EMC定义和术语、测试的培训讲义.ppt

EMC培训讲义 BACL深圳公司培训资料文件号 TRSZ021107 目录 一 EMC基础知识二 EMC测试内容介绍三 EMC测试标准介绍四 各国法规简介 一 电磁兼容基础知识 1 电磁兼容的概念 IEC60050 161 电磁兼容术语 中的定义为 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力 电磁兼容是研究在有限的空间 有限的时间 有限的频谱资源条件下 各种用电设备 分系统 系统 广义的还包括生物体 可以共存并不致引起降级的一门科学 一 电磁兼容基础知识 2 电磁兼容的重要性电磁干扰普遍存在电子技术日益普及越来越多的干扰源进入电磁环境电子设备的灵敏度越来越高干扰和抗干扰成为一个日益突出的问题 一 电磁兼容基础知识 3 EMC涉及的相关名词3 1电磁骚扰 Electromagneticdisturbance 3 2电磁干扰 Electromagneticinterference 3 3电磁发射 Electromagneticemission 3 4抗干扰 Immunity 3 5电磁敏感度 ElectromagneticSusceptibility 3 6电磁兼容性 Electromagneticcompatibility 一 电磁兼容基础知识 4 电磁兼容的三要素 干扰源 干扰途径 敏感设备 一 电磁兼容基础知识 5 研究EMC标准的主要国际组织IEC 国际电工委员会ITU 国际电信联盟ANSI 美国国家标准协会ETSI 欧洲电信标准协会ASTM 美国材料实验协会IEEE 电子电器工程师协会CENELEC 欧洲电工技术标准化委员会 1 IEC 国际电工委员会介绍 成立于1906年 是世界上最早的国际性电工标准化机构 总部在日内瓦 1947年ISO成立后 曾合并如ISO 根据1976年ISO与IEC新协议 两个组织各自独立 IEC负责有关电工 电子领域的国际标准化工作 其他领域则由ISO负责 IEC已制定国际电工标准3000多个 其下承担研究工作的主要是电磁兼容咨询委员会 ACEC 无线电干扰特别委员会 CISPR 和TC77 2 CISPR 国际无线电干扰特别委员会介绍CISPR是世界上最早成立的国际性无线电干扰组织 目标是促进国际无线电干扰问题在下列几方面达成一致 以利于国际贸易 1 保护无线电接收装置 使其免受以下干扰 A 所有类型的电子设备B 点火系统C 包括电力牵引系统的供电系统D 工 科和医用无线电频率E 声音和电视广播接收机F 信息技术设备 2 干扰测量的设备和方法 3 由 1 中干扰源产生的干扰的限值 4 声音和电视广播接收装置抗扰度要求和抗扰度测量方法 5 为避免与其他部门工作重复 沟通协调 6 安全规程对电器设备的干扰抑制的影响IEC主要制定抗干扰标准 CISPR主要制定干扰标准 附表 CISPR标准 3 ANSI 美国国家标准协会介绍 成立于1918年 非赢利性的民间标准化团体 总部在纽约华盛顿特区 目标 增强美国企业在全球的竞争力和美国人的生活质量 通过ANSI的参与活动 美国快速介入ISO和IEC的标准指定工作 并领导了许多关键的分委会的工作 4 ETSI 欧洲电信标准协会 由欧共体委员会在1988年批准成立 非赢利性的电信标准化组织 总部在法国尼斯 宗旨 为实现统一的欧洲电信大市场 及时制定高质量的电信标准 以促进基础结构的综合 确保网络和业务的协调 为开放和建立新的电信业务提供技术基础 并为世界电信标准的制定作出贡献 迄今 已有5000多项标准和技术报告发布 成员来自52个国家 2000年4月8日 其制定的R TTE开始执行 欧洲开放无线电 通信技术产品 测试可以在任何地区进行 二 EMC测试内容介绍 电磁兼容性 EMC 是不能直接测量的 为了定量描述它 可分为电子设备发射干扰电磁波的能力 又称电磁骚扰发射 简称EMI 和耐受电磁波干扰的能力 也称抗扰度 或电磁敏感度 简称EMS 按照它们是通过传导途径或辐射途径来发射或接收干扰能量来检测 所以电磁骚扰发射测试包括辐射发射 RE 测试和传导发射 CE 测试 电磁敏感度测试包括辐射敏感度 RS 测试和传导敏感度 CS 测试等 二 EMC测试内容介绍 测试产品范围 服务产品范围 信息技术设备及办公用设备 音 视频设备 电信终端设备 家电及电动工具类设备 照明类设备 工 科 医 ISM 类设备 汽车电子类设备等 二 EMC测试内容介绍 传播途径 电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳 交流电源端子 直流电源端子 信号线 控制线以及地线所告成的 1 传导干扰 干扰信号通过导体 导线 电感 电容 传导 出现在各种导体中 频率 30mhz的大多是此类干扰 2 辐射干扰 干扰信号已电磁场形式向周围空间传输 主要出现在产品周围的媒体中 频率 30mhz的信号 辐射变得更明显 二 EMC测试内容介绍 传播途径 通过外壳发射的电磁干扰 或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰 通过其它导体发射或入侵的干扰都属于传导干扰 往往同一干扰源可以产生两种类型的干扰 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 1 电磁干扰的传导发射测试是测试电子产品通过电源线 信号线 控制线或地线向外发射的骚扰 根据骚扰的性质 可分为以下几类 A 连续骚扰电压测试 conductedemission B 连续骚扰的功率测试 powerclamp C 断续骚扰喀呖声测试 click D 谐波测试 harmonic E 电压波动 flicker 2 电磁干扰的辐射发射测试是测试电子产品通过空间传播的电磁干扰辐射场强 Radiation 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 Harmonictest EN61000 3 2对于由交流市电供电的电子 电气产品 谐波电流是一个很重要的电磁兼容测量项目 在低压市电网络使用的电子电气设备 其供电电压是正弦波 但其电流波形未必是正弦波 可能有或多或少的畸变 大量的此类设备应用 会造成电网电压波形畸变 使电网电能质量下降大量的非线性设备应用 会造成电网电压波形畸变 使电网电能质量下降 当电网中存在过量的谐波电流 不仅会使发电机的效率降低 严重时还会造成发电机和电网设备的损坏 同时还会影响电网用户设备的正常工作 比如计算机运算出错 电视机画面翻滚 正是出于保护共用电网电能质量 保障电网和用户设备的正常进行 IEC提出了谐波电流限值标准 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 A类 平衡的三相设备 家用电器 不包括列入D类的设备 工具 不包括便携式工具 白炽灯调光器 音频设备 以及除以下几类设备外的所有其他设备B类 便携式工具 不属于专用设备的电弧焊设备C类 照明设备D类 有功功率不大于600W下列设备 个人计算机和个人计算机显示器 电视接收机 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 FlickerTest EN61000 3 3电网中接有大量的由自动接通和切断控制的负荷 如含有控温器和定时器的厨房器具 电加热器 空调器 复印机和其他设备 当自动控制循环进行接通和断开时 将引起电源负荷的频繁变化 其结果使电网电压产生波动 进而对接在同一网络的照明设备的亮度产生变化 这种变化即是电压闪烁 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 FlickerTest EN61000 3 3闪烁flicker亮度或频谱分布随时间变化的光刺激所引起的不稳定的视觉效果 短期闪烁Pstshort termflickerindicator在短时期内 10min 评定闪烁的严酷程度 Pst 1是出现短期闪烁刺激时惯用阈值 长期闪烁Pltlong termflickerindicator在长时期内 2h 用连续的Pst值评定闪铄的严酷程度 Plt 0 65是出现长期闪烁刺激时的惯用阈值 相对稳态电压变化特性dc指两个相邻稳态电压差值与额定电压的百分比值 标准规定不得大于3 相对电压变化特性d t 指电压处在至少为1s的稳态条件下 各周期间的电压有效值相对额定电压变化的时间函数 标准规定超过200ms测量的时间内 相对稳态电压变动不得大于3 最大相对电压变化特性dmax 指电压变化特性的最大与最小有效值之差与额定电压的百分比 标准规定不得大于4 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 RadiationTest一般要求在30MHz 1000MHz频率范围内 用带有准峰值检波器的测量接收机进行测量 直接使用频率范围覆盖30MHz 1000MHz的宽带天线 实际测量时我们是在3m半电波暗室或3m开阔场进行 天线到EUT距离为3m应在地面高度1m 4m的范围内调整天线高度 以便在每一测试频率点获得最大指示值测量过程中 为寻找最大场强读数 应改变天线相对于EUT的水平和垂直极化方向 二 EMC测试内容介绍 EMI电磁干扰 ConductedTest测试项目传导骚扰电压包括 电源端子骚扰电压 电信端口的传导共模 非对称 骚扰辐射骚扰场强1 4 2骚扰限值1 4 2 1电源端子和电信端口的传导骚扰限值1 4 2 1 1电源端子骚扰电压限值 二 EMC测试内容介绍 EMS电磁干扰 电子产品的抗扰度测试又称为电磁敏感度测试 其目的是测试电子产品承受各种电磁骚扰的能力 当电子产品由于受到电磁骚扰影响而性能下降时 其性能判据可分为四级 A级 电子产品工作完全正常 B级 电子产品的功能或指标出现非期望偏离 但当电磁骚扰去除后可行自恢复 C级 电子产品的功能或指标出现非期望偏离 电磁骚去除后不能自行恢复 必须依靠操作人员的介入 方可恢复 但不包括硬件维修和软件重装 D级 电子产品元器件损坏 数据丢失 软件故障等 EMS测试分为以下项目 1 EN61000 4 2静电放电抗扰度测试ESD2 EN61000 4 3射频电磁场抗扰度测试RS3 EN61000 4 6传导骚扰抗扰度测试CS4 EN61000 4 4电快速瞬变脉冲群抗扰度测试EFTEN61000 4 5浪涌 冲击 抗扰度测试SURGE6 EN61000 4 11电压暂降 短时中断和电压变化的抗扰度测试DIPSEN61000 4 8工频磁场抗扰度测试PFMF 二 EMC测试内容介绍 EMS电磁干扰 1 EN61000 4 2静电放电抗扰度测试ESD 低湿度情况下 通过摩擦等因素 使操作者积累了静电 电子和电气设备遭受直接来自操作者的静电放电和对临近物体的静电放电时的抗扰度要求和试验方法设备在正常使用期间可能被触及到的点或面 试验规范 接触放电 4kV 充电电压 空气放电 8kV 充电电压 性能判据 B级及以上为合格 2 EN61000 4 3射频电磁场抗扰度测试RS 辐射抗扰度测试目的是检验产品在周边电磁场干扰情况下 EUT的性能是否出现下降或失效 试验时 EUT的放置应使其四个面按顺序暴露在电磁场中 并在每个位置考核EUT的性能 如果在全频段内已知EUT最敏感面 则可以仅对其敏感面进行试验 试验规范 频率范围 80MHz 1GHz试验场强 3V m rms未调制时测量值 调制幅度 80 AM 1kHz正弦波调制 性能判据 A级合格 3 EN61000 4 6传导骚扰抗扰度测试CS 检测EUT各输入端口电源端抗干扰能力 交流电源输入端口 直流电源输入端口 根据制造厂规定的预期长度超过3m长的电信电缆端口 试验规范 频率范围 0 15MHz 80MHz试验场强 3V rms未调制时测量值 调制幅度 80 AM 1kHz正弦波调制 性能判据 A级合格适用范围 电信端口 AC电源端口 DC电源端口 4 EN61000 4 4电快速瞬变脉冲群抗扰度测试EFT 电快速瞬变脉冲群试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口 信号和控制端口的试验 试验脉冲的特点是 瞬变的短上升时间 重复出现和低能量 电快速速变脉冲群试验的目的 就是为了检验电子 电气设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能 4 EN61000 4 4电快速瞬变脉冲群抗扰度测试EFT EFT试验规范 电信端口0 5kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重复频率 DC电源端口 不包括连同独立AC DC电源转换器一起销售的设备 0 5kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重复频率 AC电源端口 包括连同AC DC电源转换器一起销售的设备 1kV 峰值 5 50Tr Thns5kHz 重复频率 EFT性能判据 B级及以上为合格EFT适用范围 电信端口 AC电源端口 DC电源端口 5 EN61000 4 5浪涌 冲击 抗扰度测试SURGE 电磁兼容领域所指的浪涌冲击一般来源于开关瞬态和雷击瞬态 2 10 1 1开关瞬态系统开关瞬态与以下内容有关 a 主电源系统切换骚扰 例如电容器组的切换 b 配电系统内在仪器附近的轻微开关动作或者负荷变化 c 与开关装置有关的谐振电路 如晶闸管 d 各种系统故障 例对设备组接地系统的短路和电弧故障 5 EN61000 4 5浪涌 冲击 抗扰度测试SURGE 试验规范 信号端口和电信端口施加电压 1 5kV 峰值 4kV 峰值 脉冲波形 10 700Tr Th s DC电源输入端口 不包括连同a c d c 电源转换器一起销售的设备 施加电压 0 5kV 峰值 脉冲波形 1 2 50 8 20 Tr Th s 综合波 在线到地之间试验 AC电源输入端口 包括连同a c d c 电源转换器一起销售的设备 施加电压 线 线1kV线 地2kV脉冲波形 1 2 50 8 20 Tr Th s 综合波 性能判据 B级及以上为合格适用范围 信号端口 电信端口 AC电源端口 DC电源端口 6 EN61000 4 11电压暂降 短时中断和电压变化的抗扰度测试DIPS 电压暂降 短时中断是由电网 电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的 在某些情况下会出现两次或更多次连续的暂降或中断 电压变化是由连接到电网的负荷连续变化引起的 这些现象本质上是随机的 其特征可以用偏离额定电压量及持续时间来表述试验部位及试验布置 对AC电源端口 全部适用测试时 试验电压波形在0 交叉点发生变化 试验规范和判定准则 电压暂降 95 降低0 5个周期B级及以上合格30 降低25个周期C级及以上合格 电压短时中断 95 降低250个周期C级及以上合格适用范围 AC电源端口 包括连同AC DC电源转换器一起销售的设备 7 EN61000 4 8工频磁场抗扰度测试PFMF 当设备遭受与其特定位置和安装条件 如 设备靠近骚扰源 相关的工频磁场时 本试验可检验设备的抗扰度 工频磁场是由导体中的工频电流产生 或极少量的由附近的其他装置 如变压器的漏磁通 所产生 试验规范 磁场频率 50Hz或60Hz磁场强度 1A m rms 性能判据 A级合格适用范围 仅适用于包括有对磁场敏感 例如 CRT 霍尔元件 电动麦克风 磁场传感器等等 的设备 测试仪器介绍 测量仪器 设备及场地静电放电测试仪EFT测试仪EMS测试系统磁场敏感度测试线圈宽带天线射频功率放大器射频场强监视系统RF信号发生器传导抗扰度测试系统浪涌脉冲发生器浪涌脉冲耦合网络综合浪涌波网络频谱分析仪测量接收机半电波暗室 开阔场全电波暗室抗扰度测量室其他测试需要的特殊辅助设备 略 三 EMC测试标准介绍 欧共体EMC指 Directive 指令 欧盟的框架法律 使用于个成员国 对指令中规定的基本要求必须给予满足 各成员国必须在一个规定的日期前根据指令制定各自与指令相一致的国家法律和行政法规 目前的主要法规 89 336 EEC 2004 10 EC在理论上 包括了从电磁驱动的玩具到大型的工业设备在内的所有器具R TTEDirective1999 5 EC涉及到无线电发射和通讯终端的设备 其下标准由ETSI制定 如 EN300220version1 3 1小范围设备 25Mhz到1000Mhz功率最高为500mW的无线设备 三 EMC测试标准介绍 基本标准 由CENELEC制