电源供应器电磁兼容性

1、电源电磁兼容讲义内容简介:1.1. 电磁兼容定义电磁兼容定义. .2. ITE2. ITE产品电磁兼容标准概述产品电磁兼容标准概述. .3. 3. 开关电源电磁干扰的分类开关电源电磁干扰的分类. .4.4. 电磁干扰形成条件和原因电磁干扰形成条件和原因. .5. 5. 电磁兼容试验场地和设备要求电磁兼容试验场地和设备要求. .6. 6. 传导骚扰测试原理与方法传导骚扰测试原理与方法. .7. 7. 辐射骚扰测试原理与方法辐射骚扰测试原理与方法8. 8. I.T.E.I.T.E.电磁干扰主要地区相关规格及电磁干扰主要地区相关规格及Limit Limit . .电磁兼容电磁兼容Electromag

2、netic Compatibility Electromagnetic Compatibility （EMC)EMC) ： a.a.电磁骚扰电磁骚扰 electromagnetic disturbance electromagnetic disturbance 任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质 产生损害作用的电磁现象。产生损害作用的电磁现象。【注注】：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用 信号或传播媒介自身的变化信号或传播媒介自身的变化 b.b.电磁兼容电磁兼容Electromagne

3、tic CompatibilityElectromagnetic Compatibility 指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指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成 不能承受的电磁骚扰的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要不能承受的电磁骚扰的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要的的 技术性能。技术性能。包括两方面的含义包括两方面的含义： EMI (Electro Magnetic Interference )-电磁干扰 电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 EMS (Electro Magnetic Susceptibil

4、ity )-电磁敏感度 由于电磁能量造成性能下降的容易程度(即免疫力) 。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IECCISPRCISPR 22 Class B ， CISPR 24 IECTC77IEC 61000-3 Series， IEC 61000-4 Series欧盟CENELEC欧洲电工标准化委员会 EN 55022 Class B， EN 55024电磁兼容指令:2004/108/EC 美国FCC，DODFCC Part 15B, MIL-STD. xx日本VCCIVCCI V3澳洲C-TickAS/NZS 3548 AS/NZS CISPR 22 台湾B

5、SMICNS 13438中国质量技术监督局, 国防部门GB 17625， GB 9254, GJB - 2. IT类产品各国EMC标准概述CISPR CISPR 22 (EN55022) Class B 22 (EN55022) Class B 标准要求：标准要求：1. 1. 交流电源线的传导干扰骚扰测量交流电源线的传导干扰骚扰测量. .2. 2. 辐射骚扰的场强测量辐射骚扰的场强测量。 CISPR CISPR 24 (EN55024) 24 (EN55024) 标准要求：标准要求：1. IEC61000-4-2 静电放电静电放电 (ESD):接触放电接触放电4KV,空气放电空气放电8KV2.

6、 IEC61000-4-3 辐射抗扰度辐射抗扰度 (R/S ):801000MHz,3V/m(RMS),80%调制调制(1KHz)3. IEC61000-4-4 快速脉冲与严讯快速脉冲与严讯(EFT) :1KVpeak,5/50(Tr/Th nS),5KHz(重复率重复率)4. IEC61000-4-5 雷击雷击(Surges):1.2/50(8/20) Tr/Th uS,共模共模2KV/差模差模1KV5. IEC61000-4-6 传导抗扰度传导抗扰度 (C/S ): 0.1580MHz,3V/m(RMS),80%调制调制(1KHz)6. IEC61000-4-8 工频磁场工频磁场(M/S)

7、:50Hz,1A/m(RMS)7. IEC61000-4-11 电压跌落电压跌落(Dip): a. 95% 减少减少/0.5周期周期 b. 30减少减少/250周期周期IEC61000-3-2 谐波电流谐波电流(Harmonic)IEC61000-3-3 电压波动和闪烁电压波动和闪烁(Flicker)3 3. .开关电源电磁干扰按传播方式的分类：开关电源电磁干扰按传播方式的分类： a.a.传导干扰传导干扰 electromagnetic disturbance electromagnetic disturbance 传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一 个电网络。 b

8、.b.辐射干扰辐射干扰Electromagnetic CompatibilityElectromagnetic Compatibility 辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。4.4. 电磁干扰形成条件和原电磁干扰形成条件和原因：因： 4.1形成电磁干扰必须同时具备以下三个因素: 电磁干扰源电磁干扰源，指产生电磁干扰元件、器件、设备、分系统、 系统或自然现象。 耦合途径或称耦合通道耦合途径或称耦合通道、指把能量从烦扰源耦合（或传输）到敏感设备上， 并且该设备产生相应的媒介。 敏感设备敏感设备，指对电磁干扰发生响应的设备。 4.2 电磁干扰的效果包括系统内部干扰和系统之

9、间干扰两个方面 . 4.3 开关电源产生电磁干扰最根本的原因: 在其工作过程中产生的高di/dt和高dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成 了干扰源.4.4 从电磁兼容性的观点出发，电子设备或系统可分为三种工作状态 ： 1. 1. 不兼容状态：不兼容状态：当PiPs即干扰电平高于敏感度门限电平时,IM0，表示有潜在干扰 2. 2. 兼容状态：兼容状态：当PiPs即干扰电平低于敏感度门限电平时,IM0。 3. 3. 临界状态临界状态 ：当Pi=Ps即干扰电平等于敏感度门限电平时,IM=0。 式中： IM=Pi-Ps(dB) IM -电磁干扰余量 Pi -干扰电平 Ps-敏感度门限电平5.

10、电磁兼容试验场地和设备的一般要求电磁兼容试验场地和设备的一般要求: :电磁发射试验电磁发射试验(EMI)敏感度或抗扰度试验：可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响敏感度或抗扰度试验：可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响(EMS)开阔场开阔场Open Site（民用标准）（民用标准）一般为一般为10M屏蔽暗室屏蔽暗室Chamber一般为一般为966-L*W*H=9M*6M*3M或或743-M-L*W*H=7M*4M*3M6. 传导骚扰测试原理与方法：传导骚扰测试原理与方法： 6.1 传导骚扰量测设备原理与要求传导骚扰量测设备原理与要求 6.1.a LISN:线路阻抗稳定网路（线路阻抗稳定网

11、路（Line Impedance Stabilization Network）1. 对低频交流电源，电感对低频交流电源，电感(50uH)形同短路电容形同开路，提供交流电源给形同短路电容形同开路，提供交流电源给EUT.2. 对于对于EUT高频杂讯高频杂讯, LISN内部之电感形同开路内部之电感形同开路(高阻抗高阻抗) 电容形同短路电容形同短路,将其偶将其偶合给接受机合给接受机. 3. 对于电源端流入非对于电源端流入非EUT所产生电流，所产生电流，LISN之电感、电容将其阻隔在外之电感、电容将其阻隔在外,以避免以避免其影响系统测试之准确性其影响系统测试之准确性.4. 提供稳定阻抗提供稳定阻抗-规定

12、一个统一阻抗规定一个统一阻抗(50),以便测试结果的相互比较以便测试结果的相互比较.6.1.b 测量接收机测量接收机(Receiver)的测试的测试要求要求1. 测试对象测试对象:频谱很宽的微弱连续波或幅值很强的脉冲骚扰。频谱很宽的微弱连续波或幅值很强的脉冲骚扰。2. 仪器要求仪器要求: 接收器本身躁声小接收器本身躁声小,灵敏度高灵敏度高,检波动态范围大检波动态范围大,输入阻抗低输入阻抗低(50) ,前级前级 电路过载能力强电路过载能力强, 有多种检波能力。整机在整个测试频段内的测试精度满有多种检波能力。整机在整个测试频段内的测试精度满足足2dB.2dB. 测试接受机的频率要和测试的频率相匹配

13、测试接受机的频率要和测试的频率相匹配. .3. CISPR标准目的是为了通信和广播的畅通编制标准目的是为了通信和广播的畅通编制,外界骚扰都是通人的主观外界骚扰都是通人的主观听觉效果听觉效果 判断判断,平均值和峰值检波都不足以描述幅度平均值和峰值检波都不足以描述幅度,宽度和频率对人耳造成的影响宽度和频率对人耳造成的影响,只有准只有准 峰值检波才能比较符合人耳对声音的反应规律峰值检波才能比较符合人耳对声音的反应规律.4. 平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于对连续波的测量对连续波的测量5. 峰值检波：它的充电时

14、间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到峰值检波：它的充电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。6. 准峰值检波：这种检波器的冲放点时间常数介于平均值于峰值之间，在准峰值检波：这种检波器的冲放点时间常数介于平均值于峰值之间，在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关，又与脉冲重复频率有关，测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关，又与脉冲重复频率有关，其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。其输出

15、与干扰对听觉造成的效果相一致。 7.准峰值测试的缺点准峰值测试的缺点:测量时间长测量时间长 采用准峰值检波测量50Hz干扰信号的最小扫描时间（测量周期为1s）频率范围带宽步长步数最小扫描时间150kHz30MHz9kHz5kHz59705970s=1h40min30MHz1000MHz120kHz50kHz1940019400s=5h23min采用峰值检波法正确测量50Hz干扰信号的最小扫描时间（测量周期为20ms）频率范围带宽步长步数最小扫描时间150kHz30MHz9kHz5kHz59701194s=2min30MHz1000MHz120kHz50kHz19400388s=6min8. 准

16、峰值测试方法改进措施准峰值测试方法改进措施:1.实用中常用峰值检波作第一轮测试如果首轮测值比标准给定的准峰值和平实用中常用峰值检波作第一轮测试如果首轮测值比标准给定的准峰值和平均值都要来得低的话，则以后的试验不用进行，便能判定试验已经通过。均值都要来得低的话，则以后的试验不用进行，便能判定试验已经通过。2.如果峰值测试中有部分测值高于标准规定准峰值和平均值，则就取超过部如果峰值测试中有部分测值高于标准规定准峰值和平均值，则就取超过部分的频段补做准峰值和平均值的测试，即使这样，整个测试时间也短于全部分的频段补做准峰值和平均值的测试，即使这样，整个测试时间也短于全部用准峰值和平均检波的方式用准峰值

17、和平均检波的方式.6.2 传导骚扰试验场地要求和实验方法传导骚扰试验场地要求和实验方法:1.量仪器以量仪器以9KHz的频宽的频宽,从从150KHz到到30MHz频段内测量频段内测量EUT从电源线送出的从电源线送出的干扰信号电压干扰信号电压. 2. EUT放置在放置在一个边缘一个边缘距离距离垂直参考接地平垂直参考接地平面面0.4m，高度距水平参考接地平，高度距水平参考接地平面面0.8m的非金属的测试面的非金属的测试面上上。该参考接地平。该参考接地平面面面积为面积为2M*2M，厚度，厚度0.5mm以上的金属平面。以上的金属平面。 3. EUT边缘距离参考接地平面边缘至少边缘距离参考接地平面边缘至少

18、50cm以上，以上，与周边与周边待测设备至少待测设备至少距离距离10cm。 4. EUT电源供应线长度超过电源供应线长度超过1m的的应应以以3040cm折叠在电源插头一端固定成一折叠在电源插头一端固定成一束，保证其长度为束，保证其长度为1m并并不能落地不能落地。 5. 信号线过长部分应信号线过长部分应以以3040cm折叠下垂至测试桌边缘折叠下垂至测试桌边缘,并保证并保证至少离地至少离地40cm。 6. EUT和其他金属表面或非待测设备部分的接地平面至少维持在和其他金属表面或非待测设备部分的接地平面至少维持在80cm以上。以上。 7. 设定测量仪器的峰值测量设定测量仪器的峰值测量，最少选择最高的

19、最少选择最高的6点进行点进行准准峰值峰值（QP）和平均值和平均值（AV）的的读值读值并记录并记录。 7. 辐射骚扰测试原理与方法：辐射骚扰测试原理与方法： 7.1 辐射骚扰量测设备原理与要求辐射骚扰量测设备原理与要求 7.1.a 天线接受系统天线接受系统(Antenna):标准采用平衡偶极子天线标准采用平衡偶极子天线, 如果测试结如果测试结果与平衡偶极子天线差值在果与平衡偶极子天线差值在2dB内内,可采用其他形式的天线可采用其他形式的天线. 天线长度要求天线长度要求: 30-80M 频率段内等于频率段内等于80M的谐振长度的谐振长度 80-1000M频率段内等于测量频率谐振长度频率段内等于测量

20、频率谐振长度 缺点缺点:80M以上需不断调整天线长度以上需不断调整天线长度,不便于自动化测试不便于自动化测试.改良措施改良措施:使用宽带天线测试简化测试使用宽带天线测试简化测试. 1. 在在30-300M频段内采用双锥天线频段内采用双锥天线. 2. 在在300-1000M频段内采用对数周期频段内采用对数周期天线天线.7.1.b 转台转台 作用作用:通过转台的旋转使待测设备不同面都暴露在测试天线接收面通过转台的旋转使待测设备不同面都暴露在测试天线接收面.7.1.c 天线塔天线塔 1. 在辐射骚扰的场强测试法中在辐射骚扰的场强测试法中,天线测试到的辐射骚扰场强实际上是直射天线测试到的辐射骚扰场强实

21、际上是直射波和地面波和地面 反射波的复合反射波的复合. 2. 通过天线塔升降寻找待测设备的最大发射电平通过天线塔升降寻找待测设备的最大发射电平.10m法以下电波暗室法以下电波暗室,天天线升降高度为线升降高度为14m 3. 升降机构升降速度为升降机构升降速度为0300mm/S,分辨率为分辨率为1mm. 7.2 辐射骚扰试验场地要求及测试方法辐射骚扰试验场地要求及测试方法:1.量仪器以量仪器以120KHz的频宽的频宽,测量的频率范围测量的频率范围为为30MHz-1000 MHz 2. EUT放置在放置在高度距水平参考接地平高度距水平参考接地平面面0.8m的非金属的测试面的非金属的测试面上上，并将测

22、试面，并将测试面置置于于 Chamber转台中央。该水平参考接地平转台中央。该水平参考接地平面面之一端至少超出待测设备表面之一端至少超出待测设备表面1m以上，以上，另一端至少应超出量测天线另一端至少应超出量测天线1m以上。并且该平面不可有超过以上。并且该平面不可有超过30mm的孔或间隙。的孔或间隙。 3. 天线中心点距离转台中心的距离应保持在天线中心点距离转台中心的距离应保持在3m或或10m 。 4. 将将EMI TEST RECEIVER通过耦合电缆接至信号前置放大器输出端。通过耦合电缆接至信号前置放大器输出端。分别分别设置天线设置天线接收处于垂直和水平状态，并设置天线在接收处于垂直和水平状态，并设置天线在1m至至2m或或4m的高度范围内接收的高度范围内接收最大的最大的辐射信号。辐射信号。 5. 信号线过长部分应信号线过长部分应以以3040cm折叠下垂至测试桌边缘折叠下垂至测试桌边缘,并保证并保证至少离地至少离地40cm。 6. EUT距离周边待测设备至少距离周边待测设备至少10cm