EMC 培訓(xùn)教材(測試方法)

1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEMC 測試技術(shù)教材測試技術(shù)教材w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEMC介紹 EMC：Electromagnetic compatibility，電磁兼容性 EMC定義：在同一電磁環(huán)境中，設(shè)備能夠不因為其他設(shè)備的干擾影響其正常工作，同時也不對其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾 EMC的三要素，缺任何一個都夠不成EMC問題。干擾源敏感設(shè)備耦合途徑w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m縮略語 EMC (Elec

2、tromagnetic Compatibility) EMI (Electromagnetic Interference) EMS (Electromagnetic Susceptibility) OATS (Open Area Test Site) CISPR (COMITE INTERNATIONAL SPECIAL DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES / INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERFERENCE) IEC (International Electrotechnical Commission

3、) CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) EUT (Equipment Under Test)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 各測試項介紹EMS ESD：Electrostatic discharge 靜電放電抗擾度IEC 61000-4-2 RS：Radiated susceptibility 輻射抗擾度IEC 61000-4-3 EFT/B：Electrical fast transient burst 電快速瞬變脈沖群抗擾度 IEC 6

4、1000-4-4 SURGE：浪涌抗擾度IEC 61000-4-5 CS：Conducted susceptibility傳導(dǎo)騷擾抗擾度IEC 61000-4-6 PMS：Power-frequency magnetic susceptibility工頻磁場抗擾度IEC 61000-4-8 DIP/interruptionsIEC 61000-4-11 Power lines induction電力線感應(yīng)ITU-T K.20 Power lines contact電力線碰觸ITU-T K.20 w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 各測試項

5、介紹EMIRE：Radiated emission 輻射發(fā)射-CISPR 22、FCC PART 15CE：Conducted emission 傳導(dǎo)發(fā)射- CISPR 22、FCC PART 15Harmonics：交流電源諧波-IEC 61000-3-2Flicker：交流電源閃爍 IEC 61000-3-3w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：Electrostatic dischargeESD：靜電放電，考察設(shè)備在接收外界靜電源（如帶電人體、帶電設(shè)備等）所產(chǎn)生的直接放電或靜電場干擾時的抵抗能力。靜電波形及參數(shù)Tr 約為0.7至

6、1ns，因上升時間非常短，根據(jù)傅利葉變換，其產(chǎn)生干擾的頻率可以延伸至500MHz。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 靜電放電抗擾度ESD（Electrostatic discharge） 模擬操作人員或物體在接觸設(shè)備時的放電以及人或物體對鄰近物體的放電。 w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：試驗介紹靜電放電試驗包含兩個部分：直接放電和間接放電直接放電：又包含接觸放電和空氣放電接觸放電主要針對設(shè)備表面的金屬裸露部分進(jìn)行。空氣放電主要針對設(shè)備表面覆蓋有絕緣物質(zhì)的地方進(jìn)行，入噴有絕

7、緣漆等。直接放電主要模擬人體或其他帶電源直接對設(shè)備放電的現(xiàn)象。間接放電：只包含接觸放電對水平耦合板和垂直耦合板進(jìn)行放電，耦合板距離設(shè)備一定距離，耦合板通過兩個470k歐姆的電阻接地，所以當(dāng)對耦合板放電時，耦合板上的靜電不會馬上泄放到地，而以耦合板為靜電源形成一靜電場，對設(shè)備進(jìn)行干擾。模擬設(shè)備抗靜電場干擾的能力w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：試驗現(xiàn)場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：靜電槍內(nèi)部電路因靜電的上升沿非常短、且靜電槍上的高壓開關(guān)非常昂貴，所以靜電搶的價格不菲

8、，目前市場上比較常見的靜電搶主要都為進(jìn)口貨。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mESD：靜電槍（ESD simulator）靜電槍實物w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制ESD的原則對策 屏蔽與搭接保證設(shè)備殼體的電連續(xù)性，避免靜電電流或靜電場進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部從而干擾單板工作 接地為靜電電流提供一快速泄放的途徑，以免靜電積累過高，損壞設(shè)備 防護(hù)設(shè)計或濾波對設(shè)備信號接口進(jìn)行濾波，如采用TVS管進(jìn)行鉗位保護(hù)設(shè)計或者采用RC電路對靜電進(jìn)行濾波w w w . h a r b o u r n e t

9、 w o r k s . c o mEFT/B：Electrical fast transient burstEFT/B：電快速瞬變脈沖群模擬設(shè)備附近或設(shè)備所在的電網(wǎng)中發(fā)生切斷感性負(fù)載時導(dǎo)致的脈沖干擾。EFT/B波形及主要參數(shù)雙指數(shù)脈雙指數(shù)脈沖沖15ms脈脈沖串沖串(5kHz)脈沖串間脈沖串間隔是隔是300ms上升沿：5ns脈寬：50ns干擾覆蓋頻率：60至100MHzw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電快速瞬態(tài)脈沖群抗擾度EFT /B（Electrical fast transient burst） 模擬對電感性負(fù)載的切換（如繼電器、接

10、觸器）；對高壓開關(guān)的切換（如真空開關(guān)、六氟化硫）設(shè)備的干擾。放電波形為5ns/50ns（上升沿5ns，半波時間50ns）的脈沖串，脈沖串持續(xù)時間15ms，脈沖周期為300ms。特點是上升時間快、持續(xù)時間短、能量低，但有較高的重復(fù)頻率。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEFT/B：試驗介紹EFT/B試驗包含兩個部分電源端試驗使用耦合去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN）進(jìn)行注入信號端試驗使用容性耦合夾進(jìn)行干擾耦合，具體試驗做法為使信號線從容性耦合夾中穿過因為容性耦合夾和信號線之間存在分布電容（33至200pF），從而使得干擾被注入至信號線內(nèi)部。信號源受試設(shè)備輔

11、助設(shè)備耦合去耦受試設(shè)備輔助設(shè)備信號源容性耦合夾w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mEFT/B：試驗介紹（續(xù)）電源端EFT/B試驗項目交流端L對PE、N對PE、PE對PE、L&N對PE、L&PE對PE、N&PE對PE、L&N&PE對PE幾種組合。直流端-48對PE、PE對PE、BGND對PE、-48&BGND對PE、-48&PE對PE、BGND&PE對PE、-48&BGND&PE對PEEFT/B均為共模試驗。w w w . h a r b o u r n e t

12、w o r k s . c o mEFT/B：試驗現(xiàn)場容性卡鉗距參考地100mm,輪流卡每根電纜EUT與參考地平面之間的距離大于100mm參考地平面的每個邊要超出EUT100mm并與大地相連EUT與發(fā)生器或卡鉗之間的電源線或信號線長度小于1米脈沖群信號源連輔助設(shè)備與端接w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制EFT/B的原則對策 屏蔽因為EFT/B產(chǎn)生的干擾的頻段可高到100MHz，所以機(jī)殼屏蔽和電纜屏蔽是抑制EFT/B的一個主要對策。 濾波和防護(hù)電源端口和信號端口的濾波防護(hù)電路設(shè)計。 接地對于任何干擾來說，接地都是為旁路干擾提供一快速途徑

13、，避免干擾在設(shè)備上駐留，“夜長夢多”。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗介紹DIP/interruptions：該試驗主要是模擬交流電網(wǎng)中接入大功率設(shè)備引起的電網(wǎng)電壓下降甚至短時中斷的現(xiàn)象，考察設(shè)備在處于這種工作狀態(tài)中的性能穩(wěn)定性。試驗組合跌落深度持續(xù)時間性能判據(jù)70500msC40%200msC010msB05sCw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗介紹（續(xù)）試驗儀器控制試驗的跌落深度、持續(xù)時間以及跌落相

14、位其中相位為0、45 、90 、135 、180 、225 、270 、315 、360 。試驗儀器電源電源受試設(shè)備（EUT）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDIP/interruptions：試驗現(xiàn)場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制DIP/interruptions的原則對策 電源模塊的性能電源模塊自身能否保證輸入出現(xiàn)電壓波動時，輸出依然穩(wěn)定是影響設(shè)備DIP指標(biāo)的重要因素，此外電源模塊能夠正常上電而不進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)也是一重要因素。 WATCHDOG電路為各芯片設(shè)計的看門狗

15、電路應(yīng)該能夠保證當(dāng)芯片出現(xiàn)供電欠壓時及時對該芯片進(jìn)行復(fù)位。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：浪涌試驗浪涌試驗用來模擬自然雷擊或者電網(wǎng)中接入大容性負(fù)載時所產(chǎn)生的脈沖對設(shè)備的影響。包含電源端和信號端測試。電源端測試包括L和N線間、L對保護(hù)地、N線對保護(hù)地、L&N對保護(hù)地，其中第一種屬于差模干擾，后三種為共模干擾。信號端測試如果是屏蔽線，干擾加在屏蔽層上，如果是地線，干擾加在信號線上，例如對用戶線，直接加在AB線上。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 浪涌抗擾度SURG

16、E 模擬電網(wǎng)中的故障；雷擊（直接或間接）對設(shè)備的干擾,，電網(wǎng)中的開關(guān)操作。放電波形為開路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。特點是上升時間慢（相對EFT/B）、持續(xù)時間較長、能量大。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：浪涌波形浪涌波形有：1.2/50(8/20)組合波，10/700電壓波，其中1.2 1.2/50(8/20)波形用在電源端和室內(nèi)信號端的試驗上，而10/700電壓波用在室外信號端的浪涌試驗上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前時間，單位為us，50、20和700指得是波形的脈寬，單位

17、也為us，可見浪涌波形的能量遠(yuǎn)大于EFT/B和靜電，但是干擾頻寬卻要窄得多。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o msurge：試驗現(xiàn)場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制SURGE的原則對策 防護(hù)設(shè)計電源端口的壓敏、熱敏、空氣放電管以及熔斷器構(gòu)成的防護(hù)電路已經(jīng)非常成熟。信號端口則需要根據(jù)其接口類型以及工作在室內(nèi)還是室外進(jìn)行設(shè)計區(qū)分，入E1電路和調(diào)試串口電路的防護(hù)設(shè)計就不同。 信號電纜的屏蔽信號電纜外面的屏蔽層是解決信號端容易耦合感應(yīng)雷的重要方法。w w w . h a r b o u

18、r n e t w o r k s . c o mPMS：Power-frequency magnetic susceptibilityPMS：工頻磁場試驗主要模擬50Hz工頻電力線所構(gòu)成的磁場（如大型變壓設(shè)備附近的磁場等）對設(shè)備的影響，對此項試驗較敏感的主要是帶線圈的設(shè)備如CRT等。試驗示意試驗儀器EUT線圈50Hz電流w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mPMS：試驗現(xiàn)場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制PMS的原則對策 屏蔽對于場干擾來說，殼體屏蔽是主要辦法，當(dāng)然這里的屏蔽也包

19、含信號電纜的屏蔽。 濾波對于電源端口或者沒有條件作成屏蔽的信號端口，使用濾波是唯一的辦法。 接地接地是為渦流提供泄放途徑。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電力線感應(yīng)：Power lines induction電力線感應(yīng)試驗主要針對戶外走線、線長大于500m且為非屏蔽的平衡線進(jìn)行，如用戶口，該項試驗主要模擬該類室外走線線纜因走線距離長且有可能和供電電力線長距離平行走線，從而受到電力線的感應(yīng)干擾。試驗的組網(wǎng)為：試驗儀器EUTABw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制電力線感應(yīng)的原則對策

20、 接口防護(hù)設(shè)計對于用戶口這類需要進(jìn)行電力線感應(yīng)測試的端口，壓敏、熱敏以及TVS管是唯一的辦法。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電力線碰觸：Power lines contact電力線碰觸是一項故障試驗，針對的接口為戶外走線、線長大于500m且為非屏蔽的平衡線進(jìn)行，如用戶口，模擬電力線直接搭接到上述線纜上，當(dāng)電力線和上述線纜的絕緣漆因為時間長久而剝落時就會產(chǎn)生上述電力線的問題發(fā)生，主要為一種過流現(xiàn)象。分為長距離感應(yīng)、中距離感應(yīng)以及短距離感應(yīng)，長距離感應(yīng)模擬電力線和平衡線在距離EUT較遠(yuǎn)的地方碰觸，中、短距離的原理一樣。在實驗室里長距離、中

21、距離以及短距離分別使用600歐姆、200歐姆以及10歐姆的電阻進(jìn)行模擬。試驗儀器EUTABRw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制電力線碰觸的原則對策同電力線感應(yīng)。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS：Radiated susceptibilityRS：輻射敏感度，該項試驗的目的主要用來考察設(shè)備對于外界電磁場干擾的抗擾能力，例如在設(shè)備附近使用無線通訊設(shè)備時，設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行一場考驗了，測試頻段：80MHz2000GHz，使用1kHz的正弦波進(jìn)行調(diào)幅。該項試驗需要在電波暗室內(nèi)進(jìn)行。w

22、w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS：測試現(xiàn)場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制RS的原則對策同工頻磁場w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCS：Conducted susceptibility現(xiàn)在的空間存在太多的電磁噪聲，當(dāng)空間的電磁波的波長和設(shè)備線纜的長度可以比擬時，電磁波將會耦合在此段線纜上并產(chǎn)生感應(yīng)電壓/電流，沿著該電纜流進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，從而對設(shè)備的正常工作產(chǎn)生干擾，上述的設(shè)備線纜包含電源線和信號線。電源端CS試驗此時頻段1

23、50kHz80MHz，加入的試驗電壓根據(jù)產(chǎn)品類型不同而不同，例如對于電信設(shè)備來說，CC08該項試驗時需要加3V的騷擾電壓，二對于NT1來說則需加擾10V。信號端CS試驗測試頻段同電源端試驗，加擾的強(qiáng)度也因產(chǎn)品類型不同而不同。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mCS：試驗示意圖電源端試驗信號端試驗EUT信號發(fā)生器輔助設(shè)備CDN騷擾注入點0.1m木墊供電電源CDN信號發(fā)生器EUT輔助設(shè)備CDN為耦合去耦網(wǎng)絡(luò)0.1m木墊注入點w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制CS的原則對策 濾波電源口和

24、信號口的濾波是抑制CS干擾的最好辦法，但是要注意濾波電路的接地設(shè)計。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRE：Radiated emissionRE主要是考察設(shè)備在正常工作時自身對外界的輻射干擾強(qiáng)度，測試頻段根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求不同，在CISPR 22中，測試頻段為301000MHz，值得注意的是設(shè)備進(jìn)行RE測試時標(biāo)準(zhǔn)要求盡可能滿配置、滿負(fù)荷的運(yùn)行。RE問題是EMC中的難點。主要因為RE設(shè)計產(chǎn)品EMC設(shè)計的各個環(huán)節(jié)：屏蔽、濾波、接地。測試示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRE：測試現(xiàn)場在RE測試中，天線的高度、天線的極化方向以及轉(zhuǎn)臺的角度都需要不斷改變，以求搜尋到設(shè)備輻射的最大點。RE測試可以在開闊場和半電波暗室內(nèi)進(jìn)行。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m抑制RE的原則對策屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽、電纜屏蔽、結(jié)構(gòu)孔縫設(shè)計、搭接設(shè)計、噴漆保護(hù)設(shè)計等濾波電源口的濾波，如交流口的EMI濾波器，直流口的饋通濾波器接地系統(tǒng)的接地、濾波電路