EMC 培訓(xùn)教材(測(cè)試方法)

1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEMC 測(cè)試技術(shù)教材測(cè)試技術(shù)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(huán)境中，設(shè)備能夠不因?yàn)槠渌O(shè)備的干擾影響其正常工作，同時(shí)也不對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾 EMC的三要素，缺任何一個(gè)都?jí)虿怀蒃MC問(wèn)題。干擾源敏感設(shè)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(yǔ) 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(cè)試項(xiàng)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(dǎo)騷擾抗擾度IEC 61000-4-6 PMS：Power-frequency magnetic susceptibility工頻磁場(chǎng)抗擾度IEC 61000-4-8 DIP/interruptionsIEC 61000-4-11 Power lines induction電力線感應(yīng)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(cè)試項(xiàng)

5、介紹EMIRE：Radiated emission 輻射發(fā)射-CISPR 22、FCC PART 15CE：Conducted emission 傳導(dǎo)發(fā)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(shè)備在接收外界靜電源（如帶電人體、帶電設(shè)備等）所產(chǎn)生的直接放電或靜電場(chǎng)干擾時(shí)的抵抗能力。靜電波形及參數(shù)Tr 約為0.7至

6、1ns，因上升時(shí)間非常短，根據(jù)傅利葉變換，其產(chǎn)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(shè)備時(shí)的放電以及人或物體對(duì)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(yàn)介紹靜電放電試驗(yàn)包含兩個(gè)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(duì)設(shè)備表面的金屬裸露部分進(jìn)行?？諝夥烹娭饕槍?duì)設(shè)備表面覆蓋有絕緣物質(zhì)的地方進(jìn)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(duì)設(shè)備放電的現(xiàn)象。間接放電：只包含接觸放電對(duì)水平耦合板和垂直耦合板進(jìn)行放電，耦合板距離設(shè)備一定距離，耦合板通過(guò)兩個(gè)470k歐姆的電阻接地，所以當(dāng)對(duì)耦合板放電時(shí)，耦合板上的靜電不會(huì)馬上泄放到地，而以耦合板為靜電源形成一靜電場(chǎng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行干擾。模擬設(shè)備抗靜電場(chǎng)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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(nèi)部電路因靜電的上升沿非常短、且靜電槍上的高壓開(kāi)關(guān)非常昂貴，所以靜電搶的價(jià)格不菲

8、，目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的靜電搶主要都為進(jìn)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?zhuān)‥SD simulator）靜電槍實(shí)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(duì)策 屏蔽與搭接保證設(shè)備殼體的電連續(xù)性，避免靜電電流或靜電場(chǎng)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)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(guò)高，損壞設(shè)備 防護(hù)設(shè)計(jì)或?yàn)V波對(duì)設(shè)備信號(hào)接口進(jìn)行濾波，如采用TVS管進(jìn)行鉗位保護(hù)設(shè)計(jì)或者采用RC電路對(duì)靜電進(jìn)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(shè)備附近或設(shè)備所在的電網(wǎng)中發(fā)生切斷感性負(fù)載時(shí)導(dǎo)致的脈沖干擾。EFT/B波形及主要參數(shù)雙指數(shù)脈雙指數(shù)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(tài)脈沖群抗擾度EFT /B（Electrical fast transient burst） 模擬對(duì)電感性負(fù)載的切換（如繼電器、接

10、觸器）；對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的切換（如真空開(kāi)關(guān)、六氟化硫）設(shè)備的干擾。放電波形為5ns/50ns（上升沿5ns，半波時(shí)間50ns）的脈沖串，脈沖串持續(xù)時(shí)間15ms，脈沖周期為300ms。特點(diǎn)是上升時(shí)間快、持續(xù)時(shí)間短、能量低，但有較高的重復(fù)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(yàn)介紹EFT/B試驗(yàn)包含兩個(gè)部分電源端試驗(yàn)使用耦合去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN）進(jìn)行注入信號(hào)端試驗(yàn)使用容性耦合夾進(jìn)行干擾耦合，具體試驗(yàn)做法為使信號(hào)線從容性耦合夾中穿過(guò)因?yàn)槿菪择詈蠆A和信號(hào)線之間存在分布電容（33至200pF），從而使得干擾被注入至信號(hào)線內(nèi)部。信號(hào)源受試設(shè)備輔

11、助設(shè)備耦合去耦受試設(shè)備輔助設(shè)備信號(hào)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(yàn)介紹（續(xù)）電源端EFT/B試驗(yàn)項(xiàng)目交流端L對(duì)PE、N對(duì)PE、PE對(duì)PE、L&N對(duì)PE、L&PE對(duì)PE、N&PE對(duì)PE、L&N&PE對(duì)PE幾種組合。直流端-48對(duì)PE、PE對(duì)PE、BGND對(duì)PE、-48&BGND對(duì)PE、-48&PE對(duì)PE、BGND&PE對(duì)PE、-48&BGND&PE對(duì)PEEFT/B均為共模試驗(yàn)。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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(gè)邊要超出EUT100mm并與大地相連EUT與發(fā)生器或卡鉗之間的電源線或信號(hào)線長(zhǎng)度小于1米脈沖群信號(hào)源連輔助設(shè)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(duì)策 屏蔽因?yàn)镋FT/B產(chǎn)生的干擾的頻段可高到100MHz，所以機(jī)殼屏蔽和電纜屏蔽是抑制EFT/B的一個(gè)主要對(duì)策。 濾波和防護(hù)電源端口和信號(hào)端口的濾波防護(hù)電路設(shè)計(jì)。 接地對(duì)于任何干擾來(lái)說(shuō)，接地都是為旁路干擾提供一快速途徑

13、，避免干擾在設(shè)備上駐留，“夜長(zhǎng)夢(mèng)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(yàn)介紹DIP/interruptions：該試驗(yàn)主要是模擬交流電網(wǎng)中接入大功率設(shè)備引起的電網(wǎng)電壓下降甚至短時(shí)中斷的現(xiàn)象，考察設(shè)備在處于這種工作狀態(tài)中的性能穩(wěn)定性。試驗(yàn)組合跌落深度持續(xù)時(shí)間性能判據(jù)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(yàn)介紹（續(xù)）試驗(yàn)儀器控制試驗(yàn)的跌落深度、持續(xù)時(shí)間以及跌落相

14、位其中相位為0、45 、90 、135 、180 、225 、270 、315 、360 。試驗(yàn)儀器電源電源受試設(shè)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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)策 電源模塊的性能電源模塊自身能否保證輸入出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)，輸出依然穩(wěn)定是影響設(shè)備DIP指標(biāo)的重要因素，此外電源模塊能夠正常上電而不進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)也是一重要因素。 WATCHDOG電路為各芯片設(shè)計(jì)的看門(mén)狗

15、電路應(yīng)該能夠保證當(dāng)芯片出現(xiàn)供電欠壓時(shí)及時(shí)對(duì)該芯片進(jìn)行復(fù)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(yàn)浪涌試驗(yàn)用來(lái)模擬自然雷擊或者電網(wǎng)中接入大容性負(fù)載時(shí)所產(chǎn)生的脈沖對(duì)設(shè)備的影響。包含電源端和信號(hào)端測(cè)試。電源端測(cè)試包括L和N線間、L對(duì)保護(hù)地、N線對(duì)保護(hù)地、L&N對(duì)保護(hù)地，其中第一種屬于差模干擾，后三種為共模干擾。信號(hào)端測(cè)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(hào)線上，例如對(duì)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(wǎng)中的故障；雷擊（直接或間接）對(duì)設(shè)備的干擾,，電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)操作。放電波形為開(kāi)路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。特點(diǎn)是上升時(shí)間慢（相對(duì)EFT/B）、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、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(nèi)信號(hào)端的試驗(yàn)上，而10/700電壓波用在室外信號(hào)端的浪涌試驗(yàn)上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前時(shí)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(jiàn)浪涌波形的能量遠(yuǎn)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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)策 防護(hù)設(shè)計(jì)電源端口的壓敏、熱敏、空氣放電管以及熔斷器構(gòu)成的防護(hù)電路已經(jīng)非常成熟。信號(hào)端口則需要根據(jù)其接口類(lèi)型以及工作在室內(nèi)還是室外進(jìn)行設(shè)計(jì)區(qū)分，入E1電路和調(diào)試串口電路的防護(hù)設(shè)計(jì)就不同。 信號(hào)電纜的屏蔽信號(hào)電纜外面的屏蔽層是解決信號(hào)端容易耦合感應(yīng)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(chǎng)試驗(yàn)主要模擬50Hz工頻電力線所構(gòu)成的磁場(chǎng)（如大型變壓設(shè)備附近的磁場(chǎng)等）對(duì)設(shè)備的影響，對(duì)此項(xiàng)試驗(yàn)較敏感的主要是帶線圈的設(shè)備如CRT等。試驗(yàn)示意試驗(yàn)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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)策 屏蔽對(duì)于場(chǎng)干擾來(lái)說(shuō)，殼體屏蔽是主要辦法，當(dāng)然這里的屏蔽也包

19、含信號(hào)電纜的屏蔽。 濾波對(duì)于電源端口或者沒(méi)有條件作成屏蔽的信號(hào)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(yīng)：Power lines induction電力線感應(yīng)試驗(yàn)主要針對(duì)戶外走線、線長(zhǎng)大于500m且為非屏蔽的平衡線進(jìn)行，如用戶口，該項(xiàng)試驗(yàn)主要模擬該類(lèi)室外走線線纜因走線距離長(zhǎng)且有可能和供電電力線長(zhǎng)距離平行走線，從而受到電力線的感應(yīng)干擾。試驗(yàn)的組網(wǎng)為：試驗(yàn)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(yīng)的原則對(duì)策

20、 接口防護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)于用戶口這類(lèi)需要進(jìn)行電力線感應(yīng)測(cè)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(xiàng)故障試驗(yàn)，針對(duì)的接口為戶外走線、線長(zhǎng)大于500m且為非屏蔽的平衡線進(jìn)行，如用戶口，模擬電力線直接搭接到上述線纜上，當(dāng)電力線和上述線纜的絕緣漆因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)久而剝落時(shí)就會(huì)產(chǎn)生上述電力線的問(wèn)題發(fā)生，主要為一種過(guò)流現(xiàn)象。分為長(zhǎng)距離感應(yīng)、中距離感應(yīng)以及短距離感應(yīng)，長(zhǎng)距離感應(yīng)模擬電力線和平衡線在距離EUT較遠(yuǎn)的地方碰觸，中、短距離的原理一樣。在實(shí)驗(yàn)室里長(zhǎng)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(jìn)行模擬。試驗(yàn)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(duì)策同電力線感應(yīng)。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(xiàng)試驗(yàn)的目的主要用來(lái)考察設(shè)備對(duì)于外界電磁場(chǎng)干擾的抗擾能力，例如在設(shè)備附近使用無(wú)線通訊設(shè)備時(shí)，設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行一場(chǎng)考驗(yàn)了，測(cè)試頻段：80MHz2000GHz，使用1kHz的正弦波進(jìn)行調(diào)幅。該項(xiàng)試驗(yàn)需要在電波暗室內(nèi)進(jìn)行。w

22、w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS：測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)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(duì)策同工頻磁場(chǎng)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCS：Conducted susceptibility現(xiàn)在的空間存在太多的電磁噪聲，當(dāng)空間的電磁波的波長(zhǎng)和設(shè)備線纜的長(zhǎng)度可以比擬時(shí)，電磁波將會(huì)耦合在此段線纜上并產(chǎn)生感應(yīng)電壓/電流，沿著該電纜流進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，從而對(duì)設(shè)備的正常工作產(chǎn)生干擾，上述的設(shè)備線纜包含電源線和信號(hào)線。電源端CS試驗(yàn)此時(shí)頻段1

23、50kHz80MHz，加入的試驗(yàn)電壓根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型不同而不同，例如對(duì)于電信設(shè)備來(lái)說(shuō)，CC08該項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)需要加3V的騷擾電壓，二對(duì)于NT1來(lái)說(shuō)則需加擾10V。信號(hào)端CS試驗(yàn)測(cè)試頻段同電源端試驗(yàn)，加擾的強(qiáng)度也因產(chǎn)品類(lèi)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(yàn)示意圖電源端試驗(yàn)信號(hào)端試驗(yàn)EUT信號(hào)發(fā)生器輔助設(shè)備CDN騷擾注入點(diǎn)0.1m木墊供電電源CDN信號(hào)發(fā)生器EUT輔助設(shè)備CDN為耦合去耦網(wǎng)絡(luò)0.1m木墊注入點(diǎn)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(duì)策 濾波電源口和

24、信號(hào)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(shè)計(jì)。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(shè)備在正常工作時(shí)自身對(duì)外界的輻射干擾強(qiáng)度，測(cè)試頻段根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求不同，在CISPR 22中，測(cè)試頻段為301000MHz，值得注意的是設(shè)備進(jìn)行RE測(cè)試時(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求盡可能滿配置、滿負(fù)荷的運(yùn)行。RE問(wèn)題是EMC中的難點(diǎn)。主要因?yàn)镽E設(shè)計(jì)產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)：屏蔽、濾波、接地。測(cè)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(cè)試現(xiàn)場(chǎng)在RE測(cè)試中，天線的高度、天線的極化方向以及轉(zhuǎn)臺(tái)的角度都需要不斷改變，以求搜尋到設(shè)備輻射的最大點(diǎn)。RE測(cè)試可以在開(kāi)闊場(chǎng)和半電波暗室內(nèi)進(jìn)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(duì)策屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽、電纜屏蔽、結(jié)構(gòu)孔縫設(shè)計(jì)、搭接設(shè)計(jì)、噴漆保護(hù)設(shè)計(jì)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(tǒng)的接地、濾波電路