前言:為了確保設(shè)備和各個單元必須滿足的電磁兼容工作特性,國際有關(guān)機構(gòu)、各國政府和軍事部門以及其它相關(guān)組織制定了一系列的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備電磁騷擾發(fā)射和電磁抗擾度作出了規(guī)定和限制。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計的指導(dǎo)性文件,也是電磁兼容性實驗的依據(jù),因為試驗項目、測試方法和極限值等都是標(biāo)準(zhǔn)給定的。
一、 國際上關(guān)于EMC標(biāo)準(zhǔn)的主要組織
①IEC為國際電工委員會,其下面有兩個平等的組織制定EMC標(biāo)準(zhǔn):CISPR&TC77
②CENELEC:由歐共體委員會授權(quán)制定的歐洲標(biāo)準(zhǔn)
③FCC:美國聯(lián)邦通信委員會,主要制定民用標(biāo)準(zhǔn)
④MIL-STD:為美國軍用標(biāo)準(zhǔn)
⑥VDE:德國的電氣工程協(xié)會,是世界上最早建立電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織之一
⑦VCCI:為日本的干擾自愿控制委員會,是民間機制,其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR&IEC標(biāo)準(zhǔn)一致;
我國的EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作是在國家技術(shù)監(jiān)督局的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的,國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是以GB、GB/T開頭。我國的EMC標(biāo)準(zhǔn)主要引用絕大多數(shù)是引用的國際標(biāo)準(zhǔn)(主要是CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn))。
需要注意的是,世界上絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)都是采用的CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)。
二、EMC標(biāo)準(zhǔn)擬定的理論基礎(chǔ)
MC標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容之一就是規(guī)定了電磁騷擾和電磁抗擾度的極限值,極限值在理論上應(yīng)該滿足上圖的所示的原則。EMI 和 EMS 是相互對立的兩個方面,上圖說明。
設(shè)備的 EMI 極限值與 EMS 極限值之間應(yīng)該留有足夠的余量(IM),即設(shè)備 EMI 發(fā)射要小于其抗擾度 (EMS),這樣設(shè)備才有足夠的抗干擾能力。另一方面,設(shè)備的 EMI、EMS 實測值應(yīng)該與極限值之間有足夠的余量。比如在 EN300 386 標(biāo)準(zhǔn)中,輻射發(fā) 射的極限值(EMI Limit)為 40dBuV/m,而輻射抗擾度極限值為 130dBuV。 由此可見,EMI、EMS 極限值之間余量的重要性。
三、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的分類
電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)可以分為:基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)。
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是制訂其他 EMC 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),它描述了 EMC 現(xiàn)象,規(guī)定了電磁騷 擾發(fā)射和抗擾度的測試方法、測試設(shè)備和布置,同時定義了試驗等級和性能判 據(jù),但并不涉及到具體的產(chǎn)品。例如: IEC61000-X-X 系列標(biāo)準(zhǔn)。
產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)是針對某種產(chǎn)品系列和專用產(chǎn)品的 EMC測試而制訂 的。它往往引用了基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容,同時根據(jù)產(chǎn)品的特殊性對測試作出更加詳 細(xì)的規(guī)定。對于騷擾發(fā)射測試,它規(guī)定了產(chǎn)品的騷擾發(fā)射限值。對于抗擾度試 驗,它規(guī)定了產(chǎn)品應(yīng)該達(dá)到的試驗等級和性能判據(jù)。如:
CISPR11 EN55011:ISM 工科醫(yī)設(shè)備的發(fā)射要求
CISPR22 EN55022:ITE 信息技術(shù)設(shè)備的發(fā)射要求
CISPR24 EN55024:ITE 信息技術(shù)設(shè)備的抗擾性要求
GB6833 電子測量儀器電磁兼容試驗規(guī)范
通常專用的產(chǎn)品 EMC 標(biāo)準(zhǔn)包含在某種特定產(chǎn)品的一般用途標(biāo)準(zhǔn)中,而不形成 單獨的 EMC 標(biāo)準(zhǔn)。例如:計算機:GB9813-88:微型數(shù)字電子計算機通用 技術(shù)條件其中包括電磁兼容檢測項目,要求按 GB6833.2~GB6833.6、 GB9254 進(jìn)行。
通用標(biāo)準(zhǔn)是按照產(chǎn)品使用的環(huán)境來分類的,例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)中分類是按下表進(jìn)行 的。通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)備應(yīng)該在哪些端口作發(fā)射和抗擾度試驗,包括設(shè)備的交、 直流電源端口、信號和數(shù)據(jù)線端口、機殼、接地點等,同時也規(guī)定了可以依據(jù) 的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。
如:
EN50082-1:居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標(biāo)準(zhǔn)
EN50082-2:工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標(biāo)準(zhǔn)
EN50081-1:居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境發(fā)射通用標(biāo)準(zhǔn)
EN50081-2:工業(yè)環(huán)境的發(fā)射通用標(biāo)準(zhǔn)
產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)遵循的原則:
產(chǎn)品依照標(biāo)準(zhǔn)的原則依照如此的順序:專用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)→產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)→通用標(biāo)準(zhǔn);
即一個產(chǎn)品如果有專用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn),則他的 EMC 性能應(yīng)該滿足專用產(chǎn)品類標(biāo) 準(zhǔn)的要求;如果沒有,則應(yīng)該采用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 EMC 試驗,如果沒有產(chǎn)品 類標(biāo)準(zhǔn),則用通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 EMC 試驗,以此類推。
四、EMC的測試項目
電磁兼容測試是根據(jù)有關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對設(shè)備進(jìn)行測試,評估其是 否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。產(chǎn)品在定型和進(jìn)入市場之前 EMC 性能必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求
EMC 測量主要分兩大類:
電磁干擾 EMI(Electromagnetic Interference)測試
電磁抗擾性 EMS (Electromagnetic Susceptibility)測試。
1、 電磁發(fā)射
① 輻射發(fā)射RE(Radiated Emission)
測試通過空間傳播的電磁能量。
② 傳導(dǎo)發(fā)射CE( Conducted Emission)
測試沿電源線、控制線或信號線傳播的電磁能量。
2、 抗擾性EMS
① 輻射敏感度試驗RS(Radiated Susceptibility):
測試被試設(shè)備對空間電磁騷擾的抗擾性。
② 工頻 磁場輻射敏感度試驗PMS (Power frequency magnetic susceptibility)
檢驗電子電氣產(chǎn)品對工頻磁場的抗擾性。
③ 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)敏感度CS (Conducted susceptibility)
測試被試設(shè)備對沿電源線、控制線或信號線傳輸?shù)碾姶拍芰康拿舾卸取?/p>
④ 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。
⑤ 浪涌抗擾度SURGE
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。
⑥ 電壓跌落與中斷抗擾度DIP/interruption
模擬由低壓、中壓或高壓網(wǎng)絡(luò)中的故障所造成(短路或接地故障)的電壓瞬時跌落和中斷;以及由連接到電網(wǎng)的負(fù)荷連續(xù)變化引起的電壓變化。
⑦ 電力線感應(yīng)/接觸(Power induction/contact)
模擬室外信號線與電力線距離過近或接觸故障。
⑧ 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。
五、EMC測試結(jié)果的評價
對 EMI 測試結(jié)果以是否達(dá)到某個限制要求為準(zhǔn)則;對于 EMS 試驗,其性能判 據(jù)可分為四個等級:
A 級:試驗中性能指標(biāo)正常;
B 級:試驗中性能暫時降低,功能不喪失,試驗后能自行恢復(fù);
C 級:功能允許喪失,但能自恢復(fù),或操作者干預(yù)后能恢復(fù);
R 級:除保護(hù)元件外,不允許出現(xiàn)因設(shè)備(元件)或軟件損壞或數(shù)據(jù)丟失而造 成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低。
六、產(chǎn)品EMC設(shè)計的重要性
產(chǎn)品的 EMC 設(shè)計是保證產(chǎn)品的 EMC 性能,而產(chǎn)品的 EMC 性能的好壞直接 涉及到電子產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入;隨著電子設(shè)備的大量運用,各國都感覺到產(chǎn)品 EMC 性能的重要性,紛紛從法規(guī)上提出對進(jìn)入本國市場的電子產(chǎn)品的 EMC 要求,如:
歐共體--89/336/EEC DIRECTIVE------明確要求產(chǎn)品必須符合歐共體有 關(guān) EMC 標(biāo)準(zhǔn)要求,否則不得在歐共體市場銷售。違者將可能受到罰金及 市場禁入的懲罰。
美國則要求進(jìn)入本國的通信產(chǎn)品必須符合 FCC PART15 與 68 的要求;
韓國則要求通信產(chǎn)品必須符合 EMC 要求,否則不發(fā)給入網(wǎng)證。
中國家電產(chǎn)品已強制執(zhí)行 EMC 標(biāo)準(zhǔn);通信電源產(chǎn)品 2001 年 10 月已開 始執(zhí)行 EMC 標(biāo)準(zhǔn),而公司部分產(chǎn)品開發(fā)受此影響,進(jìn)度推遲。
另外產(chǎn)品的 EMC 性能好壞,還關(guān)系到產(chǎn)品的穩(wěn)定性,影響客戶滿意度;主要 表現(xiàn)在:
① 產(chǎn)品 EMC 設(shè)計考慮不周易引起內(nèi)部串?dāng)_,影響產(chǎn)品穩(wěn)定性;
② 抗外部干擾能力差,工作難穩(wěn)定;
③ 產(chǎn)生干擾會引起客戶投訴。
最后產(chǎn)品的 EMC 性能好壞還與產(chǎn)品的競爭力密切相關(guān)。相同的產(chǎn)品有還是沒 有通過 CE 認(rèn)證在市場競爭中常??梢云鸬?jīng)Q定性的作用。
所以我們?yōu)榱藚⑴c國際競爭,成為國際化的大公司就必須進(jìn)行產(chǎn)品的 EMC 設(shè) 計,解決產(chǎn)品的 EMC 問題。
七、產(chǎn)品的認(rèn)證
產(chǎn)品通過特定的測試流程,表明產(chǎn)品符合相應(yīng)政策、法令、法規(guī)的過程,稱產(chǎn) 品認(rèn)證。以 CE 認(rèn)證為例,簡述產(chǎn)品認(rèn)證的基本流程如下:
① 產(chǎn)品 EMC、安規(guī)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求;
②提出認(rèn)證要求,聯(lián)系認(rèn)證公司(Competent Body)進(jìn)行認(rèn)證測試(自我 宣稱方式不需要該步驟);
③ 認(rèn)證公司給出認(rèn)證證書(COC)、報告;
簽署符合性聲明(Declaration of Conformity,由專業(yè)實驗室負(fù)責(zé));
④在產(chǎn)品上貼上 CE 標(biāo)志;
任何產(chǎn)品都要經(jīng)過測試,發(fā)表 DOC 聲明,加貼 CE 標(biāo)記才能最后進(jìn)入歐洲市 場。其他國家的產(chǎn)品認(rèn)證過程也與此相似。CE 標(biāo)記如下圖所示,可按比例縮 放。
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