EMC基礎觀念與測試項目簡介

EMC基礎觀念與測試項目簡介 程智科技 CCS 賴輝煌主講 2 電磁相容 EMC 的基礎觀念與管理目的探討 名詞解釋 電磁相容 EMC 一詞 源於英文ElectroMagneticCompatibility IEC60050 161 對電磁相容所下的定義為 設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事務構成不能承受的電磁擾動 disturbance 的能力 電磁環(huán)境 由空間 時間和頻譜等三個要素組成 以住家而言 在一個室內(nèi)空間可能有電腦 音響 冰箱 冷氣機 行動電話等電子電器產(chǎn)品在同一時間使用 在頻譜方面 國際電聯(lián) ITU 已經(jīng)規(guī)劃的可以利用的無線電頻譜在10kHz 400GHz之間 頻率再低則進入聲頻 再高則進入光波 任何一種無線電業(yè)都脫離不開這一頻譜範圍 實際上 要解決電磁相容問題 離不開空間 時間和頻譜這三要素 這也就是我們說的電磁環(huán)境 3 電磁相容的管理目的換句話說 在共同的電磁環(huán)境中 任何設備 系統(tǒng) 子系統(tǒng)都應該不受干擾並且不干擾其他設備 這就是電磁相容的管理目的 電磁相容的研究可分為下列五個領域 擾動源特性的研究敏感設備的抗干擾性能電磁擾動的傳播特性電磁相容量測 此項是我們公司的營業(yè)重點 系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間的電磁相容性 簡單的講 電磁相容 EMC 應包括下列兩類 1 電磁放射 Emission 2 電磁耐受 Immunity 4 商規(guī)常見的電磁放射 Emission 有 1 電磁干擾 EMI 2 諧波電流 CurrentHarmonics 3 電壓變動 VoltageFlicker 商規(guī)常見的電磁耐受 Immunity 有 1 靜電放電 ESD 2 射頻電磁耐受 RS 3 電性快速脈衝 EFT 4 雷擊 Surge 5 傳導耐受 CS 6 電源頻率磁場 Magnetic 7 電壓瞬降 VoltageDip 8 900MHz脈衝波 電磁干擾造成的危害在電磁環(huán)境中 電磁干擾造成的危害是各種各樣的 可能從最簡單令人煩惱的現(xiàn)象 例如收音機 電視機 電腦螢幕的被干擾 直到嚴重的災害 例如機器失控 飛機失事等 5 幾個重要電磁相容專業(yè)名詞 電磁擾動 Electromagneticdisturbance 指任何可能引起裝置 設備或系統(tǒng)性能降低或對生命或無生命物質產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象 電磁擾動可能是電磁雜訊 無用信號或傳播媒介自身的變化 電磁干擾 EMI ElectroMagneticInterferance 電磁干擾指電磁擾動引起的設備 傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降 換句話說 電磁干擾就是由電磁擾動引起的後果 其干擾途徑可能是透過電源線 信號線的傳導干擾或經(jīng)由空氣中的輻射干擾 一般電子 電氣設備的切換式電源 CPU 晶體整盪器 印刷線路版 PCB 上之銅箔 接到特定介面的纜線 電源線 信號線或通信線等 等都是干擾來源 電磁干擾的危害 如下 a 干擾電視的收看 廣播接收機的收聽b 造成數(shù)據(jù)傳輸中datalossc 在設備 子系統(tǒng)或系統(tǒng)間正常工作的破壞d 醫(yī)療電子設備 e g 醫(yī)療監(jiān)護儀 心律調整器 的工作失常e 自動化微處理器控制系統(tǒng) e g 汽車的煞車系統(tǒng) 安全氣囊 的工作失控f 導航系統(tǒng)的工作失常g 引爆裝置的無意爆炸h 工業(yè)控制功能 e g 石油或化工 的失效 因此 各國對電磁干擾的危害都非常的重視 並且立法強制管制 6 諧波電流放射 CurrentHarmonicsEmission 電力系統(tǒng)中的諧波 指的是那些頻率為供電系統(tǒng)額定頻率整數(shù)倍的正弦電壓或正弦電流 諧波擾動一般是由具有非線性電壓 或電流 特性的設備引起的 這些設備可以看作是諧波電流的來源 來自不同諧波源的諧波電流在電力系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生諧波電壓 這些諧波電流 電壓 通常是向量相加的 在供電網(wǎng)路中產(chǎn)生顯著諧波電流的主要來源有 a 相位控制的大功率設備 b 不可控整流器 尤其是如在電視機 等產(chǎn)品中使用的帶有濾波電容的不可控整流器 諧波的主要影響包括以下幾個方面 a 影響調整裝置檢測元件的工作 b 使電信系統(tǒng) 保護繼電器及其他控制設備誤動作 c 在電容器和旋轉電機中引起附加損耗 d 增加電動機和其他設備的噪聲 e 干擾通信 7 諧波對設備的這些有害影響 可以分為瞬間的影響和長期的影響兩種 a 瞬間的影響使設備的性能降級 誤動作或發(fā)生故障 調節(jié)裝置 電子設備和電腦對這些影響是特別敏感的 b 長期的影響主要是熱影響 附加損耗和過熱將導致電容器和旋轉電機過早地老化甚至損壞 由於電視機的普及 瑩光燈的大量使用 考慮到這些電氣設備的同時使用率高 使用時間長 數(shù)量大 其累積效應的結果會導致供電電壓波形的高度變形 影響電力品質 為此 必須要對這些設備產(chǎn)生的諧波電流採取限制措施 電壓波動與閃爍 VoltageFluctuationandFlickers 近年來 隨著大量電器產(chǎn)品的使用 電力系統(tǒng)的供電品質己成為人們非常關心的問題 電力系統(tǒng)中接有大量的自動接通和切斷控制的負載 如含有控溫器或定時器的廚房器具 電熱器 空調器 複印機和其他設備 當自動控制循環(huán)進行接通和斷開時 將引起電源負荷的頻繁變化 其結果使供電系統(tǒng)電壓產(chǎn)生波動 進而對接在同一網(wǎng)路的照明設備的亮度產(chǎn)生變化 這種燈光的閃爍容易使人煩惱且對某些人的健康特別有害 因此 必須對這類不良影響加以限制 8 靜電放電 ElectrostaticDischarge 帶靜電的物體進行放電時會產(chǎn)生放電電流 這個放電電流會產(chǎn)生短暫的強度很大的電磁場 放電時產(chǎn)生短暫的放電電流和相應的電磁場可能引起電氣 電子設備的電路發(fā)生故障 甚至損壞 靜電放電試驗的目的就是檢驗電氣 電子設備在遭受這類靜電放電擾動時的性能 射頻電磁場輻射耐受 Radiated Radio frequency electromagneticfieldimmunity 電磁輻射有一些來自於有意產(chǎn)生的電磁輻射源 例如廣播電視或行動電話發(fā)射臺等 另外有一些來自於無意產(chǎn)生的寄生輻射源 例如電焊機 瑩光燈 電腦系統(tǒng)等 電磁輻射對大多數(shù)電子 電氣設備會產(chǎn)生一定的影響 輕則使設備性能 功能暫時降低或喪失 重則造成永久損壞 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類擾動影響時的性能 9 電性快速瞬便脈衝群雜訊耐受 Electricalfasttransient burstimmunity 電感性負載 如繼電器 接觸器等 在斷開時 由於開關觸點間隙的絕緣擊穿或觸點彈跳等原因 會在斷開點處產(chǎn)生暫態(tài)擾動 這種暫態(tài)擾動能量較小 一般不大可能引起設備的損壞 但由於其頻譜分布較寬 所以仍會對電子 電氣設備的可靠工作產(chǎn)生影響 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類暫態(tài)擾動影響時的性能 浪湧 衝擊 耐受 Surgeimmunity 或通稱雷擊耐受開關操作 例如電容器組的切換 設備和系統(tǒng)對地短路和電狐故障等 或雷擊 包括避雷器的動作 可以在電力系統(tǒng)或通信線上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓或過電流 通常這種過電壓或過電流稱作浪湧或沖擊 浪湧呈脈沖狀 其強度從幾百伏到幾萬伏 從幾百安到上千安 是一種能量較大的擾動 在雷雨多發(fā)地區(qū)或電力系統(tǒng)負載經(jīng)常突變地區(qū) 如果措施不當 浪湧經(jīng)常會燒毀電子元器件 破壞通信設備使網(wǎng)路異常等 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子和電氣設備抵抗浪湧的能力 10 射頻場感應的傳導擾動耐受 Immunitytoconducteddisturbances inducedbyradio freqencyfields 空間電磁場 主要來自有意的發(fā)射機 例如中短波 調頻和電視發(fā)射機等 可以在敏感設備的各種連接饋線上產(chǎn)生感應電流 或電壓 作用於設備的敏感部分 對設備產(chǎn)生騷擾 也可由各種擾動源 通過連接到設備上的電纜 如電源線 直接對設備產(chǎn)生擾動 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類擾動影響時的性能 工頻磁場耐受 Powerfrequencymagneticfieldimmunity 通有電流的導體周圍存在著磁場 該磁場強度與電流大小及與導體的相對距離有關 工頻磁場是由導體中的工頻電流產(chǎn)生的 少量由鄰近的其他裝置 如變壓器的漏磁 所產(chǎn)生 工頻磁場的影響 應當區(qū)分以下兩種不同情況 a 處於正常條件下的電流產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 具有相對小的幅值 b 故障條件下的電流 產(chǎn)生一個相對較高的幅值 但持續(xù)時間較短的磁場 直到保護裝置斷開電路時磁場消失 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類磁場擾動影響時的性能 11 電壓暫降 瞬間中斷和電壓變化的耐受 Voltagedips shortinterruptionsandvoltagevariationsimmunity 與低壓電力系統(tǒng) 600Vac 連接的電子 電氣設備會受到電力系統(tǒng)中電壓暫降 瞬間中斷和電壓變化的影響 造成這些電壓變動的原因是由於電力系統(tǒng) 變電設備發(fā)生故障或負荷突然發(fā)生大的變動 或者負荷相對比較平穩(wěn)的連續(xù)變化引起的 這些現(xiàn)象是隨機的 規(guī)律性很差 有時候在一段時間內(nèi)會出現(xiàn)多次 甚至連續(xù)出現(xiàn) 從而干擾電子 電氣設備的正常工作 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類擾動影響時的性能 900MHz脈衝波耐受 Radiatedelectromagneticfieldfromdigitalradiotelephones Immunity 數(shù)位行動電話在收發(fā)信號時會產(chǎn)生較大的脈衝波 可能造成電子 電氣設備的不正常工作或損壞 900MHz脈衝波耐受歐盟強制實施 1800MHz脈衝波耐受尚未定案 此項檢驗的目的就是為了檢驗電子 電氣設備在遭受這類擾動影響時的性能 以上乃就我們常聽到的且公司有提供檢驗的服務項目作一個全面性的簡單說明 用以協(xié)助相關人員能了解這些項目的管制意義 12 一般EMC測試項目 商規(guī)常見的電磁放射 Emission 有 1 電磁干擾 EMI CISPR22 11 13 14 1 152 電流諧波 CurrentHarmonics IEC EN61000 3 23 電壓閃爍變動 VoltageFlicker IEC EN61000 3 3 13 一般EMC測試項目 商規(guī)常見的電磁耐受 Immunity 有 1 靜電放電 ESD IEC EN61000 4 22 射頻雜訊耐受 RS IEC EN61000 4 33 電性快速叢波脈衝 EFT IEC EN61000 4 44 雷擊 Surge IEC EN61000 4 55 傳導雜訊耐受 CS IEC EN61000 4 66 電源頻率磁場 PowerMagnetic IEC EN61000 4 87 電壓瞬降 VoltageDip IEC EN61000 4 118 900MHz數(shù)位通訊脈衝波 ENV50204 14 ConductedEmission測試 15 RadiatedEmission測試 16 RadiatedEmission測試 17 CurrentHarmonics VoltageFlicker測試 18 ElectrostaticDischarge ESD 測試 19 ElectrostaticDischarge ESD 測試 20 RadiatedSusceptibility RS 測試 21 RadiatedSusceptibility RS 測試 22 ElectricalFast BurstTransient測試 23 ElectricalFast BurstTransient測試 24 Surge測試 25