EMC-培训教材(测试方法)PPT课件.ppt

EMC测试技术教材 EMC介绍 EMC Electromagneticcompatibility 电磁兼容性EMC定义 在同一电磁环境中 设备能够不因为其他设备的干扰影响其正常工作 同时也不对其他设备产生影响工作的干扰EMC的三要素 缺任何一个都够不成EMC问题 干扰源 敏感设备 耦合途径 缩略语 EMC ElectromagneticCompatibility EMI ElectromagneticInterference EMS ElectromagneticSusceptibility OATS OpenAreaTestSite CISPR COMITEINTERNATIONALSPECIALDESPERTURBATIONSRADIOELECTRIQUES INTERNATIONALSPECIALCOMMITTEEONRADIOINTERFERENCE IEC InternationalElectrotechnicalCommission CENELEC EuropeanCommitteeforElectrotechnicalStandardization EUT EquipmentUnderTest EMC测试项目 各测试项介绍 EMSESD Electrostaticdischarge静电放电抗扰度 IEC61000 4 2RS Radiatedsusceptibility辐射抗扰度 IEC61000 4 3EFT B Electricalfasttransientburst电快速瞬变脉冲群抗扰度 IEC61000 4 4SURGE 浪涌抗扰度 IEC61000 4 5CS Conductedsusceptibility传导骚扰抗扰度 IEC61000 4 6PMS Power frequencymagneticsusceptibility工频磁场抗扰度 IEC61000 4 8DIP interruptions IEC61000 4 11Powerlinesinduction电力线感应 ITU TK 20Powerlinescontact电力线碰触 ITU TK 20 EMC测试项目 各测试项介绍 EMIRE Radiatedemission辐射发射 CISPR22 FCCPART15CE Conductedemission传导发射 CISPR22 FCCPART15Harmonics 交流电源谐波 IEC61000 3 2Flicker 交流电源闪烁IEC61000 3 3 ESD Electrostaticdischarge ESD 静电放电 考察设备在接收外界静电源 如带电人体 带电设备等 所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力 静电波形及参数Tr约为0 7至1ns 因上升时间非常短 根据傅利叶变换 其产生干扰的频率可以延伸至500MHz 静电放电抗扰度ESD Electrostaticdischarge 模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放电 ESD 试验介绍 静电放电试验包含两个部分 直接放电和间接放电直接放电 又包含接触放电和空气放电接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行 空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行 入喷有绝缘漆等 直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象 间接放电 只包含接触放电对水平耦合板和垂直耦合板进行放电 耦合板距离设备一定距离 耦合板通过两个470k欧姆的电阻接地 所以当对耦合板放电时 耦合板上的静电不会马上泄放到地 而以耦合板为静电源形成一静电场 对设备进行干扰 模拟设备抗静电场干扰的能力 ESD 试验现场 ESD 静电枪内部电路 因静电的上升沿非常短 且静电枪上的高压开关非常昂贵 所以静电抢的价格不菲 目前市场上比较常见的静电抢主要都为进口货 ESD 静电枪 ESDsimulator 静电枪实物 抑制ESD的原则对策 屏蔽与搭接保证设备壳体的电连续性 避免静电电流或静电场进入设备内部从而干扰单板工作接地为静电电流提供一快速泄放的途径 以免静电积累过高 损坏设备防护设计或滤波对设备信号接口进行滤波 如采用TVS管进行钳位保护设计或者采用RC电路对静电进行滤波 EFT B Electricalfasttransientburst EFT B 电快速瞬变脉冲群模拟设备附近或设备所在的电网中发生切断感性负载时导致的脉冲干扰 EFT B波形及主要参数 上升沿 5ns脉宽 50ns干扰覆盖频率 60至100MHz 电快速瞬态脉冲群抗扰度EFT B Electricalfasttransientburst 模拟对电感性负载的切换 如继电器 接触器 对高压开关的切换 如真空开关 六氟化硫 设备的干扰 放电波形为5ns 50ns 上升沿5ns 半波时间50ns 的脉冲串 脉冲串持续时间15ms 脉冲周期为300ms 特点是上升时间快 持续时间短 能量低 但有较高的重复频率 EFT B 试验介绍 EFT B试验包含两个部分电源端试验使用耦合去耦网络 CDN 进行注入信号端试验使用容性耦合夹进行干扰耦合 具体试验做法为使信号线从容性耦合夹中穿过因为容性耦合夹和信号线之间存在分布电容 33至200pF 从而使得干扰被注入至信号线内部 信号源 受试设备 辅助设备 耦合 去耦 受试设备 辅助设备 信号源 容性耦合夹 EFT B 试验介绍 续 电源端EFT B试验项目交流端L对PE N对PE PE对PE L N对PE L PE对PE N PE对PE L N PE对PE几种组合 直流端 48对PE PE对PE BGND对PE 48 BGND对PE 48 PE对PE BGND PE对PE 48 BGND PE对PEEFT B均为共模试验 EFT B 试验现场 抑制EFT B的原则对策 屏蔽因为EFT B产生的干扰的频段可高到100MHz 所以机壳屏蔽和电缆屏蔽是抑制EFT B的一个主要对策 滤波和防护电源端口和信号端口的滤波防护电路设计 接地对于任何干扰来说 接地都是为旁路干扰提供一快速途径 避免干扰在设备上驻留 夜长梦多 DIP interruptions 试验介绍 DIP interruptions 该试验主要是模拟交流电网中接入大功率设备引起的电网电压下降甚至短时中断的现象 考察设备在处于这种工作状态中的性能稳定性 试验组合 DIP interruptions 试验介绍 续 试验仪器控制试验的跌落深度 持续时间以及跌落相位其中相位为0 45 90 135 180 225 270 315 360 试验仪器 电源 电源 受试设备 EUT DIP interruptions 试验现场 抑制DIP interruptions的原则对策 电源模块的性能电源模块自身能否保证输入出现电压波动时 输出依然稳定是影响设备DIP指标的重要因素 此外电源模块能够正常上电而不进入欠压保护状态也是一重要因素 WATCHDOG电路为各芯片设计的看门狗电路应该能够保证当芯片出现供电欠压时及时对该芯片进行复位 surge 浪涌试验 浪涌试验用来模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响 包含电源端和信号端测试 电源端测试包括L和N线间 L对保护地 N线对保护地 L N对保护地 其中第一种属于差模干扰 后三种为共模干扰 信号端测试如果是屏蔽线 干扰加在屏蔽层上 如果是地线 干扰加在信号线上 例如对用户线 直接加在AB线上 浪涌抗扰度SURGE模拟电网中的故障 雷击 直接或间接 对设备的干扰 电网中的开关操作 放电波形为开路电压1 2us 50us 短路电流8us 20us的脉冲 特点是上升时间慢 相对EFT B 持续时间较长 能量大 surge 浪涌波形 浪涌波形有 1 2 50 8 20 组合波 10 700电压波 其中1 21 2 50 8 20 波形用在电源端和室内信号端的试验上 而10 700电压波用在室外信号端的浪涌试验上 上述波形中的1 2 8和10都是指波形的波前时间 单位为us 50 20和700指得是波形的脉宽 单位也为us 可见浪涌波形的能量远大于EFT B和静电 但是干扰频宽却要窄得多 surge 试验现场 抑制SURGE的原则对策 防护设计电源端口的压敏 热敏 空气放电管以及熔断器构成的防护电路已经非常成熟 信号端口则需要根据其接口类型以及工作在室内还是室外进行设计区分 入E1电路和调试串口电路的防护设计就不同 信号电缆的屏蔽信号电缆外面的屏蔽层是解决信号端容易耦合感应雷的重要方法 PMS Power frequencymagneticsusceptibility PMS 工频磁场试验主要模拟50Hz工频电力线所构成的磁场 如大型变压设备附近的磁场等 对设备的影响 对此项试验较敏感的主要是带线圈的设备如CRT等 试验示意 试验仪器 EUT 线圈 50Hz电流 PMS 试验现场 抑制PMS的原则对策 屏蔽对于场干扰来说 壳体屏蔽是主要办法 当然这里的屏蔽也包含信号电缆的屏蔽 滤波对于电源端口或者没有条件作成屏蔽的信号端口 使用滤波是唯一的办法 接地接地是为涡流提供泄放途径 电力线感应 Powerlinesinduction 电力线感应试验主要针对户外走线 线长大于500m且为非屏蔽的平衡线进行 如用户口 该项试验主要模拟该类室外走线线缆因走线距离长且有可能和供电电力线长距离平行走线 从而受到电力线的感应干扰 试验的组网为 试验仪器 EUT A B 抑制电力线感应的原则对策 接口防护设计对于用户口这类需要进行电力线感应测试的端口 压敏 热敏以及TVS管是唯一的办法 电力线碰触 Powerlinescontact 电力线碰触是一项故障试验 针对的接口为户外走线 线长大于500m且为非屏蔽的平衡线进行 如用户口 模拟电力线直接搭接到上述线缆上 当电力线和上述线缆的绝缘漆因为时间长久而剥落时就会产生上述电力线的问题发生 主要为一种过流现象 分为长距离感应 中距离感应以及短距离感应 长距离感应模拟电力线和平衡线在距离EUT较远的地方碰触 中 短距离的原理一样 在实验室里长距离 中距离以及短距离分别使用600欧姆 200欧姆以及10欧姆的电阻进行模拟 试验仪器 EUT A B R 抑制电力线碰触的原则对策 同电力线感应 RS Radiatedsusceptibility RS 辐射敏感度 该项试验的目的主要用来考察设备对于外界电磁场干扰的抗扰能力 例如在设备附近使用无线通讯设备时 设备已经在进行一场考验了 测试频段 80MHz 2000GHz 使用1kHz的正弦波进行调幅 该项试验需要在电波暗室内进行 RS 测试现场 抑制RS的原则对策 同工频磁场 CS Conductedsusceptibility 现在的空间存在太多的电磁噪声 当空间的电磁波的波长和设备线缆的长度可以比拟时 电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应电压 电流 沿着该电缆流进设备内部 从而对设备的正常工作产生干扰 上述的设备线缆包含电源线和信号线 电源端CS试验此时频段150kHz 80MHz 加入的试验电压根据产品类型不同而不同 例如对于电信设备来说 CC08该项试验时需要加3V的骚扰电压 二对于NT1来说则需加扰10V 信号端CS试验测试频段同电源端试验 加扰的强度也因产品类型不同而不同 CS 试验示意图 电源端试验信号端试验 EUT 信号发生器 辅助设备 CDN 骚扰注入点 0 1m木垫 供电 电源 CDN 信号发生器 EUT 辅助设备 CDN为耦合去耦网络 0 1m木垫 注入点 抑制CS的原则对策 滤波电源口和信号口的滤波是抑制CS干扰的最好办法 但是要注意滤波电路的接地设计 RE Radiatedemission RE主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度 测试频段根据不同的标准要求不同 在CISPR22中 测试频段为30 1000MHz 值得注意的是设备进行RE测试时标准要求尽可能满配置 满负荷的运行 RE问题是EMC中的难点 主要因为RE设计产品EMC设计的各个环节 屏蔽 滤波 接地 测试示意图 RE 测试现场 在RE测试中 天线的高度 天线的极化方向以及转台的角度都需要不断改变 以求搜寻到设备辐射的最大点 RE测试可以在开阔场和半电波暗室内进行 抑制RE的原则对策 屏蔽结构屏蔽 电缆屏蔽 结构孔缝设计 搭接设计 喷漆保护设计等滤波电源口的滤波 如交流口的EMI滤波器 直流口的馈通滤波器接地系统的接地 滤波电路的接地 单板的接地 背板的接地单板设计控制源头 CE Conductedemission 任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系 无论是通过电源电缆还是信号电缆 只要有这种互连关系的存在 设备就有一个途径将自身的共模电流传导给与其互连的设备 这种现象就叫传导干扰 又成为传导发射 传导发射包含两个部分 电源端CE和通信端CE电源端CE 测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电网络传送的干扰 测试频段为150kHz 30MHz 原来直流的测试频段起始频率为20MHz 新版的欧洲386标准将其改为150kHz 此外FCC标准中测试频段也已经和CISPR22一致了 通信端CE 测试频段同上 此处描述的通信端指得是