EMI测试项目及相关法规介绍ppt课件

1、1PCEG電子R/D Lab agency戴林軍2004年4月6日2电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220VAC3为什么要“调”电路信号畸变信号畸变不能达到预期的功能不能达到预期的功能信号本身失真信号本身失真 反射反射 损耗损耗串扰串扰地线、电源地线、电源噪声噪声外界干扰外界干扰（辐射、传导）（辐射、传导）电磁兼容设计电磁兼容设计信号完整性信号完整性4何为EMIFEMI:Electromagnetic Interference Electromagnetic energy emanating from one device which causes another device t

2、o have degraded performance 电磁 干扰5引起EMI的三大要素F1.干扰源 F2.耦合路径F3.敏感源 6常见干扰源雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器7电磁兼容标准分析环境中的各分析环境中的各种电磁干扰种电磁干扰分析设备受电磁分析设备受电磁干扰的机理干扰的机理编成电磁兼编成电磁兼容标准容标准保证各类电保证各类电子设备的正子设备的正常工作及良常工作及良好的电磁环好的电磁环境境8国家或组织国家或组织 制订单位制订单位 标标 准准 编编 号号IECCISPR CISPR Pub. IECTC

3、77 IEC 欧共体CENELEC EN 美国FCC，DODFCC Part , MIL-STD. 日本VCCI VCCI中国质量技术监督局, 国防部门GB - GJB - 标准编号的识别9国际上常用EMI法规C I SP RF C CE N內容11Part 18EN55011工业、 科学及医学(ISM)12汽车13Part 15EN55013无线电广播14EN55014家用器具/工具15EN55015灯具类16测量设备/方法22Part 15EN55022资讯产品类(ITE)EN50081-1,2 共通标准10ITE产品定义: 1 能对资料和电信消息进行录入,存储,显示,检索,传输,交换或控

4、制; 该设备可以配置一个和多个通常用于资讯传输的终端. 2 额定电压不超过600V. Class B 满足B级ITE骚扰限值的设备,主要在生活环境中使用,包括: -不在固定场所使用的设备,例如靠内置电池供电的便携式设备 -靠电信网络供电的电信终端设备 -个人计算机及相关辅助设备 Class A 满足A级限值但不满足B级限值的设备,不限制其销售,但须在 其相关使用说明中包含以下内容的声明: 声明声明 此为A级产品,在生活环境中,该产品可能会造成无线电干扰.在这种情况下,可能需要用户对其干扰采取切实可行的措施.ITE Production Classification Information Te

5、chnology Equipment11EMI 法规的频率范围12EMI 测量项目F辐射测量(Radiated Emission)F传导测量(Conducted Emission)F谐波测量(Harmonics)F电压闪烁测量(Flicker)13Radiated Emission辐射测量14我们为什么要进行辐射测试F电磁环境日益恶劣，各个国家都相应的制订了关于电子类产品的EMC法规。要取得相应的法规认证后产品才能在此国销售，所以。我们进行EMI测试的目的就是看产品是不是符合法规的要求。例如中国的CCC强制认证。15Radiated EmissionF当频率高于30MHz时，辐射变成主要的传播

6、方式，由两种形式之辐射发射器：意图与非意图。意图发射器，例如广播以及雷达，会产生伴随其发射信号的干扰辐射。非意图发射器，例如PC，干扰主要是伴随其主要功能而产生。16HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH17半无反射室实景高度扫描天线杆高度扫描天线杆天线天线金属地板金属地板转台上的受试件转台上的受试件18开阔场实景马达驱动高度扫描天线杆天 线EUT防雨棚转转 台台 和和 桌桌 子子金属网地面椭 圆 区 内 没 有 其 它 物 体191 电波暗室Chamber 7*4*3,适于产品开发阶段 Debug测试和Pretest2 吸波材料,吸收电磁波,减少反射3 方形

7、木桌,可以360度旋转(160*80*80)4 接收天线,2G以下频率,在上下高度2m范围内分水平和垂直接收方向5 E7405A频谱仪,测量频率为9KHz26.5GHz20注：1 在过渡频率处应采用较低的限值。 2 在0.15MHz0.5MHz频率范围内，限值随频率的对数呈线性减小。Limit 0.150.450.51.705530882162309601000CISPR22 B QPCISPR22 B AVCISPR22 A QPCISPR22 A AVFCC B QPFCC A QPFrequency(MHz)Standard(dB)5646 4650 30 376656 5660 40

8、47 79 73 57 50 69 63 40 47 4840 4654 60 69.549.5 566054ConductionRadiation43.5Power LineEnough is as good as a feast21Peak Detect 适合对连续的大信号进行测试Quasi-Peak Detect 适合对Burst(脉冲)信号进行测试Average Detect 适合对噪声环境中连续波小幅度信号进行测试三种检波方式 检波器将输入信号功率转换为输出视频电压 对同一信号不同检波测试: PeakQP AverageAll that ends well is well22 检波器

9、输出端电压始终能跟踪中频信号的峰值,及能跟踪包络中可能的最快变化; 若所测的所有信号都处在极限Limit以下,则产品合格无需进一步测试.Peak DetectorDont bite off more than you can chew23 Quasi-Peak testing is much slower than Peak testing. 准峰值检波器充电速率比放电速率快得多,它是按照信号的 重复频率对信号进行衡量,随着重复频率的增加,检波器没有时间充分 放电,从而导致较高的输出电压. 对于连续(CW)波,其与峰值检波效果一样Quasi-Peak DetectorFortune favor

10、s the brave24 峰值检波信号通过其带宽远小于分辨带宽的滤波器,该滤波器 对包络检波器输出端上的高频分量进行平均.Average DetectorThe first step is the hardest25分贝（dB B）的概念F分贝的定义：分贝数=10lg(P2/P1) P2、P1是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下： 电压增益的分贝数=20lg(V2/V1) 电流增益的分贝数=20lg(I2/I1) F使用分贝的好处是，用较小的坐标可以描述很宽的范围。由于在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝表示幅度，而用对数坐标轴表示频率更加方便。26防止电磁辐射的措施F

11、最主要的是从设计阶段采用系统的设计方法，把系统的潜在的电磁兼容问题解决，这样成功率高，节约开发时间和成本： 1.电路板的Lay out方面考虑 2.机构方面的技术措施F对产品设计阶段不考虑，采用对样品的测试修改法，但这样可能增加成本，使产品的开发时间延长。27Conducted Emission传导测量28Conducted EmissionF电磁能量可能以共模和差模方式传导。经由电源线，信号线，接地线，天线输入端和其它的低阻抗路径。在频率30MHz以下传导干扰可能性极高。高于此频率，传导干扰衰减很大，因此由其它方式来主导。29Conduction Emission 电源端子传导干扰主要测量被

12、测设备沿电源线向电源网络发射的骚扰电压; 另一部分通过信号线传导干扰相连的其它周边设备.系统工作时产生的一部分低频信号会经由cable线( power line and communication signal line)辐射干扰电源网络和相关设备,影响连接到同一电源网络的其他设备正常工作.radiation emissionmistake actionconduction emission30MHzPublic Power NetworkThe rain of tears is necessary to the harvest of learningRadiation Emission 对于

13、较高频(30MHz)电磁波,主要以空间传输进行辐射,从而影响处于同一区域的其它设备的正常运行.30 Test location: Shielding Room (7*3*3) Test Equipments: EMC Analyzer(E7405A 9KHz26.5GHz) Receiver (ESCS 30 9KHz2750MHz) LISN (EMCO 4825/2 50 ohm 9KHz30MHz) Transient Limiter (Agilent11947A 9KHz200MHz) Test Standard : CISPR22 EN55022 FCC Part 15 Scope:

14、 Applies to IT equipment Cover the frequency rang 9KHz40GHz Describes methods of measurement Standardize operation condition gives Interpretation of result gives limits Conduction EmissionTwo heads are better than one31LISN(Line Impedance Stabilization Network) LISN线性阻抗稳定网络,提供纯净电源,提取EUT产生之杂讯信号; 由于电源

15、端子传导发射的强度与电网的阻抗有关,因此为使测量具有唯一性,必须在特定的阻抗条件下测量,LISN就提供了此种环境.GB9254标准使用LISN为50 ohm / 50 H.Transient Limiter 瞬态限制器,衰减尖峰信号,保护EMC测试仪器的输入端不受大的瞬态信号的损伤.接通或切断被测设备电源都可能引起LISN中产生大的尖峰信号.接地金属板 屏蔽室中接地金属板须有垂直接地板和水平接地板,受试设备要放置在接地金属板上进行实验,该金属板比被测设备边框大0.5m,最小尺寸为2m*2m.on second thoughts321 悬垂电缆末端与水平接地平板距离不足40cm,又不能缩短至适宜

16、长度,超长部分折叠成30cm40cm的线束;2 电源线超长部分应在中心折叠成线束或缩短至适宜的长度;3 EUT单独与一LISN 相连,其他周边设备通过多插座电源板接至另一LISN,LISN与EUT的水平距离应为80cm ;4 带电周边设备之间相互距离为10cm,显示器可以直接放于控制器上面;5 EUT及外设的后缘须与测试桌后缘切齐;6 木桌后缘与垂直参考平面水平距离为40cm;LISN1LISN2传导测试示意图The grass is greener on the other side of the hill33E7405AESCS 30Conduction Emission Test Set

17、upControl computerLISN2LISN1HHHHHHHHHHHHHHHPrinterGround Reference PlaneVertical Ground Reference PlaneLine Impedance Stabilization NetworkTransient LimiterTwo is company， but three is noneEMI测试最小的PC架构: 1 个人电脑 2 键盘 3 视讯显示单元 4 对两种不同形式之I/O界面,(如串行 并行口)各接一个外接周边 5 EUT专属之有特殊目的之周边,如鼠标榜 摇感等34Our Conduction

18、Test AreaConduction Set upLISN35Harmonics Test谐波测量36测试目的F测量设备在工作时向电网注入的电源高次谐波的强度。看其是否符合法规要求。37Why are current harmonics a problem? 1.Reduction of the effective power factor of a load*increase of VA therefore higher cost for the electricity *higher cost based on higher rating of wires, connectors, fi

19、lters, etc2. Distortion of the a.c. supply voltage*products are affected e.g. filter capacitors, overheating or reduced efficiency of motors3. EMC problems*increased harmonics current in the neutral and protective earth38Harmonics SourceFThe non linear load EUT generates a impulse current. Over the

20、resistors R1 a voltage drop in line with the impulse current occur. The nonlinear impulse current is an emission of the EUT. Loads on V2 can be influenced.EUTV2R2R2V1R1Vac39Non-Liner LoadsvoltageNon-sinusoidal e.g.:switch-mode power supply in computer, printer, television etc currentNon-sinusoidal e

21、.g.:switch-mode power supply,With diode bridge etc40IEC61000-3-2 Scope Product Family StandardFPower range -230 Vrms single or three phase. For system voltages less than 220V (line to neutral), the limits have not yet been considered -Irms maximum 16A -50Hz/60Hz FMeasurements -measurement harmonics

22、from 2nd to 40th 41Measurement Standard FIEC61000-4-7 Definition of the measurement equipment and measurement procedure guideFIEC61000-3-2 Test condition and limits for product families42Equipment classesFClass A:General purposes and balances three phase equipmentFClass B:Portables toolsFClass C:Lig

23、hting equipmentFClass D:PC、PCs monitor and TV If the power level of a class D device drops below 75W, no harmonics current limits are applied and the result will always show pass.43Test Conditions HarmonicsFTest conditions specified in 61000-3-2: .TV .Audio amplifiers .Washing machines .Microwave ov

24、ens .Lamp dimmers44Pass or fail CriteriaFThe average value for the individual harmonic current, taken over the entire test observation period shall be less than or equal to the application limits.FFor each harmonics order, all 1.5s smoothed harmonic current values shall be less than or equal to 150%

25、 of the application limits.45Flicker and Voltage Fluctuation Test电压闪烁测量46Why are flicker a problem?FFlickering lights creates stress in the workplace personal safety FVoltage fluctuation can disrupt other products connected to the same phase.47测试目的F测量EUT引起的电网电压变化。电压变化用两个指标表示：电压波动和闪烁。电压波动指标反映了突然的较大的电

26、压变化程度，闪烁指标反映了一段时间内连续的电压变化情况。48Flicker SourceFVoltage variations in low voltage network are generated from cyclical variation of loads connected to the low voltage network. The power consumption of such loads changes and therefore the current. The voltage drop across the power line impedance changes

27、with the fluctuating current. Variation in voltage amplitude cause changes in the light output of any filament lamps.49Load variationLampV changeImpedance dUGeneratorUgen50ExampleFAutomatic turn On/Off controls such as thermostats, timer -kitchen appliances -space heaters -air conditioners -copiers -laser printers51Lighten Variation Human Influences a.c.uVoltage changes Repetition rateFilament lamp60WHuman perception of flicker 50% of human are disturb