EMC培訓講義 BACL深圳公司培訓資料文件號 TRSZ021107 目錄 一 EMC基礎知識二 EMC測試內容介紹三 EMC測試標準介紹四 各國法規簡介 一 電磁兼容基礎知識 1 電磁兼容的概念 IEC60050 161 電磁兼容術語 中的定義為 設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力 電磁兼容是研究在有限的空間 有限的時間 有限的頻譜資源條件下 各種用電設備 分系統 系統 廣義的還包括生物體 可以共存并不致引起降級的一門科學 一 電磁兼容基礎知識 2 電磁兼容的重要性電磁干擾普遍存在電子技術日益普及越來越多的干擾源進入電磁環境電子設備的靈敏度越來越高干擾和抗干擾成為一個日益突出的問題 一 電磁兼容基礎知識 3 EMC涉及的相關名詞3 1電磁騷擾 Electromagneticdisturbance 3 2電磁干擾 Electromagneticinterference 3 3電磁發射 Electromagneticemission 3 4抗干擾 Immunity 3 5電磁敏感度 ElectromagneticSusceptibility 3 6電磁兼容性 Electromagneticcompatibility 一 電磁兼容基礎知識 4 電磁兼容的三要素 干擾源 干擾途徑 敏感設備 一 電磁兼容基礎知識 5 研究EMC標準的主要國際組織IEC 國際電工委員會ITU 國際電信聯盟ANSI 美國國家標準協會ETSI 歐洲電信標準協會ASTM 美國材料實驗協會IEEE 電子電器工程師協會CENELEC 歐洲電工技術標準化委員會 1 IEC 國際電工委員會介紹 成立于1906年 是世界上最早的國際性電工標準化機構 總部在日內瓦 1947年ISO成立后 曾合并如ISO 根據1976年ISO與IEC新協議 兩個組織各自獨立 IEC負責有關電工 電子領域的國際標準化工作 其他領域則由ISO負責 IEC已制定國際電工標準3000多個 其下承擔研究工作的主要是電磁兼容咨詢委員會 ACEC 無線電干擾特別委員會 CISPR 和TC77 2 CISPR 國際無線電干擾特別委員會介紹CISPR是世界上最早成立的國際性無線電干擾組織 目標是促進國際無線電干擾問題在下列幾方面達成一致 以利于國際貿易 1 保護無線電接收裝置 使其免受以下干擾 A 所有類型的電子設備B 點火系統C 包括電力牽引系統的供電系統D 工 科和醫用無線電頻率E 聲音和電視廣播接收機F 信息技術設備 2 干擾測量的設備和方法 3 由 1 中干擾源產生的干擾的限值 4 聲音和電視廣播接收裝置抗擾度要求和抗擾度測量方法 5 為避免與其他部門工作重復 溝通協調 6 安全規程對電器設備的干擾抑制的影響IEC主要制定抗干擾標準 CISPR主要制定干擾標準 附表 CISPR標準 3 ANSI 美國國家標準協會介紹 成立于1918年 非贏利性的民間標準化團體 總部在紐約華盛頓特區 目標 增強美國企業在全球的競爭力和美國人的生活質量 通過ANSI的參與活動 美國快速介入ISO和IEC的標準指定工作 并領導了許多關鍵的分委會的工作 4 ETSI 歐洲電信標準協會 由歐共體委員會在1988年批準成立 非贏利性的電信標準化組織 總部在法國尼斯 宗旨 為實現統一的歐洲電信大市場 及時制定高質量的電信標準 以促進基礎結構的綜合 確保網絡和業務的協調 為開放和建立新的電信業務提供技術基礎 并為世界電信標準的制定作出貢獻 迄今 已有5000多項標準和技術報告發布 成員來自52個國家 2000年4月8日 其制定的R TTE開始執行 歐洲開放無線電 通信技術產品 測試可以在任何地區進行 二 EMC測試內容介紹 電磁兼容性 EMC 是不能直接測量的 為了定量描述它 可分為電子設備發射干擾電磁波的能力 又稱電磁騷擾發射 簡稱EMI 和耐受電磁波干擾的能力 也稱抗擾度 或電磁敏感度 簡稱EMS 按照它們是通過傳導途徑或輻射途徑來發射或接收干擾能量來檢測 所以電磁騷擾發射測試包括輻射發射 RE 測試和傳導發射 CE 測試 電磁敏感度測試包括輻射敏感度 RS 測試和傳導敏感度 CS 測試等 二 EMC測試內容介紹 測試產品范圍 服務產品范圍 信息技術設備及辦公用設備 音 視頻設備 電信終端設備 家電及電動工具類設備 照明類設備 工 科 醫 ISM 類設備 汽車電子類設備等 二 EMC測試內容介紹 傳播途徑 電磁干擾發射或受到電磁干擾的侵害都是通過產品的外殼 交流電源端子 直流電源端子 信號線 控制線以及地線所告成的 1 傳導干擾 干擾信號通過導體 導線 電感 電容 傳導 出現在各種導體中 頻率 30mhz的大多是此類干擾 2 輻射干擾 干擾信號已電磁場形式向周圍空間傳輸 主要出現在產品周圍的媒體中 頻率 30mhz的信號 輻射變得更明顯 二 EMC測試內容介紹 傳播途徑 通過外殼發射的電磁干擾 或通過外殼侵入的干擾都是輻射干擾 通過其它導體發射或入侵的干擾都屬于傳導干擾 往往同一干擾源可以產生兩種類型的干擾 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 1 電磁干擾的傳導發射測試是測試電子產品通過電源線 信號線 控制線或地線向外發射的騷擾 根據騷擾的性質 可分為以下幾類 A 連續騷擾電壓測試 conductedemission B 連續騷擾的功率測試 powerclamp C 斷續騷擾喀嚦聲測試 click D 諧波測試 harmonic E 電壓波動 flicker 2 電磁干擾的輻射發射測試是測試電子產品通過空間傳播的電磁干擾輻射場強 Radiation 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 Harmonictest EN61000 3 2對于由交流市電供電的電子 電氣產品 諧波電流是一個很重要的電磁兼容測量項目 在低壓市電網絡使用的電子電氣設備 其供電電壓是正弦波 但其電流波形未必是正弦波 可能有或多或少的畸變 大量的此類設備應用 會造成電網電壓波形畸變 使電網電能質量下降大量的非線性設備應用 會造成電網電壓波形畸變 使電網電能質量下降 當電網中存在過量的諧波電流 不僅會使發電機的效率降低 嚴重時還會造成發電機和電網設備的損壞 同時還會影響電網用戶設備的正常工作 比如計算機運算出錯 電視機畫面翻滾 正是出于保護共用電網電能質量 保障電網和用戶設備的正常進行 IEC提出了諧波電流限值標準 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 A類 平衡的三相設備 家用電器 不包括列入D類的設備 工具 不包括便攜式工具 白熾燈調光器 音頻設備 以及除以下幾類設備外的所有其他設備B類 便攜式工具 不屬于專用設備的電弧焊設備C類 照明設備D類 有功功率不大于600W下列設備 個人計算機和個人計算機顯示器 電視接收機 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 FlickerTest EN61000 3 3電網中接有大量的由自動接通和切斷控制的負荷 如含有控溫器和定時器的廚房器具 電加熱器 空調器 復印機和其他設備 當自動控制循環進行接通和斷開時 將引起電源負荷的頻繁變化 其結果使電網電壓產生波動 進而對接在同一網絡的照明設備的亮度產生變化 這種變化即是電壓閃爍 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 FlickerTest EN61000 3 3閃爍flicker亮度或頻譜分布隨時間變化的光刺激所引起的不穩定的視覺效果 短期閃爍Pstshort termflickerindicator在短時期內 10min 評定閃爍的嚴酷程度 Pst 1是出現短期閃爍刺激時慣用閾值 長期閃爍Pltlong termflickerindicator在長時期內 2h 用連續的Pst值評定閃鑠的嚴酷程度 Plt 0 65是出現長期閃爍刺激時的慣用閾值 相對穩態電壓變化特性dc指兩個相鄰穩態電壓差值與額定電壓的百分比值 標準規定不得大于3 相對電壓變化特性d t 指電壓處在至少為1s的穩態條件下 各周期間的電壓有效值相對額定電壓變化的時間函數 標準規定超過200ms測量的時間內 相對穩態電壓變動不得大于3 最大相對電壓變化特性dmax 指電壓變化特性的最大與最小有效值之差與額定電壓的百分比 標準規定不得大于4 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 RadiationTest一般要求在30MHz 1000MHz頻率范圍內 用帶有準峰值檢波器的測量接收機進行測量 直接使用頻率范圍覆蓋30MHz 1000MHz的寬帶天線 實際測量時我們是在3m半電波暗室或3m開闊場進行 天線到EUT距離為3m應在地面高度1m 4m的范圍內調整天線高度 以便在每一測試頻率點獲得最大指示值測量過程中 為尋找最大場強讀數 應改變天線相對于EUT的水平和垂直極化方向 二 EMC測試內容介紹 EMI電磁干擾 ConductedTest測試項目傳導騷擾電壓包括 電源端子騷擾電壓 電信端口的傳導共模 非對稱 騷擾輻射騷擾場強1 4 2騷擾限值1 4 2 1電源端子和電信端口的傳導騷擾限值1 4 2 1 1電源端子騷擾電壓限值 二 EMC測試內容介紹 EMS電磁干擾 電子產品的抗擾度測試又稱為電磁敏感度測試 其目的是測試電子產品承受各種電磁騷擾的能力 當電子產品由于受到電磁騷擾影響而性能下降時 其性能判據可分為四級 A級 電子產品工作完全正常 B級 電子產品的功能或指標出現非期望偏離 但當電磁騷擾去除后可行自恢復 C級 電子產品的功能或指標出現非期望偏離 電磁騷去除后不能自行恢復 必須依靠操作人員的介入 方可恢復 但不包括硬件維修和軟件重裝 D級 電子產品元器件損壞 數據丟失 軟件故障等 EMS測試分為以下項目 1 EN61000 4 2靜電放電抗擾度測試ESD2 EN61000 4 3射頻電磁場抗擾度測試RS3 EN61000 4 6傳導騷擾抗擾度測試CS4 EN61000 4 4電快速瞬變脈沖群抗擾度測試EFTEN61000 4 5浪涌 沖擊 抗擾度測試SURGE6 EN61000 4 11電壓暫降 短時中斷和電壓變化的抗擾度測試DIPSEN61000 4 8工頻磁場抗擾度測試PFMF 二 EMC測試內容介紹 EMS電磁干擾 1 EN61000 4 2靜電放電抗擾度測試ESD 低濕度情況下 通過摩擦等因素 使操作者積累了靜電 電子和電氣設備遭受直接來自操作者的靜電放電和對臨近物體的靜電放電時的抗擾度要求和試驗方法設備在正常使用期間可能被觸及到的點或面 試驗規范 接觸放電 4kV 充電電壓 空氣放電 8kV 充電電壓 性能判據 B級及以上為合格 2 EN61000 4 3射頻電磁場抗擾度測試RS 輻射抗擾度測試目的是檢驗產品在周邊電磁場干擾情況下 EUT的性能是否出現下降或失效 試驗時 EUT的放置應使其四個面按順序暴露在電磁場中 并在每個位置考核EUT的性能 如果在全頻段內已知EUT最敏感面 則可以僅對其敏感面進行試驗 試驗規范 頻率范圍 80MHz 1GHz試驗場強 3V m rms未調制時測量值 調制幅度 80 AM 1kHz正弦波調制 性能判據 A級合格 3 EN61000 4 6傳導騷擾抗擾度測試CS 檢測EUT各輸入端口電源端抗干擾能力 交流電源輸入端口 直流電源輸入端口 根據制造廠規定的預期長度超過3m長的電信電纜端口 試驗規范 頻率范圍 0 15MHz 80MHz試驗場強 3V rms未調制時測量值 調制幅度 80 AM 1kHz正弦波調制 性能判據 A級合格適用范圍 電信端口 AC電源端口 DC電源端口 4 EN61000 4 4電快速瞬變脈沖群抗擾度測試EFT 電快速瞬變脈沖群試驗是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設備的電源端口 信號和控制端口的試驗 試驗脈沖的特點是 瞬變的短上升時間 重復出現和低能量 電快速速變脈沖群試驗的目的 就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類暫態騷擾影響時的性能 4 EN61000 4 4電快速瞬變脈沖群抗擾度測試EFT EFT試驗規范 電信端口0 5kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重復頻率 DC電源端口 不包括連同獨立AC DC電源轉換器一起銷售的設備 0 5kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重復頻率 AC電源端口 包括連同AC DC電源轉換器一起銷售的設備 1kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重復頻率 EFT性能判據 B級及以上為合格EFT適用范圍 電信端口 AC電源端口 DC電源端口 5 EN61000 4 5浪涌 沖擊 抗擾度測試SURGE 電磁兼容領域所指的浪涌沖擊一般來源于開關瞬態和雷擊瞬態 2 10 1 1開關瞬態系統開關瞬態與以下內容有關 a 主電源系統切換騷擾 例如電容器組的切換 b 配電系統內在儀器附近的輕微開關動作或者負荷變化 c 與開關裝置有關的諧振電路 如晶閘管 d 各種系統故障 例對設備組接地系統的短路和電弧故障 5 EN61000 4 5浪涌 沖擊 抗擾度測試SURGE 試驗規范 信號端口和電信端口施加電壓 1 5kV 峰值 4kV 峰值 脈沖波形 10 700Tr Th s DC電源輸入端口 不包括連同a c d c 電源轉換器一起銷售的設備 施加電壓 0 5kV 峰值 脈沖波形 1 2 50 8 20 Tr Th s 綜合波 在線到地之間試驗 AC電源輸入端口 包括連同a c d c 電源轉換器一起銷售的設備 施加電壓 線 線1kV線 地2kV脈沖波形 1 2 50 8 20 Tr Th s 綜合波 性能判據 B級及以上為合格適用范圍 信號端口 電信端口 AC電源端口 DC電源端口 6 EN61000 4 11電壓暫降 短時中斷和電壓變化的抗擾度測試DIPS 電壓暫降 短時中斷是由電網 電力設施的故障或負荷突然出現大的變化引起的 在某些情況下會出現兩次或更多次連續的暫降或中斷 電壓變化是由連接到電網的負荷連續變化引起的 這些現象本質上是隨機的 其特征可以用偏離額定電壓量及持續時間來表述試驗部位及試驗布置 對AC電源端口 全部適用測試時 試驗電壓波形在0 交叉點發生變化 試驗規范和判定準則 電壓暫降 95 降低0 5個周期B級及以上合格30 降低25個周期C級及以上合格 電壓短時中斷 95 降低250個周期C級及以上合格適用范圍 AC電源端口 包括連同AC DC電源轉換器一起銷售的設備 7 EN61000 4 8工頻磁場抗擾度測試PFMF 當設備遭受與其特定位置和安裝條件 如 設備靠近騷擾源 相關的工頻磁場時 本試驗可檢驗設備的抗擾度 工頻磁場是由導體中的工頻電流產生 或極少量的由附近的其他裝置 如變壓器的漏磁通 所產生 試驗規范 磁場頻率 50Hz或60Hz磁場強度 1A m rms 性能判據 A級合格適用范圍 僅適用于包括有對磁場敏感 例如 CRT 霍爾元件 電動麥克風 磁場傳感器等等 的設備 測試儀器介紹 測量儀器 設備及場地靜電放電測試儀EFT測試儀EMS測試系統磁場敏感度測試線圈寬帶天線射頻功率放大器射頻場強監視系統RF信號發生器傳導抗擾度測試系統浪涌脈沖發生器浪涌脈沖耦合網絡綜合浪涌波網絡頻譜分析儀測量接收機半電波暗室 開闊場全電波暗室抗擾度測量室其他測試需要的特殊輔助設備 略 三 EMC測試標準介紹 歐共體EMC指 Directive 指令 歐盟的框架法律 使用于個成員國 對指令中規定的基本要求必須給予滿足 各成員國必須在一個規定的日期前根據指令制定各自與指令相一致的國家法律和行政法規 目前的主要法規 89 336 EEC 2004 10 EC在理論上 包括了從電磁驅動的玩具到大型的工業設備在內的所有器具R TTEDirective1999 5 EC涉及到無線電發射和通訊終端的設備 其下標準由ETSI制定 如 EN300220version1 3 1小范圍設備 25Mhz到1000Mhz功率最高為500mW的無線設備 三 EMC測試標準介紹 基本標準 由CENELEC制