学习、实践、提高EMC试验讲解概述电磁兼容性(EMC):设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力EMC包括EMI和EMS两个方面电磁干扰(EMI):电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降电磁敏感性(EMS):在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力EMC试验项目EMI试验:辐射发射测试(RE)传导发射测试(CE)EMS试验:静电放电抗扰度试验(ESD)浪涌抗扰度试验(Surge)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT)电压瞬时跌落和短时中断抗扰度试验射频场感应传导抗扰度试验(CS)射频电磁场辐射抗扰度试验(RS)工频磁场抗扰度试验电力线接触和电力线感应试验辐射发射测试参考标准GB9254-1998(idt CISPR 22:1997) 测试目的:检查被测设备以辐射方式向外发出的电磁骚扰水平是否在规定的限值范围内测试方法:被测设备和宽带天线置于电波暗室中,用天线接收被测设备各个方向的对外辐射骚扰,通过测量接收机扫描测出骚扰值辐射发射测试注意事项应尽量保证环境噪声电平至少比标准规定的限值低6dBEUT要放在一个可360度旋转的转台上,天线应可以在1m与4m高度范围内升降,天线应测量水平和垂直两种极化,EUT必须在30-1000MHz频带内满足准峰值限值的要求EUT的配置、安装、布置和运行应与典型应用情况一致,应将接口电缆、负载或装置与EUT中的每一种类型的接口端口中的至少一个端口相连。
如果可能,应按照设备实际应用中的典型情况端接每一根电缆如果存在同一类型的多个接口,依据预试验的结果,可能有必要对EUT添加互连电缆、负载或装置。
添加电缆的数目会受限于:电缆增加的结果不会使预试验中相应于限值的余量有明显的降低(如2dB),有关端口的配置和负载的选择,其理由应在试验报告中注明互连电缆应符合具体设备要求中所规定的型号和长度,如果规定的长度可变,则应选用会产生最大发射的长度如果在测试期间使用了屏蔽的或特殊的电缆以满足限值的要求,则应在使用说明书中注明建议使用这种电缆电缆超长部分应在电缆的中心附近折叠后捆扎起来,折叠长度为30cm—40cm。
如果由于电缆体积过大或不易弯曲,或由于在用户安装场所所进行测试而无法这样做,则应在测试报告中准确注明对电缆超长部分所做的安排对于通常带有多个模块的设备应按典型应用中的模块数目和组合情况进行试验,实际使用的附加的插卡数量受限于:添加的线路板或扩充卡的数量不会使其相应限值和余量有明显的下降(如2dB),选择模块的数量和类型的理由应在试验报告中注明传导发射测试参考标准GB9254-1998(idt CISPR 22:1997) 测试目的:检查被测设备通过各接线端口以传导方式向外发出的电磁骚扰水平是否在规定的限值范围内测试方法:用测量接收机通过相应的耦合网络来测量被测设备各个接线端口的电磁骚扰值传导发射测试注意事项应保证环境噪声电平至少比标准规定的限值低6dB改变试品的布置,使和典型应用情况相一致并使EUT发射强度达到最大电缆超长部分应在电缆中心附近折叠后捆扎起来,折叠长度为30~40cm在EUT系统试验中,应使每种类型的功能模块都有一个处于工作状态EUT与接地平板之间的相对关系应与实际使用情况相同。
即:地面设备应放在接地平板上或放在靠近接地平板的绝缘地板上;便携式设备应放在非金属的桌上电源电缆和信号电缆相对接地平板的走向应与实际使用情况相同EUT的边框和线性阻抗稳定网络(LISN)的距离为0.8mEUT的保护地线及其它为解决电磁兼容问题所需的接地线应连接到人工电源网络的大地参考点上使用平均值检波器和准峰值检波器,EUT必须同时满足平均值和准峰值限值的要求。
当准峰值的测值能够满足平均值限值的要求时,则认为EUT已经满足了两种限值的要求而不必再用平均值检波器进行测量传导发射仅在正常安装时永久性连接的端口上进行静电放电抗扰度试验(ESD)参考标准GB/T 17626.2-1998(idt IEC 61000-4-2:1995) 试验目的:检查被测设备在遭受静电放电时的抗干扰能力。
(静电放电是指模拟带静电的人体对正常工作的设备直接放电以及人体对被测设备相邻的物体放电)试验方法:包括直接放电和间接放电,直接放电是用静电枪对被测设备进行接触放电和空气放电,间接放电是用静电枪对水平耦合板和垂直耦合板进行接触放电ESD试验要求直接放电:测试正常使用时操作人员可接触到的被测设备上的点和面直接放电包括空气放电和接触放电两种,应优先选择接触放电,在不能使用接触放电的场合中用空气放电间接放电:以接触方式对水平耦合板和垂直耦合板放电试验速率1次/s,每个放电点至少在正负极性各放电10次此项试验仅适合于那些人员在正常使用时容易接触的点,仅在维护保养时容易接近的静电保护点不允许测试(用户维修的点除外),除非设计说明书另行规定。
试验对象具体包括用户在使用中可能触及到的任何地方以及在带电维护和校正时才可能触及的地方。
如:金属簧片、机壳、按键、螺丝、指示灯、开关等正式测试前可以通过快速放电(每秒10次)方式找出设备对静电的敏感点,重点针对这些敏感点进行正式测试ESD试验注意事项接触放电应使用尖形放电电极。
空气放电应使用圆形放电电极接触放电情况下,放电电极的尖端应在操作放电开关之前接触EUT空气放电情况下,放电电极的圆头放电端应尽可能快地接近并触及EUT(但避免造成机械损伤)。
每次放电后,应将静电发生器的放电电极从EUT移开,然后重新触发发生器,进行新的单次放电,重复这个程序直至测试完成优先进行接触放电。
对一些机壳表面涂漆而非绝缘用漆的情况,要用放电电极刺穿涂漆层直至金属层进行放电EUT与实验室墙壁和其他金属结构间的距离至少为1m电源与信号电缆的布置应能反映实际安装条件静电放电发生器的放电回路电缆应与接地参考平面连接,该电缆的总长度一般为2m,如果这个长度超过所选放电点需要的长度,应将多余长度以无感方式离开接地参考平面放置,且与试验配置的其他导电部分保持不小于0.2m的距离台式设备应放在接地参考平面上的0.8m高的木桌上落地式设备用厚度为0.1m的绝缘支架与接地参考平面隔开将接地参考平面连到保护接地系统上ESD试验环境要求环境温度:15°C ~35°C 相对湿度:30%~60% 大气压:86kPa ~106kPa 电磁环境应不影响试验结果电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT)参考标准GB/T 17626.4-1998(idt IEC 61000-4-4:1995) 试验目的:检查被测设备的各接线端口在遭受快速瞬变脉冲群干扰时的抗干扰能力干扰特性参数:单个脉冲的上升时间为5ns,脉冲持续时间为50ns,脉冲重复频率为5KHZ 或2.5KHZ,脉冲群持续时间为15ms,脉冲群周期为300ms电快速脉冲(EFT)试验波形双指数脉冲15ms脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是300msEFT试验要求需对交流电源端口以及长度超过3m的信号、控制和直流输入/输出端口进行EFT抗扰度试验当设备工作环境非常恶劣时(如安装在室外或电力机房,或附近有大功率开关电源的设备),应进行加强测试正、负极性各试验至少1分钟交/直流电源端口EFT试验耦合网络示意图对互连及I/O信号端口的EFT试验用容性耦合钳浪涌抗扰度试验(SURGE)参考标准GB/T 17626.5-1999(idt IEC 61000-5-11:1995)试验目的:检查被测设备对由开关和雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌(冲击)的抗干扰能力 干扰特性参数:用波形的前沿时间和半峰值时间来表述,有多种形式,常用的是1.2/50us和10/700us两种波形,其中1.2/50us的波形为组合波(其开路电压波形为1.2/50us,短路电流波形为8/20us)浪涌试验波形(1.2/50us)浪涌试验波形(1.2/50us)浪涌试验波形(10/700us)交/直流电源端口的浪涌试验配置试验波形:1.2/50us (8/20us)交/直流电源端口的浪涌试验配置试验波形:1.2/50us (8/20us)无屏蔽对称信号端口的浪涌试验配置试验波形:10/700us无屏蔽非对称信号端口的浪涌试验配置试验波形:1.2/50us (8/20us)屏蔽线端口的浪涌试验配置试验波形:1.2/50us (8/20us)屏蔽线端口的试验配置试验波形:1.2/50us (8/20us)屏蔽线端口的替代浪涌试验方法试验波形:1.2/50us (8/20us)浪涌抗扰度试验要求需对交/直流电源端口、室外信号线端口以及长度超过10m的室内信号线端口进行浪涌抗扰度试验对工作在室外恶劣环境或防雷条件较差的机房的产品,应进行加强测试每个端口各施加正、负极性浪涌干扰至少5次浪涌试验注意事项选择与被测端口相适应的耦合网络浪涌试验进行线-地试验时,如没有其它规定,试验电压必须逐次地施加到每一线路和地之间本标准不考虑直击雷,不对绝缘物耐高压的能力进行试验 EUT被测端口与耦合/去耦网络的连接线长度不大于2m对工作互连线施加浪涌时,应注意耦合电容是否会对EUT 的工作状态产生影响,如果有影响(特别是当被测电路工作信号频率较高时)则改用放电管耦合对交流电源端口试验时,一般考虑干扰波同步在电源波形的过零点和正负峰值点上电压瞬时跌落和短时中断抗扰度试验参考标准GB/T 17626.11-1999(idt IEC 61000-4-11:1994) 试验目的:检查与低压供电网连接的电气设备对电网电压瞬时跌落和短时中断的抗干扰能力 试验要求:对交流电源端口进行该项试验电源跌落试验注意事项该试验应由试验等级和持续时间进行若干组合,每个组合进行至少三次试验,两次试验之间的最小时间间隔为10s电压的突变一般发生在相位0度和180度处,如有要求,试验相位可从0度开始每隔45度进行试验对于三相电源,一般进行逐相试验。
如要求必须三相同时进行试验时,可采用三套设备同步进行试验,但对于电压过零的试验只在一相进行工频磁场抗扰度试验参考标准:GB/T 17626.8-1998 (idt IEC 61000-4-8:1993) 试验目的:检查被测设备在遭受由工频电流所产生的工频磁场骚扰时的抗干扰能力干扰特性:试验磁场由流入感应线圈中的工频电流产生试验要求:工频磁场仅适用于包括对磁场敏感装置(如CRT监视器、电动麦克风、磁场传感器等等)的设备,试验强度3A/m,频率50KHZ射频场感应的传导骚扰抗扰度试验参考标准GB/T 17626.6-1998(idt IEC 61000-4-6:1996) 试验目的:检查被测设备对来自0.15~80MHZ频率范围内的场感应骚扰的抗干扰能力干扰特性参数:试验仪器用1KHZ正弦波80%幅度调制的0.15~80MHZ信号来模拟实际骚扰信号,试验设置从0.15MHZ开始,以1%的步长进行扫描射频场传导抗扰度试验试验要求:需对交流电源端口以及长度超过3m的信号、控制和直流输入/输出端口进行传导抗扰度试验传导抗扰试验配置传导抗扰试验注意事项被测设备(EUT)应放置在高于接地参考平面0.1m的绝缘支座上,且距离四周金属物体至少0.5m以上耦合/去耦网络(CDN)放在离EUT 0.1~0.3m远的参考接地平面上。