EMC标准与测试资料

EMC标准与测试资料第1页/共100页讲座内容EMC介绍标准与测试原理典型案例IEC60601-1-2介绍第2页/共100页什么是EMC第3页/共100页定义Electromagneticcompatibility(EMC，电磁兼容):Abilitytooperatein,andnotoverlycontributeto,anenvironmentofelectromagneticradiation.Whenthisgoalismet,allelectronicequipmentsoperatecorrectlyinoneanother'spresence.

Electromagneticinterference(EMI，电磁骚扰):Electromagneticenergyemanatingfromonedevicecausingdegradedperformanceinanother.

Electromagneticimmunity,orsusceptibility(EMS，电磁抗扰):Toleranceofthepresenceofelectromagneticenergy.第4页/共100页定义EMC：ElectromagneticCompatibilityThecapabilityofelectricalandelectronicsystems,equipment,anddevicestooperateintheirintendedelectromagneticenvironmentwithinadefinedmarginofsafety,atthespecifiedlevelofperformance,withoutsufferingorcausingunacceptabledegradationasaresultofelectromagneticinterference.第5页/共100页EMC概述EMC=EMI+EMS传导：通过电源网络、信号线等。辐射：通过空间电磁波。第6页/共100页EMC概述EMISSION（EMI）：EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）IMMUNITY（EMS）EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）第7页/共100页医疗电子的EMC产品标准：EN60601-1-2:2001产品标准引用基础标准取代EN60601-1-2:1993过渡期：2004年11月起草中的国标，基本等同采用EN60601-1-2:2001FDA的需求基本等同于EN60601-1-2:2001第8页/共100页发射EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）第9页/共100页产品分类分类依据：使用场地和预期用途。EN55011分类：CLASSA：不直接连接到公用和住宅电网（工业）CLASSB：直接连接到公用和住宅电网（家用）GROUP1：不直接利用电磁能量，如监护仪。GROUP2：直接利用电磁能量，如高频熔炉等。我公司产品：目前：CLASSAGROUP1（超声：CLASSB）趋势：CLASSBGROUP1限值：CLASSB=CLASSA-10dB第10页/共100页EMISSIONSLIMITS第11页/共100页检波方式Peakdetector（峰值）Quasi-Peakdetector（准峰值）Averagedetector（平均值）对于连续波，三个测量值相同。时钟谐波。对于一定重复频率的脉冲，峰值>准峰值和平均值电源开关电路的振铃，继电器接点，电机等。注意：均为包络检波第12页/共100页测量评判程序第13页/共100页辐射发射第14页/共100页测试Set-up第15页/共100页为什么要升降？第16页/共100页辐射测试－10m开阔场第17页/共100页辐射测试－3m暗室第18页/共100页测试规格EN55011:1998ClassAGroup1FREQUENCY(MHz)dBuV/(at3m)30-23050230-100057第19页/共100页实际扫描图第20页/共100页宽带噪声来源：开关电源DC/DC振铃数据线特征：山丘形随测量带宽的减小，读数减小准峰值较峰值低实例：见上图。第21页/共100页窄带噪声来源：时钟及谐波高频振荡器、发射电路特征：细长形状不随测量带宽而变峰值＝准峰值＝平均值实例：见上图第22页/共100页6dB原则宽带噪声的幅度低于窄带噪声6dB以下，则对总幅度的贡献可以忽略。－抓住重点。接收机和环境噪声本底低于限值6dB，则对测试的影响可以忽略。－预测试原则。C=√(A2+B2)第23页/共100页80/80原则批量产品：80％置信度下，80％的样本通过，即可认为该批产品通过。测试不确定度：+/-4～5dB（信华，80%置信度）测试余量：建议大于4dB第24页/共100页辐射预测试－近场探头第25页/共100页典型案例DA8KMASIMO血氧DC/DC板整流二极管开关振铃引起38MHZ宽带噪声超标。主控板晶振布局靠近接插件，引起辐射扩散。数字接口屏的时钟线处理不完善，引起辐射超标。第26页/共100页相关因素外部电缆时钟电路内部走线板卡安装方式，接地整机结构第27页/共100页振铃第28页/共100页传导发射第29页/共100页测试set-up第30页/共100页测试原理示意图第31页/共100页LISN的作用LISN：LineImpedanceStabilizationNetwork（线路阻抗稳定网络），ArtificialMainsNetworks（人工电源网络）稳定相线和零线端的阻抗：50欧//50uH，提供测量基准。隔离外部干扰。第32页/共100页LISN实物及安装第33页/共100页测试规格EN55011:1998ClassAGroup1FREQUENCY(MHz)Quasi-peak(dBuV)Average(dBuV)0.15-0.5079660.5-30.07360第34页/共100页整流电路中的传导发射第35页/共100页LISN内部电路第36页/共100页测量模型差模、共模分量都得以测量第37页/共100页共模形态的传导发射第38页/共100页共模电感注意：减小共模电感的分布电容！－采用多段工艺第39页/共100页典型的电源滤波器X电容、Y电容、共模扼流圈、PE电感第40页/共100页扫描曲线第41页/共100页典型案例NECLLCOR血氧板DC/DC转接板整流二极管振铃引起传导超标：16MHZ。共模电感分布电容过大，DA8K电源板传导余量不够。第42页/共100页相关因素整机功耗供电电压AC/DC变换器整机各处的DC/DC变换器电池充电电路第43页/共100页发射EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）第44页/共100页Harmonic：谐波电流第45页/共100页起源第46页/共100页测试原理第47页/共100页测试规格BasicStandard:EN61000-3-2:1995LIMITSFORCLASSAEQUIPMENTHARMONICSORDERNMAXPEMISSIBLEHARMONICSCURRENTAODDHARMONICS32.3051.1470.7790.40110.33130.2115<=n<=390.15x15/nEvenharmonics21.0840.4360.308<=n<=400.23x8/n第48页/共100页voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）

第49页/共100页测试规格BasicStandard:EN61000-3-3:1995

TESTITEMLIMITNOTEPst1.0Pstmeansshort-termflickerindicatorPIt0.65PItmeanslong-termflickerindicatorTdt(ms)200Tdtmeansmaximumtimethatdtexceeds3%Dmax(%)4%dmaxmeansmaximumrelativevoltagechange.Dc(%)3%dc

meansmaximumrelativesteady-statevoltagechange第50页/共100页抗扰度测试EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）第51页/共100页ESD：静电放电第52页/共100页实际应用中的ESD现象电流回流路径为分布电容第53页/共100页测试set-up第54页/共100页测试set-up第55页/共100页放电电流波形30A尖峰电流流过CPU部分的地线！第56页/共100页静电发生器等效电路第57页/共100页人体模型半导体器件手册给出的ESD保护等级通常基于人体模型。第58页/共100页测试方法接触放电可触及部位，如螺钉，金属板+/-2KV，+/4KV，+/6KV依次测试尖头空气放电不可直接触及部位，如塑料外壳的缝隙、插座孔等+/-2KV，+/4KV，+/8KV依次测试圆头耦合板放电垂直耦合板（VCP）、水平耦合板（HCP）模拟对装置附近的物体放电的影响电池供电设备每次放电后都必须确保电荷的泻放，如短暂接地或者通过470K泻放电阻。第59页/共100页测试规格BasicStandard:EN61000-4-2:2001DischargeVoltage:ContactDischarge+/-2KV,+/-4kv,+/-6kV(Direct/Indirect)AirDischarge+/-2KV,+/-4kv,+/-8kV(Direct)第60页/共100页ESD与环境第61页/共100页典型案例按键板前的铁板一体化参数板的血氧输入24C××看门狗/复位电路5000按键板第62页/共100页相关因素输入接口电路复位电路可编程逻辑器件PCB布板MOSFETPLL第63页/共100页EFT/B：电快速脉冲串第64页/共100页起源第65页/共100页测试波形实际环境中出现的脉冲频率在10KHZ～1MHZ，由于技术实现的原因，标准只规定到5KHZ。第66页/共100页测试set-up干扰以共模的方式通过33nF电容引入第67页/共100页测试规格BasicStandard:EN61000-4-4:1995TestVoltage:PowerLine±2kV,I/Ocable±1kV第68页/共100页干扰频谱EFT/ESD干扰中包含频率极高的成分第69页/共100页典型案例可编程逻辑器件复位电路监护参数－ECG、SPO2、RESP第70页/共100页相关因素一般来说，ESD敏感部分同样EFT敏感接地的金属外壳，是保证EFT性能的重要一环。电源输入端的滤波。第71页/共100页RS：辐射抗扰第72页/共100页实际环境中的辐射干扰第73页/共100页测试set-up第74页/共100页实际场地第75页/共100页测试规格BasicStandard:EN61000-4-3:2001FrequencyRange:80MHz-2500MHzFieldStrength:3V/mModulation:2HZSineWave,80%,AMModulationDwelltime3s第76页/共100页调制医疗电子产品的调制频率规定为2Hz第77页/共100页SURGE：浪涌（雷击）第78页/共100页同步叠加第79页/共100页测试原理第80页/共100页测试波形第81页/共100页测试原理第82页/共100页测试规格BasicStandardEN61000-4-5:1995TestVoltage1kVdifferentialmode2kVcommonmode第83页/共100页CS：传导抗扰第84页/共100页测试set-up第85页/共100页EM-clamp用于测试信号线、病人导联与电