電子產(chǎn)品EMC測(cè)試項(xiàng)目及相關(guān)電路介紹

1、培訓(xùn)資料培訓(xùn)資料電子產(chǎn)品EMC測(cè)試項(xiàng)目及相關(guān)電路介紹一、 電磁兼容現(xiàn)象及基本理論電磁兼容（Electromagnetic CompatibilityEMC），其定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其所處的電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。包括兩個(gè)方面，一是它對(duì)同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的抗干擾能力或稱敏感性，二是它對(duì)其它產(chǎn)品的電磁騷擾特性。 電磁騷擾（Electromagnetic DisturbanceEMI）定義為“任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象”。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化。（注：一般意義上

2、的“有用的電磁信號(hào)或電磁能量”在電磁兼容領(lǐng)域也有可能被認(rèn)為是電磁騷擾源。） 電磁騷擾的表現(xiàn)形式一般有兩種，一是通過導(dǎo)體傳播騷擾電壓、電流，一是通過空間傳播騷擾電磁場(chǎng)。前者稱為傳導(dǎo)騷擾，后者稱為輻射騷擾。例如，電視機(jī)的電磁騷擾主要有：對(duì)公用電網(wǎng)的無線電騷擾和低頻騷擾（如注入諧波電流）、對(duì)公用電視天線系統(tǒng)的騷擾、向空間輻射的電磁場(chǎng)等。 抗擾度（Immunity to a Disturbance）定義為“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面對(duì)電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力”。電磁敏感性（Electromagnetic SusceptibilityEMS）定義為“在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的

3、能力”。實(shí)際上，抗擾度與敏感性都反映的是對(duì)電磁騷擾的適應(yīng)能力，僅僅是從不同的角度而言，敏感性高即意味著抗擾度低。對(duì)應(yīng)電磁騷擾的兩種表現(xiàn)形式，設(shè)備對(duì)電磁騷擾的抗擾性也同樣分為傳導(dǎo)抗擾性和輻射抗擾性。 電磁干擾（Electromagnetic Interference）是指“電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降”。對(duì)比電磁騷擾的定義，可知電磁干擾與之在概念上的區(qū)別。存在電磁騷擾但不一定形成電磁干擾，如果騷擾電平較低的話。 電磁騷擾即可能是人為有意識(shí)產(chǎn)生的，也可能是人為但無意識(shí)產(chǎn)生的，還有可能是自然界固有的，比如雷電、地極磁場(chǎng)、磁鐵礦藏、宇宙射電噪聲等等。 電磁干擾的產(chǎn)生必然具備三個(gè)基本要素

4、：電磁干擾源、敏感設(shè)備和電磁能量傳播通道。理論上講，改善其中之一即可防止電磁干擾的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)電磁兼容。但在電磁兼容的實(shí)際質(zhì)量控制工作中，只有對(duì)三要素進(jìn)行綜合考慮再對(duì)個(gè)別項(xiàng)目做重點(diǎn)處理才是經(jīng)濟(jì)可行的。二、 輻射干擾及傳導(dǎo)干擾標(biāo)準(zhǔn)GB 4824-2004 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)射頻設(shè)備電磁騷擾特性限值和測(cè)量方法GB 9254 -1998 信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測(cè)量方法1. 電源端子的傳導(dǎo)騷擾限值電磁騷擾可以通過設(shè)備的電源端子傳導(dǎo)發(fā)射，造成電網(wǎng)的污染。因此，電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電源端子的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射進(jìn)行了限制，這就是電源端子傳導(dǎo)發(fā)射限值。2. 輻射發(fā)射騷擾限值信息設(shè)備在工作時(shí)會(huì)向空間輻射電磁

5、波，這構(gòu)成了對(duì)其它設(shè)備的騷擾，特別是對(duì)無線接收設(shè)備的影響很大。三、 常用的抗擾度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：IEC61000-4系列 ， GB/T17626系列1. 靜電放電抗干擾試驗(yàn)IEC6100042（GB/T17626.2）1.1靜電放電的起因靜電放電的起因有多種，但I(xiàn)EC6100042（GB/T17626.2）主要描述在低濕度情況下，通過摩擦等因素，使人體積累了靜電。當(dāng)帶有靜電的人與設(shè)備接觸時(shí)，就可能產(chǎn)生靜電放電。靜電的產(chǎn)生與危害靜電放電是一種自然現(xiàn)象，當(dāng)兩種不同介電強(qiáng)度的材料相互摩擦?xí)r，就會(huì)產(chǎn)生靜電電荷，當(dāng)其中一種材料上的靜電荷積累到一定程度，在與另外一個(gè)物體接觸時(shí)，就會(huì)通過這個(gè)物體到大地的阻

6、抗而進(jìn)行放電。靜電放電抗擾度試驗(yàn)實(shí)際的靜電放電是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，它不僅與材料，物體形狀和放電回路的電阻值有關(guān)，而且在放電時(shí)往往還涉及到非常復(fù)雜的氣體擊穿過程，因而ESD是一很難重復(fù)的隨機(jī)過程。靜電放電可能產(chǎn)生的如下后果：（1）直接通過能量交換引起半導(dǎo)體器件的損壞。（2）放電所引起的電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化，造成設(shè)備的誤動(dòng)作。1.2放電方式直接放電（直接對(duì)設(shè)備的放電）：接觸放電為首選形式；只有在不能用接觸放電的地方（如表面涂有絕緣層，計(jì)算機(jī)鍵盤縫隙等情況）才改用氣隙放電。1.3試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)等級(jí)接觸放電（kV）氣隙放電（kV）1級(jí) 2級(jí) 3級(jí) 4級(jí)2 4 6 82 4 8 15等級(jí)的選擇取決于環(huán)境等

7、因素，但對(duì)具體的產(chǎn)品來說，往往已在相應(yīng)的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)中加以規(guī)定。2. 射頻輻射電磁場(chǎng)的抗擾度試驗(yàn)IEC6100043(GB/T17626.3)2.1造成射頻輻射的起因射頻輻射電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的干擾往往是由設(shè)備操作、維修和安全檢查人員在使用移動(dòng)電話時(shí)所產(chǎn)生的，其他如無線電臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)無線電發(fā)射機(jī)和各種工業(yè)電磁輻射源（以上屬有意發(fā)射），以及電焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈工作時(shí)產(chǎn)生的寄生輻射（以上屬無意發(fā)射），也都會(huì)產(chǎn)生射頻輻射干擾。2.2試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)等級(jí)試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)/V·m11 2 3 X1 3 10 待定3. 電快速瞬變脈沖群的抗擾度試驗(yàn)IEC6100044（GB/T17626.

8、4）31電快速瞬變脈沖群的起因及后果電路中，機(jī)械開關(guān)對(duì)電感性負(fù)載的切換，通常會(huì)對(duì)同一電路的其他電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。這類干擾的特點(diǎn)是：脈沖成群出現(xiàn)、脈沖的重復(fù)頻率較高、脈沖波形的上升時(shí)間短暫、單個(gè)脈沖的能量較低。實(shí)踐中，因電快速瞬變脈沖群造成設(shè)備故障的機(jī)率較少，但使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作的情況經(jīng)?？梢?，除非有合適的對(duì)策，否則較難通過。32試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)等級(jí)電源線上(kV)信號(hào)線上(5kHz)(kV)1 2 3 4 X0.5(5kHz) 1(5kHz) 2(5kHz) 4(2.5kHz)0.25 0.5 1 2 待定4. 浪涌的抗擾度試驗(yàn)IEC6100045（GB/T17626.5）41浪涌的起因（

9、1）雷擊（主要模擬間接雷）：例如，雷電擊中戶外線路，有大量電流流入外部線路或接地電阻，因而產(chǎn)生的干擾電壓；又如，間接雷擊（如云層間或云層內(nèi)的雷擊）在線路上感應(yīng)出的電壓或電流；再如，雷電擊中了鄰近物體，在其周圍建立了電磁場(chǎng)，當(dāng)戶外線路穿過電磁場(chǎng)時(shí)，在線路上感應(yīng)出了電壓和電流；還如，雷電擊中了附近的地面，地電流通過公共接地系統(tǒng)時(shí)所引入的干擾。（2）切換瞬變：例如，主電源系統(tǒng)切換時(shí)（例如補(bǔ)償電容組的切換）產(chǎn)生的干擾；又如，同一電網(wǎng)中，在靠近設(shè)備附近有一些較大型的開關(guān)在跳動(dòng)時(shí)所形成的干擾；再如，切換有諧振線路的晶閘管設(shè)備；還如，各種系統(tǒng)性的故障，例如設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)或接地系統(tǒng)間產(chǎn)生的短路或飛弧故障。42試

10、驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)等級(jí)線線（kV）線地（kV）1 2 3 4 X 0.5 1.0 2.00.5 1.0 2.0 4.0 待定5. 由射頻場(chǎng)感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)騷擾IEC6100046（GB/T17626.6）51傳導(dǎo)騷擾的起因在通常情況下，被干擾設(shè)備的尺寸要比干擾頻率的波長(zhǎng)短得多，而設(shè)備的引線（包括電源線、通信線和接口電纜等）的長(zhǎng)度則可能與干擾頻率的幾個(gè)波長(zhǎng)相當(dāng)，這樣，這些引線就可以通過傳導(dǎo)方式（最終以射頻電壓和電流所形成的近場(chǎng)電磁騷擾在設(shè)備內(nèi)部）對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。模擬試驗(yàn)的頻率范圍為150kHz80MHz，試驗(yàn)中要用1kHz的正弦波進(jìn)行幅度調(diào)制，調(diào)幅深度為80。54試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)等級(jí)試驗(yàn)電壓/V1

11、2 3 X1 3 10 待定6. 電壓跌落、短時(shí)中斷和電壓漸變的抗擾度試驗(yàn)IEC61000411（GB/T17626.11）61干擾的起因電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷是由電網(wǎng)、變電設(shè)施的故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化所引起的。在某些情況下會(huì)出現(xiàn)兩次或更多次連續(xù)的跌落或中斷。電壓變化是由連接到電網(wǎng)的負(fù)荷連續(xù)變化引起的。這些現(xiàn)象本質(zhì)上是隨機(jī)的，其特征表現(xiàn)為偏離額定電壓并持續(xù)一段時(shí)間。電壓瞬時(shí)跌落和短時(shí)中斷不總是突發(fā)的，因?yàn)榕c供電網(wǎng)絡(luò)相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和保護(hù)元件有一定的反作用時(shí)間。如果大的電源網(wǎng)絡(luò)斷開（一個(gè)工廠的局部或一個(gè)地區(qū)中的較大范圍），電壓將由于有很多旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接到電網(wǎng)上使之逐步降低。因?yàn)檫@些旋轉(zhuǎn)電機(jī)短期內(nèi)

12、將作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并向電網(wǎng)輸送電力，這就產(chǎn)生了電壓漸變。作為大多數(shù)數(shù)據(jù)處理設(shè)備，一般都有內(nèi)置的斷電檢測(cè)裝置，以便在電源電壓恢復(fù)以后，設(shè)備按正確方式起動(dòng)。但有些斷電檢測(cè)裝置對(duì)于電源電壓的逐漸降低卻不能快速作出反應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致加在集成電路上的直流電壓，在斷電檢測(cè)裝置觸發(fā)以前已降低到最低運(yùn)行電壓水平之下，由此造成了數(shù)據(jù)的丟失或改變。這樣，當(dāng)電源電壓恢復(fù)的時(shí)候，這個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備就不能正確再起動(dòng)。62 3個(gè)專門的術(shù)語（1）電壓瞬時(shí)跌落指在電氣系統(tǒng)的某一點(diǎn)，電壓突變下降，在經(jīng)歷了半個(gè)周期到幾秒鐘的短暫持續(xù)期后，又恢復(fù)正常。（2）短時(shí)中斷指供電電壓消失一段時(shí)間，一般不超過1min。短時(shí)中斷可認(rèn)為是100的幅值

13、瞬時(shí)跌落。（3）電壓漸變指供電電壓逐漸變得高于或低于額定電壓，變化的持續(xù)時(shí)間相對(duì)周期來說，可長(zhǎng)可短。63試驗(yàn)的電壓等級(jí)電壓跌落和短時(shí)中斷的試驗(yàn)等級(jí)試驗(yàn)等級(jí)電壓跌落和短時(shí)中斷()持續(xù)時(shí)間（周期）0UT 40UT 70UT100 60 300.5,1,5,10,25,50X電壓漸變的試驗(yàn)等級(jí)試驗(yàn)等級(jí)下降時(shí)間保持時(shí)間上升時(shí)間40UT 0UT2s±20 2s±201s±20 1s±202s±20 2s±20 四、 電磁兼容設(shè)計(jì)的基本方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)電磁兼容設(shè)計(jì)包括電磁干擾抑制和防護(hù)兩大方面。解決電磁兼容問題，一般可采取接地技術(shù)、濾波和吸收技術(shù)、

14、屏蔽和隔離技術(shù)等技術(shù)。接地屬于線路設(shè)計(jì)的范疇，對(duì)產(chǎn)品電磁兼容性有著至關(guān)重要的意義。合理的接地是最經(jīng)濟(jì)有效的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)。接地的目的一是防電擊, 一是去除干擾?？蓪⒔拥胤譃閮纱箢? 安全接地、信號(hào)接地。濾波是抑制傳導(dǎo)干擾最直接有效的辦法，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平, 因?yàn)楦蓴_頻譜成份不等于有用信號(hào)的頻率, 濾波器對(duì)于這些與有用信號(hào)頻率不同的成份有良好的抑制能力, 從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。另外，由于良好的濾波抑制了干擾源的泄漏，所以也利于解決輻射干擾方面的問題。對(duì)于瞬態(tài)脈沖干擾，最有效的辦法則是使用脈沖吸收技術(shù)。屏蔽是抑制輻射干擾的有效辦法。

15、屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個(gè): 一是限制內(nèi)部的輻射電磁能越過某一區(qū)域; 二是防止外來的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意，屏蔽措施經(jīng)常要與濾波和接地共同使用才能發(fā)揮作用。屏蔽可理解為隔離的一種方法，但隔離所包含的內(nèi)容不止于此，它還包括位置的遠(yuǎn)離和傳導(dǎo)干擾路徑的切斷（如使用光電耦合器切斷地環(huán)路干擾）等。目前，市場(chǎng)上有大量的電磁干擾對(duì)策元器件可供選擇，使用很方便，但也會(huì)增加產(chǎn)品成本。其實(shí)，一個(gè)產(chǎn)品若在設(shè)計(jì)階段注意選擇合理的元器件，并優(yōu)化線路和結(jié)構(gòu)布局，必要時(shí)再加上適當(dāng)?shù)钠帘魏蜑V波等措施，那么其電磁兼容性能便不會(huì)存在大的問題。五、 器件介紹1. 電源與信號(hào)防護(hù)器件：TVS

16、管、氣體放電管、 半導(dǎo)體放電管TVS管：瞬態(tài)抑制二極管氣體放電管主要應(yīng)用在AC電源、DC電 源接口、485電路、視頻接口、XDSL、以太 網(wǎng)接口等需要防雷保護(hù)的接口。2. EMI抑制器：磁珠、差模電感、共模電感用于信號(hào)與電源接口濾波磁珠特性 鐵氧體磁珠是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾 器件，廉價(jià)、易用，濾除高頻EMI噪聲，效果 顯著。 磁珠等效于電阻和電感串聯(lián)， 但電阻值和電感值都隨頻率變化。比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻 性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的 阻抗，從而提高高頻濾波效果。磁珠主要參數(shù)阻抗Z100MHz (ohm)； 直流電阻DC Resistance (m ohm)；額定電流Rated Current (mA)。磁珠選用 磁珠在低頻端幾乎沒有任何阻抗，只有在高頻時(shí)候才會(huì)表現(xiàn)很高很寬帶寬的阻抗。故而一般 在抑制高頻干擾時(shí)候大多選擇