EMC测试作业指导书一.EMC 测试类型EMC测试包括ESD测试,EFT测试,Surge 测试,Harmonic 测试,Flicker 测试,Conducted Immunity 测试,Power Dip测试和EMI 测试,相应的测试标准和测试方法将在下面详细介绍。
二.名词定义:ESD:静电放电EFT:电快速瞬变脉冲群Harmonic :谐波Flicker :闪烁发射Surge :浪涌Power Dip:电压跌落Conducted Immunity : 传导免疫性EUT:受试设备三.测试规划5.1 ESD测试5.11测试目的验证产品设计的成熟度,模拟在干燥地区易遭受静电放电的情况,保证产品在ESD下性能保持完好,功能正常,不被损害。
5.12 测试标准按照EN61000-4-2 进行,测试电压为8KV(空气放电)和4KV(接触放电).5.13 测试场地BQC EMC实验室5.14 测试设备NoiseKen ESS-2002(静电测试器)5.15 ESD原理一个充电的导体接近另一个导体时,就有可能发生ESD。
首先,两个导体之间会建立一个很强的电场,产生由电场引起的击穿。
两个导体之间的电压超过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时,就会产生电弧。
在0.7ns到10ns的时间里,电弧电流会达到几十安培,有时甚至会超过100安培。
电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。
可能产生电弧的实例有人体、带电器件和机器。
人的自然动作摩擦会形成400~600V电势,如果他们在打开或包装泡沫衬底纸箱或气泡塑料袋过程中一直接触的都是绝缘体,其身体表面上的净电荷积累可能达到约26,000V。
针对大多数环境的产品和通用标准决定使用如5.12标准所列的测试水平.5.16 测试方法1.EUT 按照正常运行时的典型安装进行布局和配置,并将所有电缆都连接上.对地的连接尤为重要.EUT 放置在离地平面80cm 的木桌上,设备下面放置一个水平耦合板,但该耦合板与设备之间绝缘隔离.如图5.1.2.信号输入 将Notebook 的信号输入到EUT 的D-Sub 端口,将DVD Player 信号输入到EUT ,运行一段程序.3.静电放电发生器设置 静电放电发生器的面板如图5.2所示。
通过模式选择可以选“电压设定”“时间参数”“放电次数”,分别对应数字屏的第一栏,第二栏,第三栏,一旦选择好一项,相应的栏会闪烁,可以通过上下键来改变参数,通过“SET ”键确认。
“清零”键将所有的参数归零。
参数设定后,就可以通过START 和END 键控制静电放电发生器的动作。
开始后,警示灯会闪烁。
注意,只有在接触放电也即AIR/CONDUCT 按下后,相应的第二栏和第三栏参数才可设定。
4.施加放电4.1 接触放电接触放电是首选的测试方式,要求EUT 具有导电的表面或不被认为是起绝缘作用的喷涂表面.在相同的点选用正负极性电压(±4KV )施加单次放电,每个点单次放电的次数不少于10次,每次之间的间隔不小于1S.接触放电使用尖头端子.静电放电发生器应与EUT 表面垂直,或者与耦合平面在同一平面内且对准耦合平面的中心边缘. 4.2 空气放电 空气放电是指在不具备接触放电测试条件的某些点,在这些点上施加空气放电有可能会引发内部电路产生故障,例如:按键边缘,连接器或通风孔等.对于空气放电,使用圆头端子,放电尖端应尽可能快的接近EUT,但注意不能导致设备受损,由于这种测试不能慢慢接近受EUT,因此需要测试者精力充沛且有积极性.空气放电的电压为±8KV . 4.3模拟放电 这种间接放电施加到距EUT 固定距离的一个耦合板上,耦合板的大小为50cm ×50cm,与EUT 的距离为10cm,并行放置,包括垂直耦合和水平耦合.EUT 的四个面都要施加这种耦合放电.耦合放电的方法:在耦合板的边缘中间用尖头端子单点施加±4KV 电压,至少十次,每次间隔不小于1S. 5.17 测试结果LOADs:图5.25.2 EFT 测试5.21测试目的验证产品设计的成熟度,评估EUT 对来自操作暂态过程(诸如开断感性负载、继电器触头弹跳等)中各种瞬态扰动的抗扰性。
5.22测试标准按照IEC 61000-4-4进行。
5.23测试场地BQC EMC 实验室 5.24测试设备TRANIENT 2000,PC 5.25EFT 原理快速瞬间脉冲群被规定为:源阻抗50Ω、上升时间与持续时间为5ns/50ns 的单脉冲(如图5.2.1),并以5KHz (在最大测试电压时为2.5KHz )的重复频率持续15ms,每300ms 施加一次的脉冲群(如图 5.2.2),电压水平变化的范围为250V ~4KV 。
10%50%90%Pulse RateT50 nsec +30 %5nsec +30 %图5.2.1 单脉冲波形图Incident BurstPossible IC inputV staircase due to Burst. Must not be synched to AC line300msec +20 %15msec 20 %图5.2.2 脉冲群规格电源线耦合网络以共模方式通过电容(相对于地面)向每一根电源线施加脉冲,同时每根电源线的源通过一个LC网络去耦。
对信号的耦合可以使用容性耦合夹,这实质上是连接到发生器上的两块金属板,它可将受测试线夹在其中,以提供一个分布式耦合电容。
测试布置简图如图5.2.3 。
图5.2.3 EFT布置简图5.26 测试水平5.27测试方法将台式EUT放置在地平面上80cm高的一个绝缘桌上,同时,使用1m长的电源电缆将EUT连接到耦合网络,该网络本身与地平面连接在一起。
若EUT外壳上有一个单独的保护接地端,那么它也要通过这一耦合网络连接到地平上,这是因为瞬态干扰也会直接作用在其上。
I/O电缆则需要穿过放置在地平面上方10cm高处的容性耦合夹。
测试软件Genecs.设置和操作如附件一。
5.3 Surge 测试5.31测试目的在电源线和长信号线上可能出现高能量但相对较慢的瞬态过电压现象,它通常是由线缆附近的雷击所引起的.Surge 测试的目的是确保EUT能够承受得起规定水平的瞬态干扰,而不会出现故障或者工作状态混乱.5.32测试标准按IEC 61000-4-5进行.5.33测试场地BQC EMC 实验室5.34测试设备TRANSIENT 2000, PC5.35 Surge原理浪涌瞬态被耦合进电源、I/O端口,因为EUT中的保护装置(如果没有保护装置,可能发生闪络或元件击穿)动作时将自动地从高阻抗转换到低阻抗,所以测试中使用的浪涌发生器输出的是电压和电流的组合波.发生器的电路元件值必须加以限制,以使发生器可以在高阻抗负载上产生 1.2/50μs的电压浪涌波形,以及在短路负载上产生8/20μs的电流浪涌波形(如图5.3.1),对EUT施加波形时必须通过耦合/去耦网络(参见图5.3.2 )。
图5.3.1 浪涌波形图图5.3.2 浪涌波形的规格及其耦合方法5.36测试水平口的浪涌信号幅度为0.5 KV 。
5.37测试方法对于电源端口,高能浪涌需要施加在相线之间和相线与地之间;对于I/O线缆,需要施加线对线的浪涌和线对地的浪涌,只是源阻抗稍高一些.2Ω代表电源网络的差模源阻抗,12Ω代表线对地的电源网络阻抗,42Ω代表所有其他线缆的线对线源阻抗和线对地源阻抗.施加浪涌的次数:10次(正、负极性各5次);重复率: >1次/min.软件操作: 参见附录一,相应的软件程式不同。
5.38测试结果5.4Power Dip 测试5.41测试目的模拟EUT在供电电源不连续和中断的情况下的抗扰度。
5.42测试标准按EN61000-4-11进行测试;5.43 测试场地BQC EMC 试验室5.44测试设备TRANSIENT 2000, PC5.45测试原理电气和电子设备可能会受到电源电压跌落、短时中断或电压变化的影响。
电压跌落和短时中断是由网络和设备中的故障引起的,或者由突发的、大的负载变化导致。
在特定情况下,可能会发生多次跌落或中断。
电压变化则由连接到网络上的连续变化的负载所导致的。
这些现象在本质上都是随机的。
电压跌落和短时中断不总是突然的。
如果大型电源网络被切断,则因为在该网络上连接有大量电动机设备,电压会逐步下降。
在短时间内,这些电动机设备相当于向电源网络中发送能量的发电机。
由于跌落和中断测试在通用的抗扰度标准和一些产品中被引用,所以这些测试非常重要。
5.46测试水平照预定的方式使用,则不允许有任何在生产商规定的性能水平以下的性能降级或者功能丧失。
但是在测试期间,允许有性能降级,但不允许有实际的工作状态或者存储数据的改变。
性能指标C :暂时的功能丧失是允许的,只是功能丧失可以自动恢复,或者可以通过控制操作恢复正常。
跌落电压波形如图5.4.1 和5.4.2.图5.4.1 70%的电压跌落图5.4.2 >95%的电压跌落5.47 测试方法在Surge 测试完毕后,将相应的程序换成Power Dip 的测试程序,分别为short, interruptions, voltage variation, 相应的软件操作同Surge ,参见附录一。
5.48 测试结果5.5Flicker 测试5.51测试目的验证产品设计的成熟度,限制EUT的电压波动对公共电网的影响程度。
5.52测试标准EN61000-3-35.53测试场地BQC EMC实验室5.54测试设备Harmonics 10005.55测试原理闪烁(Flicker)的定义为:由光线刺激(光线的亮度和谱分布随着时间变化)所带来的视觉上的不稳定性的主观感受。
就EMC而言,这个问题是指由电力网络上负载的变化所产生的在公共连接点上的电压的变化,这个变化大到足以使连接到其上的光源产生闪烁,而受影响的光源可能与导致变化的负载设备并没有什么关联。
能产生闪烁的典型设备包括:任何在运行期间切换变化的负载的装置,大多数家用电器都归入这一类设备;其他特殊的产品是指具有温度由脉冲点火控制加热器的设备。
闪烁总共包括以下三个主要因素:1.相对电压变化;2.短期闪烁值Pst;3.长期闪烁值Plt;电压变化本身不足以形成闪烁的可感知性,在闪烁的频率变化时,人类的眼脑结合对闪烁的感觉是变化的。
标准规定Pst不能大于1 ;标准同时表明,对于通常一次工作超过30分钟的设备,长期闪烁是必须要做的。
观察周期是2小时,也就是连续记录12个Pst值,Plt的值不允许大于0.65。
有效的正当理由是:尽管一般人可以忍受高达1的Pst值达10分钟,但如果闪烁能持续更长的时间,则人的过敏阈值会更低。