓越、精准电磁兼容的测试项目(EMI&EMS)抗抗扰性性(EMS)4.浪涌抗扰度SURGE 模拟电网中的故障;雷击(直接或间接)对设备的干扰,,电网中的开关操作。放电波形为开路电压1.2us/50us、短路电流8us/20us的脉冲。特点是上升时间慢(相对EFT/B)、持续时间较长、能量大。5.射频场感应的传导敏感度CS(Conducted susceptibility)测试被试设备对沿电源线、控制线或
10、信号线传输的电磁能量的敏感度。23电磁兼容(EMC)专业、卓越、精准电磁兼容的测试项目(EMI&EMS)抗抗扰性性(EMS)6.电压跌落与中断抗扰度DIP/interruption 模拟由低压、中压或高压网络中的故障所造成(短路或接地故障)的电压瞬时跌落和中断;以及由连接到电网的负荷连续变化引起的电压变化。7.工频磁场辐射敏感度试验PMS(Power frequency magnetic susceptibility)检验电子电气产品对工频磁场的抗扰性。注意:除了以上常用的几项测试外,还包含有阻尼振荡、衰减振荡、高频噪音等抗扰测试项目24电磁骚扰测试之辐射骚扰(CISPR 16-2-3)专业、
11、卓越、精准 测试整体结构图暗室内部结构放大器,滤波器25电磁骚扰测试之辐射骚扰专业、卓越、精准 整体模拟图26电磁骚扰测试之辐射骚扰专业、卓越、精准 样品摆放(参考EN55022)27电磁骚扰测试之辐射骚扰专业、卓越、精准 限值换算E=E1+20lg(d1/d)E:标准规定的场强限值E1:按实际测量距离修正后的场强限值d1:标准规定的测试距离d:实际的测试距离举例:EN55022要求30MHz-230MHz,在10m测试距离的限值为30dBuV/m,那么在3m法电波暗室测试时,其对应的限值为:E=E1+20lg(d1/d)=30+20lg(10/3)=40.4dBuV/m28 必要的测试设备暗
12、室(开阔场)(GB 6113.104 OR CISPR 16-1-4)电磁骚扰测试之辐射骚扰 实验场地周围的环境应能够确保受试设备的骚扰场强测试结果的有效性和可重复性。对于那些只能工作在使用现场受试设备,须另行规定。正常情况下,骚扰场强的测量是在开阔实验场地上进行的。该开阔实验场地具有空旷的水平的地势特征。这种实验场地应避开建筑物、电力线、篱笆和树木等,并应远离地下电缆、管道等,除非他们是受试设备供电和运行所必须的。29 必要的测试设备暗室(替换场)(GB 6113.104 OR CISPR 16-1-4)电磁骚扰测试之辐射骚扰 装有吸波材料的屏蔽室,可做到免收气候和周围环境电平的影响,而作为
13、替代场地进行辐射发射的测量。什么样的暗室是被认为合格的?对于可替换的实验场地,通过在受试设备所占有的整个空间内进行多次NSA(归一化场地衰减)测量,所有的NSA测量的结果都应落入4dB的误差预算中,才可认为该替换试验场地的实用性与靠阔试验场地是等效的。30 必要的测试设备天线(GB 6113.104 OR CISPR 16-1-4)电磁骚扰测试之辐射骚扰标准要求需要采用平衡偶极子天线进行测量。在30-80MHz频段内用等于80MHz谐振长度(半波长)的天线;在80-1000MHz频段内用等于测量频率谐振长度的天线。实际测试中,可以用宽带天线来简化测试过程30-300MHz,用双锥天线300-1
14、000MHz,用对数周期天线31 必要的测试设备天线(GB 6113.104 OR CISPR 16-1-4)电磁骚扰测试之辐射骚扰32 必要的测试设备天线(GB 6113.104 OR CISPR 16-1-4)电磁骚扰测试之辐射骚扰33 必要的测试设备接收设备(GB 6113.101 OR CISPR 16-1-1)电磁骚扰测试之辐射骚扰进行辐射骚扰测试时,测试接受设备就必须要包含以上几个检波器34 必要的测试设备接收设备(GB 6113.101 OR CISPR 16-1-1)电磁骚扰测试之辐射骚扰35 必要的测试设备频谱分析仪(GB 6113.101 OR CISPR 16-1-1)电
15、磁骚扰测试之辐射骚扰滤波器频率基准对数放大器RF 输入衰减器混频器IF 滤波器检波器视频滤波器本地振荡器扫频发生器IF 增益输入显示36 测试设置(EN 55022/GB 9254)电磁骚扰测试之传导骚扰EUTLISNReceiverSystem SimulatorCommon AntennaPulse Limiter基地铝板基地铝板37 样品摆放(EN 55022/GB 9254)电磁骚扰测试之传导骚扰38 必要的测试设备LISN(ISN)(GB 6113.101 OR CISPR 16-1-2)电磁骚扰测试之传导骚扰39 接收设备(EN 55022/GB 9254)电磁骚扰测试之传导骚扰4
16、0 放电方式(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度静电放电直接放电间接放电空气放电接触放电HCPVCP接触放电为优先选择的实验方法,空气放电则用在不能使用接触放电的场合中41 直接放电方式(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度除非有特殊说明,静电放电只施加在正常使用时人员可接触到的受试设备的点和面,且以下情况除外(即以下情况不施加放电)1.维修时,最终用户保养时才能触及得到的点和面2.设备安装固定后或按使用说明使用后不再能接触到的点和面3.外壳为金属的同轴连接器和多芯连接器可接触到的点(只对外壳施加)对于连接器外壳
17、有无涂层,涂层是否绝缘的放电方式,可参考标准要求。测试注意点:1.单次放电的时间间隔至少为1s(初始放电可通过20次/s或以上放电重复频率来进行试探的方法加以选择)2.空气放电时,放电电极的原型放电头应尽可能快地接近并触及受试设备(不造成机械损坏)。每次放电之后,应将放电电极从受试设备一开。3.放电时,静电发生器的放电回路电缆与受试设备的距离至少保持0.2m。4.静电发生器应保持与实施放电的表面垂直42 间接放电方式(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度对放置于或安装在受试设备附近的物体的放电应用静电放点发生器对耦合板接触放电的方式进行模拟水平耦合板:1
18、.对水平耦合板放电应在水平方向对其边缘施加2.在距离受试设备每个单元中心点前面的0.1m处水平耦合板边缘实施放电3.放电电极应接触水平耦合板的边缘4.放电电极的长轴应处在水平耦合板的平面,与其前面的边缘垂直5.应对受试设备的所有面施加放电垂直耦合板:1.对耦合板的一个垂直边的中心施加放电2.耦合板与被测物的距离应为0.1m3.放电电极应接触水平耦合板的边缘4.放电电极的长轴应处在水平耦合板的平面,与其前面的边缘垂直5.应对受试设备的所有面施加放电43 不接地设备的实验方法(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度1.为模拟单次静电放电(空气或接触放电),在施
19、加每个静电放电脉冲前应消除受试设备上(或施加静电放电点)的电荷。2.应使带有470千欧泄放电阻的电缆。3.除了使用带有泄放电阻的电缆外,还可以使用静电刷,以及加速受试设备的电荷“自然”泄放到环境的空气-离子发生器。4.如果设备能自然衰减或泄放放电电荷,则优先选用自然衰减或泄放,但连续放电的时间间隔应长于受试设备的电荷自然衰减所需要的时间。44 静电放电发生器原理(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度45 静电放电发生器原理(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度46 测试设置(EN 61000-4-2/GB 1762
20、6.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度注意:1.样品的摆放2.样品间,样品与耦合板间的间隔3.水平,垂直耦合板的放电方式4.受试设备与墙壁或其他金属的距离至少1m47 测试设置(EN 61000-4-2/GB 17626.2)电磁骚扰测试之静电放电抗扰度48 校准及测试相关设备(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验1.信号发生器,能覆盖测试频率,可以进行1KHz,80%AM调制2.功率放大器,能覆盖测试频率3.定向耦合器。用于将输出功率耦合一部分给功率计4.功率计,用于监视输出或反馈功率5.天线。用以产生所需的电磁场。在标准所规定的 80MHz10
21、00MHz频段内一般要用两种形式的天线(分别 是双锥天线和对数周期天线。前者的使用频率为20MHz 300MHz,后者为200MHz1000MHz)。但目前已经有能 覆盖80MHz1000MHz全频段的复合天线可供使用(见下 图),这简化了试验的配置,有助于降低系统硬件的价格,同时也避免了在试验中需要在两种天线间的切换。对于1GHz2GHz的频率范围,则要采用角锥喇叭天线和双 脊波导天线来产生极化磁场。6.场强探头,可监视水平或垂直极化7.能记录场强的场强测试仪8.6dB固定衰减器49 校准及测试配置(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验设备连接
22、图:衰减器50 校准方法(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验51 实验测试距离(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验52 校准方法恒定场强校准法(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验把场强探头放在16个校正点中的某一个位置上。个校正点中的某一个位置上。把信号发生器频率调至试验频率的下限(如80MHz)。)。把馈送到天线去的功率加大到可以获取所需的试验场强值。记录此时的输送功率值(dBm)。)。在保持频点不变的情况下,依次对其余15个个栅格点格点进行行
23、场强的校准,并记录每一栅格点上的输送功率。对16个点上的个点上的输送功率送功率值按升序排列。在研究按升序排列。在研究输送功率送功率的数据时,从最大读数开始检查,向下至少有11个点的个点的读 数应该在最大读数的6dB0dB容差范容差范围内。内。若没有11个点的个点的读数在数在6dB0dB容差范容差范围内,内,则按同按同 样程序再继续向下检查读取的数据(在一个频点上,最多有5个可能点)。个可能点)。如果至少有12个点的个点的读数是在数是在6dB范范围内,内,则停止停止试验程程序,记录这些读数中的最大输送功率。以当前频率的1%作作为频率增幅,作率增幅,作为新的校准新的校准频率点。率点。重复17步,完
24、成步,完成对每一每一频率点的率点的场强校准,直至完成校准,直至完成 上限频率点的校准为止。注意,要测试水平和垂直两个极化方向的场地均匀性。53 校准方法恒定功率校准法(EN 61000-4-3/GB 17626.3)电磁骚扰测试之射频场的辐射抗扰度实验把场强探头放在16个校正点中的某一个位置上。个校正点中的某一个位置上。把信号发生器频率调至试验频率的下限(如80MHz)。)。把馈送到天线去的功率加大到可以获取所需的试验场强值。记录此时的输送功率值。在保持频点和输送功率不变的情况下,依次对其余15个个栅格点进行场强的测量。对16个点上的个点上的场强读数按升序排列。从数按升序排列。从场强的最小的最
25、小读数开数开始检查,向上至少有11个点的个点的读数数应该在最小在最小读数的数的0dB6dB容差范容差范围内。内。若没有11个点的个点的读数在数在0dB6dB容差范容差范围内,内,则按同按同样程序再继续向上检查读取的数据(在一个频点上,最多有5个可能点)。个可能点)。如果至少有12个点的个点的读数是在数是在6dB范范围内,内,则停止停止试验程程序,从这些读数中找出最小场强的点作为参考点。计算出建立该参考点场强所需的输送功率值。以当前频率的1%作作为频率增幅,作率增幅,作为新的校准新的校准频率点。率点。重复17步,完成步,完成对每一每一频率点的率点的场强校准,直至完成上校准,直至完成上限频率点的校
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