1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEMC 測試技術教材測試技術教材w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEMC介紹 EMC：Electromagnetic compatibility，電磁兼容性 EMC定義：在同一電磁環境中，設備能夠不因為其他設備的干擾影響其正常工作，同時也不對其他設備產生影響工作的干擾 EMC的三要素，缺任何一個都夠不成EMC問題。干擾源敏感設備耦合途徑w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m縮略語 EMC (Elec

2、tromagnetic Compatibility) EMI (Electromagnetic Interference) EMS (Electromagnetic Susceptibility) OATS (Open Area Test Site) CISPR (COMITE INTERNATIONAL SPECIAL DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES / INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERFERENCE) IEC (International Electrotechnical Commission

3、) CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) EUT (Equipment Under Test)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 各測試項介紹EMS ESD：Electrostatic discharge 靜電放電抗擾度IEC 61000-4-2 RS：Radiated susceptibility 輻射抗擾度IEC 61000-4-3 EFT/B：Electrical fast transient burst 電快速瞬變脈沖群抗擾度 IEC 6

4、1000-4-4 SURGE：浪涌抗擾度IEC 61000-4-5 CS：Conducted susceptibility傳導騷擾抗擾度IEC 61000-4-6 PMS：Power-frequency magnetic susceptibility工頻磁場抗擾度IEC 61000-4-8 DIP/interruptionsIEC 61000-4-11 Power lines induction電力線感應ITU-T K.20 Power lines contact電力線碰觸ITU-T K.20 w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 各測試項

5、介紹EMIRE：Radiated emission 輻射發射-CISPR 22、FCC PART 15CE：Conducted emission 傳導發射- CISPR 22、FCC PART 15Harmonics：交流電源諧波-IEC 61000-3-2Flicker：交流電源閃爍 IEC 61000-3-3w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：Electrostatic dischargeESD：靜電放電，考察設備在接收外界靜電源（如帶電人體、帶電設備等）所產生的直接放電或靜電場干擾時的抵抗能力。靜電波形及參數Tr 約為0.7至

6、1ns，因上升時間非常短，根據傅利葉變換，其產生干擾的頻率可以延伸至500MHz。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 靜電放電抗擾度ESD（Electrostatic discharge） 模擬操作人員或物體在接觸設備時的放電以及人或物體對鄰近物體的放電。 w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：試驗介紹靜電放電試驗包含兩個部分：直接放電和間接放電直接放電：又包含接觸放電和空氣放電接觸放電主要針對設備表面的金屬裸露部分進行。空氣放電主要針對設備表面覆蓋有絕緣物質的地方進行，入噴有絕

7、緣漆等。直接放電主要模擬人體或其他帶電源直接對設備放電的現象。間接放電：只包含接觸放電對水平耦合板和垂直耦合板進行放電，耦合板距離設備一定距離，耦合板通過兩個470k歐姆的電阻接地，所以當對耦合板放電時，耦合板上的靜電不會馬上泄放到地，而以耦合板為靜電源形成一靜電場，對設備進行干擾。模擬設備抗靜電場干擾的能力w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：試驗現場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：靜電槍內部電路因靜電的上升沿非常短、且靜電槍上的高壓開關非常昂貴，所以靜電搶的價格不菲

8、，目前市場上比較常見的靜電搶主要都為進口貨。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：靜電槍（ESD simulator）靜電槍實物w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制ESD的原則對策 屏蔽與搭接保證設備殼體的電連續性，避免靜電電流或靜電場進入設備內部從而干擾單板工作 接地為靜電電流提供一快速泄放的途徑，以免靜電積累過高，損壞設備 防護設計或濾波對設備信號接口進行濾波，如采用TVS管進行鉗位保護設計或者采用RC電路對靜電進行濾波w w w . h a r b o u r n e t

9、 w o r k s . c o mEFT/B：Electrical fast transient burstEFT/B：電快速瞬變脈沖群模擬設備附近或設備所在的電網中發生切斷感性負載時導致的脈沖干擾。EFT/B波形及主要參數雙指數脈雙指數脈沖沖15ms脈脈沖串沖串(5kHz)脈沖串間脈沖串間隔是隔是300ms上升沿：5ns脈寬：50ns干擾覆蓋頻率：60至100MHzw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電快速瞬態脈沖群抗擾度EFT /B（Electrical fast transient burst） 模擬對電感性負載的切換（如繼電器、接

10、觸器）；對高壓開關的切換（如真空開關、六氟化硫）設備的干擾。放電波形為5ns/50ns（上升沿5ns，半波時間50ns）的脈沖串，脈沖串持續時間15ms，脈沖周期為300ms。特點是上升時間快、持續時間短、能量低，但有較高的重復頻率。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEFT/B：試驗介紹EFT/B試驗包含兩個部分電源端試驗使用耦合去耦網絡（CDN）進行注入信號端試驗使用容性耦合夾進行干擾耦合，具體試驗做法為使信號線從容性耦合夾中穿過因為容性耦合夾和信號線之間存在分布電容（33至200pF），從而使得干擾被注入至信號線內部。信號源受試設備輔

11、助設備耦合去耦受試設備輔助設備信號源容性耦合夾w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEFT/B：試驗介紹（續）電源端EFT/B試驗項目交流端L對PE、N對PE、PE對PE、L&N對PE、L&PE對PE、N&PE對PE、L&N&PE對PE幾種組合。直流端-48對PE、PE對PE、BGND對PE、-48&BGND對PE、-48&PE對PE、BGND&PE對PE、-48&BGND&PE對PEEFT/B均為共模試驗。w w w . h a r b o u r n e t

12、w o r k s . c o mEFT/B：試驗現場容性卡鉗距參考地100mm,輪流卡每根電纜EUT與參考地平面之間的距離大于100mm參考地平面的每個邊要超出EUT100mm并與大地相連EUT與發生器或卡鉗之間的電源線或信號線長度小于1米脈沖群信號源連輔助設備與端接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制EFT/B的原則對策 屏蔽因為EFT/B產生的干擾的頻段可高到100MHz，所以機殼屏蔽和電纜屏蔽是抑制EFT/B的一個主要對策。 濾波和防護電源端口和信號端口的濾波防護電路設計。 接地對于任何干擾來說，接地都是為旁路干擾提供一快速途徑

13、，避免干擾在設備上駐留，“夜長夢多”。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗介紹DIP/interruptions：該試驗主要是模擬交流電網中接入大功率設備引起的電網電壓下降甚至短時中斷的現象，考察設備在處于這種工作狀態中的性能穩定性。試驗組合跌落深度持續時間性能判據70500msC40%200msC010msB05sCw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗介紹（續）試驗儀器控制試驗的跌落深度、持續時間以及跌落相

14、位其中相位為0、45 、90 、135 、180 、225 、270 、315 、360 。試驗儀器電源電源受試設備（EUT）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗現場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制DIP/interruptions的原則對策 電源模塊的性能電源模塊自身能否保證輸入出現電壓波動時，輸出依然穩定是影響設備DIP指標的重要因素，此外電源模塊能夠正常上電而不進入欠壓保護狀態也是一重要因素。 WATCHDOG電路為各芯片設計的看門狗

15、電路應該能夠保證當芯片出現供電欠壓時及時對該芯片進行復位。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：浪涌試驗浪涌試驗用來模擬自然雷擊或者電網中接入大容性負載時所產生的脈沖對設備的影響。包含電源端和信號端測試。電源端測試包括L和N線間、L對保護地、N線對保護地、L&N對保護地，其中第一種屬于差模干擾，后三種為共模干擾。信號端測試如果是屏蔽線，干擾加在屏蔽層上，如果是地線，干擾加在信號線上，例如對用戶線，直接加在AB線上。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 浪涌抗擾度SURG

16、E 模擬電網中的故障；雷擊（直接或間接）對設備的干擾,，電網中的開關操作。放電波形為開路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。特點是上升時間慢（相對EFT/B）、持續時間較長、能量大。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：浪涌波形浪涌波形有：1.2/50(8/20)組合波，10/700電壓波，其中1.2 1.2/50(8/20)波形用在電源端和室內信號端的試驗上，而10/700電壓波用在室外信號端的浪涌試驗上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前時間，單位為us，50、20和700指得是波形的脈寬，單位

17、也為us，可見浪涌波形的能量遠大于EFT/B和靜電，但是干擾頻寬卻要窄得多。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：試驗現場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制SURGE的原則對策 防護設計電源端口的壓敏、熱敏、空氣放電管以及熔斷器構成的防護電路已經非常成熟。信號端口則需要根據其接口類型以及工作在室內還是室外進行設計區分，入E1電路和調試串口電路的防護設計就不同。 信號電纜的屏蔽信號電纜外面的屏蔽層是解決信號端容易耦合感應雷的重要方法。w w w . h a r b o u

18、r n e t w o r k s . c o mPMS：Power-frequency magnetic susceptibilityPMS：工頻磁場試驗主要模擬50Hz工頻電力線所構成的磁場（如大型變壓設備附近的磁場等）對設備的影響，對此項試驗較敏感的主要是帶線圈的設備如CRT等。試驗示意試驗儀器EUT線圈50Hz電流w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mPMS：試驗現場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制PMS的原則對策 屏蔽對于場干擾來說，殼體屏蔽是主要辦法，當然這里的屏蔽也包

19、含信號電纜的屏蔽。 濾波對于電源端口或者沒有條件作成屏蔽的信號端口，使用濾波是唯一的辦法。 接地接地是為渦流提供泄放途徑。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電力線感應：Power lines induction電力線感應試驗主要針對戶外走線、線長大于500m且為非屏蔽的平衡線進行，如用戶口，該項試驗主要模擬該類室外走線線纜因走線距離長且有可能和供電電力線長距離平行走線，從而受到電力線的感應干擾。試驗的組網為：試驗儀器EUTABw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制電力線感應的原則對策

20、 接口防護設計對于用戶口這類需要進行電力線感應測試的端口，壓敏、熱敏以及TVS管是唯一的辦法。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電力線碰觸：Power lines contact電力線碰觸是一項故障試驗，針對的接口為戶外走線、線長大于500m且為非屏蔽的平衡線進行，如用戶口，模擬電力線直接搭接到上述線纜上，當電力線和上述線纜的絕緣漆因為時間長久而剝落時就會產生上述電力線的問題發生，主要為一種過流現象。分為長距離感應、中距離感應以及短距離感應，長距離感應模擬電力線和平衡線在距離EUT較遠的地方碰觸，中、短距離的原理一樣。在實驗室里長距離、中

21、距離以及短距離分別使用600歐姆、200歐姆以及10歐姆的電阻進行模擬。試驗儀器EUTABRw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制電力線碰觸的原則對策同電力線感應。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS：Radiated susceptibilityRS：輻射敏感度，該項試驗的目的主要用來考察設備對于外界電磁場干擾的抗擾能力，例如在設備附近使用無線通訊設備時，設備已經在進行一場考驗了，測試頻段：80MHz2000GHz，使用1kHz的正弦波進行調幅。該項試驗需要在電波暗室內進行。w

22、w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS：測試現場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制RS的原則對策同工頻磁場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCS：Conducted susceptibility現在的空間存在太多的電磁噪聲，當空間的電磁波的波長和設備線纜的長度可以比擬時，電磁波將會耦合在此段線纜上并產生感應電壓/電流，沿著該電纜流進設備內部，從而對設備的正常工作產生干擾，上述的設備線纜包含電源線和信號線。電源端CS試驗此時頻段1

23、50kHz80MHz，加入的試驗電壓根據產品類型不同而不同，例如對于電信設備來說，CC08該項試驗時需要加3V的騷擾電壓，二對于NT1來說則需加擾10V。信號端CS試驗測試頻段同電源端試驗，加擾的強度也因產品類型不同而不同。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCS：試驗示意圖電源端試驗信號端試驗EUT信號發生器輔助設備CDN騷擾注入點0.1m木墊供電電源CDN信號發生器EUT輔助設備CDN為耦合去耦網絡0.1m木墊注入點w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制CS的原則對策 濾波電源口和

24、信號口的濾波是抑制CS干擾的最好辦法，但是要注意濾波電路的接地設計。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRE：Radiated emissionRE主要是考察設備在正常工作時自身對外界的輻射干擾強度，測試頻段根據不同的標準要求不同，在CISPR 22中，測試頻段為301000MHz，值得注意的是設備進行RE測試時標準要求盡可能滿配置、滿負荷的運行。RE問題是EMC中的難點。主要因為RE設計產品EMC設計的各個環節：屏蔽、濾波、接地。測試示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRE：測試現場在RE測試中，天線的高度、天線的極化方向以及轉臺的角度都需要不斷改變，以求搜尋到設備輻射的最大點。RE測試可以在開闊場和半電波暗室內進行。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制RE的原則對策屏蔽結構屏蔽、電纜屏蔽、結構孔縫設計、搭接設計、噴漆保護設計等濾波電源口的濾波，如交流口的EMI濾波器，直流口的饋通濾波器接地系統的接地、濾波電路