EMC电磁兼容性测试

1、EMC电磁兼容性测试2014-1-241. EMC(Elector Magnetic Compatibility)电磁兼容测试概要EMC测试的实质即处在一定环境中设备或系统在正常运行时，设备或系统能够承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰，相对应产品类型及标准不同而有差异。对于民用及工业和商用产品而言，基本的测试项按影响对象来划分主要有EMS和EMI。1.1 EMS(Susceptibility)电磁抗扰度测试n 静电放电（ESD）n 电快速瞬变脉冲群（EFT）n 浪涌（Surge）n 辐射抗扰（CS）n 传导抗扰（RS）n 电压跌落与中断（DIP）1.2 EMI(Interference)电磁

2、干扰测试n AC输入线传导（CE）n 辐射发射（RE）n 谐波电流（Harmonic）n 电压波动和闪烁（Flicker）2 EMC测试原理及模型2.1静电放电（ESD）测试参考标准：IEC61000-4-2（国际）、GB/T 17626.2-2008（国内）2.1.1 测试目的测试单个设备系统的抗静电干扰能力。它模拟实际使用中的以下情况：n 操作人员或物体接触设备时的放电n 人或物体对邻近物体的放电静电放电可能产生的后果：n 直接通过能量转换引起半导体器件损坏n 放电引起的电场和磁场变化造成设备误动作n 放电的噪声电流导致器件误动作2.1.2 测试设备图2.1和图2.2分别给出了静电发生器基

3、本线路和放电电流波形。图2.1 静电放电发生器图2.2 静电放电时的波形2.1.3测试方法及标准静电测试包括接触放电和空气放电。接触放电又包括直接放电和间接放电，放电点包括所有接触面；对于绝缘表面采用空气放电，最高电压可加至15KV。测试次数分正负极性，至少各放电10次，测试间隔一般约为1s，较为严苛的测试方法是在静电放电前后同时监测待测器件或设备功能是否正常，以此判定是否合格。ESD测试的严酷等级见表2-1。表2-1 ESD测试严酷等级等级选择取决于环境等因素，对于具体产品来说，测试电压根据实际情况选择和判定。2.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT）参考标准：IEC61000-4-4（国际）

4、、GB/T 17626.4-2008（国内）2.2.1 测试目的电路中，机械开关对电感性负载的切换，通常会对同一电路的其他电气和电子设备造成干扰。这类干扰的特点是： 脉冲成群出现 脉冲重复频率较高 脉冲波形的上升时间短暂 单个脉冲能量较低实践中，因电快速瞬变脉冲群造成的设备故障概率较低，但使设备产生误动作的情况却经常可见。进行EFT测试的目的是要对电气和电子设备建立一个评价抗击电快速瞬变脉冲群的共同依据。EFT测试的机理是： 利用脉冲群对线路分布电容能量的积累效应，当能量积累到一定程度就可能引起线路（乃至设备）工作出错。 通常测试中线路一旦出错如误动作，就会连续不断出错，即使把脉冲电压稍稍降低

5、，出错情况依然不断。2.2.2 测试设备图2.3和图2.4分别给出了EFT发生器基本线路和脉冲群波形。U-高压电源；Rs-波形形成电阻；Rc-充电电阻；Rm-阻抗匹配电阻；Cc-储能电容；Cd-隔直电容图2.3 EFT发生器 对电快速瞬变脉冲群的基本要求是： 脉冲上升时间（10%-90%）：5nS±30% 脉冲持续时间（上升沿50%-下降沿50%）：50nS±30% 脉冲群重复频率：5kHz或2.5kHz 脉冲群的重复周期：300mS 发生器开路输出电压（峰值）：0.25kV4kV 发生器动态输出阻抗：50±20% 输出脉冲的极性：正/负 与电源的关系：异步2.5

6、5kHz(a) 脉冲群周期(b) 单脉冲重复周期(c) 接50负载时单个脉冲波形图2.4 EFT波形2.2.3测试方法测试的耦合原理如图2.5所示。图2.5 EFT测试的耦合原理 对电源线的测试，通过耦合与去耦网路，用共模方式，在每个电源端子与最近的保护接地点之间或与参考接地板之间加测试电压； 对控制线、信号线及通信设备，用共模方式通过耦合夹子施加测试电压； 对于设备保护接地端子，测试电压夹在端子与参考地之间。测试每次至少进行1min，而且正/负极性都必须测试。表2-2是测试严酷等级表。表2-2 EFT测试严酷等级表2.3 浪涌（Surge）参考标准：IEC61000-4-5（国际）、GB/T

7、 17626.5-2008（国内） 2.3.1 测试目的 浪涌测试主要模拟下面几种实际情况： 雷击：1) 雷电击中户外线路时，有大量电流流入线路或接地电阻，产生干扰电压； 2) 间接雷（如云层间或云层内的雷击）在线路上感应出电压或电流；3) 雷电击中设备附近物体，在其周围建立了电磁场，当户外线路穿过电磁场时，在线路上感应出电压和电流 切换瞬变：1) 主电源系统切换时（例如补偿电容组的切换）产生的干扰；同一电网中，在靠近设备附近有一些较大型开关在跳动时所形成的干扰；3) 切换有谐振线路的晶闸管设备；4) 各种系统故障，如设备接地网络或系统之间产生的短路或飞弧故障。2.3.2 测试设备按照IEC6

8、1000-4-5（GB/T17626.5）标准要求，要能分别模拟在电源线上和通信线路上的浪涌测试。由于线路阻抗不一样，浪涌在这两种线路上的波形也不一样，要分别模拟。图2.6是综合波发生器简图。2)图2.6 综合波发生器原理图（1.2/50uS-8/20uS）综合波浪涌发生器波形如图2.7所示。(a) 开路下的电压波(b) 短路下的电流波图2.6 综合波波形 综合波发生器还应具有以下基本要求： 开路输出电压（峰值）：0.5-4kV 短路输出电流（峰值）：0.25-2kV 发生器内阻：2（可附加电阻10或40，以形成12或42内阻） 浪涌输出极性：正/负 浪涌移相范围：0°-360

9、76; 最大重复率：至少1次/分钟（因GW电源测试一般不需进行通信线路浪涌测试，在此不作说明）2.3.3 测试方法对于电源线上的测试，都是通过耦合/去耦网络来完成的。图2.7给出了浪涌测试的单相线路耦合原理图。图2.7 浪涌测试耦合原理图测试中要注意以下几点： 如客户有特殊要求，测试前务必按照客户要求加接保护措施； 测试速率不宜太快（按标准至少每分钟1次），以便给保护器件有一个性能恢复的过程。事实上，自然界的雷击现象和开关站大型开关的切换也不可能有非常高的重复率现象存在； 测试次数一般正负极性各做5次； 测试电压要由低至高逐渐升高，避免试品由于伏安非曲线特性出现的假象。另外注意测试电压不要超过产品标准要求，以免带来意外损坏。