EMC规范与测试方法介绍-1.ppt

1 EMC電磁相容對策與設計 主講人 姚啟元財團法人台灣電子檢驗中心電磁二部電話 02 26023052分機18E mail willyauo etc org tw 2 課程大綱 1 EMC名詞與規範介紹2 EMC的測試方法介紹3 EMC的對策方法3 1屏蔽的方法3 2濾波的應用3 3接地的規劃4 EMC對策元件介紹5 EMC對策實例說明6 EMC的設計方法介紹6 1EMC的原理6 2EMC的診斷6 3EMC的設計7 案例分析與說明8 問題討論與學習評量 3 1 EMC名詞與規範介紹 EMC是電磁相容 ElectromagneticCompatibility 的縮寫包含了電磁干擾與電磁耐受要求電磁干擾稱為EMI ElectromagneticInterference 電磁耐受稱為EMS ElectromagneticSusceptibility 4 電磁干擾 EMI 電子電機產品產生的電磁能量經由空中輻射或導線傳導而干擾到其他使用中的電子電機產品的現象 5 電磁耐受 EMS 使用中的電子電機產品受到環境中的輻射干擾或導線傳導干擾而產生劣化或異常的現象 6 EMC的干擾耦合機制 7 EMC的基本觀念 EMC EMS EMI RS CS CE RE 8 EMC的名詞 EMC 電磁相容 EMI 電磁干擾 EMS 電磁耐受 EMC ElectromagneticCompatibilityEMI ElectromagneticInterferenceEMS ElectromagneticSusceptibilityCE ConductedEmissionRE RadiatedEmissionCS ConductedSusceptibilityRS RadiatedSusceptibility 9 EMC的名詞說明 EMC 某一設備或系統在電磁環境之下可以正常的運作而且不對此環境的任何設備產生難以忍受的電磁干擾之能力EMI 由於電磁擾動所引起設備傳輸通道或系統性能降低EMS 一個裝置設備或系統在存有電磁干擾的環境下其性能部會因此而劣化的能力CE 能量經由一種以上之導體轉移RE 能量到空中以電磁波的型態發射CS 抵抗外界能量經由導體轉移到設備內RS 抵抗外界能量以電磁波的型態發射到設備內 10 EMI的產生源 11 EMC現象的產生 干擾源受害者系統內干擾源和受害者在同一個設備內系統間干擾源和受害者是各別不同的設備 12 EMC問題的來源 早期電子電機產品大多使用類比的設計 因此對於干擾的問題並不嚴重 近年來數位控制及技術普遍應用在電子產品的設計中 這些低電壓 3V或5V 的功能運作對於干擾的問題則變的非常敏感 為了避免電子產品產生電磁干擾或是受到環境中的電磁干擾 因此對於EMC的要求更加受到重視 13 消費者如何發現EMC的問題 一般消費者在使用電子產品時如何發現問題呢通常有兩種途徑收音機與電視機 聲音與影像 14 EMC對工業的影響與傷害 布料工廠旁之檢查用個人電腦 受到布匹帶有靜電產火花產生的電磁干擾而重覆一些錯誤動作 距離電車車站20公尺的遊樂場所的電視遊樂器 TVGame 所洩漏出的電磁波造成列車通訊無法使用 電腦網路室內的大型UPS開機時 所產生干擾使得網路常發生當機的現象 捷運列車的行車指示LED燈產生的雜訊輻射干擾造成車內無線監視器的干擾無法正常監看車廂內的情形 15 捷運列車LCD指示燈的干擾 16 遙控監視器開機 17 LED指示燈開機 18 EMC對個人電器的影響與傷害 手機的使用干擾MP3Player 2 4GHz無線家用電話干擾數位衛星電視接收機車用DVDPlayer干擾GPS衛星定位器 19 車用DVDPlayer干擾案例 產品外觀 20 測試說明 GPS衛星接收機的頻道為1 575GHzDVDPlayer在此頻段也有雜訊發生 21 對策方法 貼導電布加強屏蔽和接地效果 22 干擾與耐受性的發生 電子產品之間的干擾與耐受性 除了和產品本身發射的雜訊大小和抗干擾能力有關之外 還和下列兩項因素有關頻率距離符合EMC並不代表不會干擾其他電子產品 也不代表一定可以不受別人干擾 23 各國EMC的管制及規範 目前世界各國對於EMC大多有管制及要求美國FCC歐洲CE台灣BSMI日本VCCI大陸3C澳洲C tick韓國MIC 24 美國FCC對電子產品的EMC管制 25 歐洲CE標示實施的歷程 26 國內商品電磁相容型式認可管制 27 28 FCC對數位電子產品的管制 數位產電子產品指工作頻率在9kHz以上的裝置 必須符合FCCPart15的相關技術法規 需有一份測試紀錄或報測試報告以證明產品能夠通過電磁干擾的要求 29 FCC對設備的認證要求類別 早期分為五大類Verification 自我認證 Notification 報備認證 Certification 授權認證 TypeAcceptance 型式認證 TypeApproval 型式承認 目前分為三大類Verification 自我認證 DoC DeclarationofConformity 自我宣告 Certification 授權認證 30 Verification 自我認證 製造商或進口商可以自行測試或送到EMC實驗室測試 以確認產品可以符合相關的電磁干擾要求 必須將測試記錄或測試報告留存已備查不需要向FCC提出申請 產品須標示說明文字如下THISDEVICECOMPLIESWITHPART15OFTHEFCCRULES OPERATIONISSUBJECTTOTHEFOLLOWINGTWOCONDITIONS 1 THISDEVICEMAYNOTCAUSEHARMFULINTERFERENCEAND 2 THISDEVICEMUSTACCEPTANYINTERFERENCERECEIVED INCLUDINGINTERFERENCETHATMAYCAUSEUNDESIREDOPERATION 31 DoC 自我宣告 產品必須在FCC有登錄且經過NVLAP及A2LA評鑑合格的實驗室測試 由實驗室核發一份DoC的測試報告 由製造商或進口商填寫一份自我宣告書便完成自我宣告的程序 產品須標示DoC的標誌如下 32 DoC自我符合宣告書填寫說明 宣告者須在美國當地 故所填之公司地址 電話 傳真必須是在美國當地 可參考下列的格式來填寫宣告書的格式並沒有一定的規定 33 34 Certification 授權認證 產品必須在FCC有登錄的實驗室測試將申請者與產品的基本資料測試報告產品細部照片方塊圖使用手冊等文件送給FCC或TCB審核審核通過FCC或TCB將核發一張證書產品必須標示如下FCCID 000XXXXXXXXXXXXXXTHISDEVICECOMPLIESWITHPART15OFTHEFCCRULES OPERATIONISSUBJECTTOTHEFOLLOWINGTWOCONDITIONS 1 THISDEVICEMAYNOTCAUSEHARMFULINTERFERENCEAND 2 THISDEVICEMUSTACCEPTANYINTERFERENCERECEIVED INCLUDINGINTERFERENCETHATMAYCAUSEUNDESIREDOPERATION 35 FCCID的說明 FCCID 000XXXXXXXXXXXXXX000 表示FCCGranteeCode 為公司代碼 廠商須先向FCC申請 XXXXXXXXXXXX ProductCode 廠商自行選定 14碼以內 不可空格 逗號或其它特殊符號 36 歐洲CE認證介紹 CE標示為歐洲聯盟 EU 所推行的一種產品標示 其目的為使各種產品 在歐盟的會員國之間能自由的流通 而不再需要個別申請認證 其所包含的檢驗項目包括電磁相容安全 健康 環境各方面的基本要求由於歐洲各國原先皆有各別自己國家的規範標準 因此初期法規標準的統合是較困難 要符合CE標示 首先要有歐市指令所訂定產品應符合的基本要求 例如玩具安全性是依照88 378 EEC指令 電磁相容性產品則是依照89 336 EEC 92 31 EEC和93 68 EEC指令2004年12月31日歐盟公佈新版EMC指令2004 108 EC 舊指令已於2007年7月20日廢止 設備可以銷售到2009年7月20日 37 歐洲標準的訂定 相關標準的解釋與訂定 則是由下列三個機構負責1 CEN歐洲標準委員會 2 CENELEC歐洲電工標準化委員會 3 ETSI歐洲電信標準委員會 會員國必須將歐市指令轉換成其國家法律 且應將歐洲標準轉換為其國家標準 如此在測試時 便可依循歐洲標準要求 38 向誰申請CE標示 很多想要取得CE標示的廠商 常常會問要像哪一個單位申請以取得CE標示 這是一個很有趣的問題 基本上並沒有任何一個歐盟機構負責核發CE標示 CE標示是依照模式A或模式B C或是其他的模式符合後 就可自行貼於產品外包裝上 因此CE標示並不需要向哪一個單位機構審核申請 而是只要符合所規定的模式要求就可以貼上 39 如何簽署符合聲明及CE標示的樣式 在CE標示黏貼前 必須先簽署一份符合聲明以作為宣告 此份符合聲明並沒有一定的制式格式基本的要求如下 1 儀器的描述 2 符合聲明之規範資料以及執行國家法令以確保儀器符合本指令之規定條文 3 簽字者的識別 以約束製造廠商或其授權代理人 4 如可適用 由認可驗證機構簽發之EC型式試驗證明的參考文件 40 CE標示圖案大小和尺寸規定說明 1 CE符合標示應包含如下之 CE 字母樣式 2 如有需要 上面之CE樣式英等比例縮小或放大 3 若某項設備亦受到其他包含CE符合標示說明的指令所規範時 則CE標示的附加表示該設備億符合其他指令的條款 4 如果這些指令中有單一或多數指令允許製造商在一般過度期間內選擇適用的安排 則產品之CE標示只表示其符合製造商所選用的指令 在此情況下 上述指令於歐體公報中所公佈的細則應於指令要求的文件 通知或說明中列出並隨附產品 5 CE標示其他成分的高度必須一致 不得少於5mm 41 標籤製作格式 42 43 歐洲市場EMC抽測檢查 44 日本VCCI的認證介紹 VCCI主要是日本的一個民間組織 其參考CISPR22訂定了資訊類產品測試的法規 並提供產品的符合認證發證VCCI是一種自願性的認證 並非國家強制性的認證要取的VCCI的認證並須先加入VCCI的會員繳交年費 45 VCCI標籤說明 ClassA類的產品標示ClassB類的產品標示 46 澳洲C tick的認證介紹 澳洲C tick是採取登錄認證的方式 產品必須在授權的檢驗單位取得測試報告 向澳洲的管制單位提出登錄即可澳洲的管制單位 ACA AustralianCommunicationsAuthority 授權檢驗單位 NATA認可實驗室或與澳洲有MRA之認證體系 如NVLAP 承認的實驗室Supplier申請C tick登錄時 不需持測試報告 47 C tick標籤說明 可使用下列任何一個號碼ACN Australiancompanynumber ARBN Australianregisteredbodynumber ABN Australianbusinessnumber 48 台灣BSMI的認證介紹 國內的EMC認證管制主要是由標準檢驗局 BSMI 負責 管制的電子產品在進入市場前必須取得BSMI的認證BSMI的認證管制分為商品驗證登錄 RPC 型式認可逐批檢驗 TA 符合性聲明 DoC 49 BSMI的認證標籤 驗證登錄的標籤型式認可的標籤符合性聲明的標籤 T3A001 D3A001 R3A001 50 2 EMC的測試方法介紹 EMI傳導測試 ConductionTest 150kHz 30MHz輻射測試 RadiationTest 30MHz 1000MHzEMS傳導耐受 ConductionSusceptibility 150kHz 80MHz輻射耐受 RadiationSusceptibility 80MHz 1000MHz 51 輻射最高測試頻率 目前歐洲及参考CISPR訂定的法規輻射最高的測試頻率為1000MHz美國FCC則是依照產品內所使用的最高頻率來規定 最高需測試到40GHz 52 傳導測試的結果 53 輻射測試的結果 54 各國EMC規格介紹 美國FCC Part15SubpartB 歐洲CE EN55022 日本VCCI台灣BSMI CNS13438 澳洲C Tick AS NZS3548已改成AS NZS CISPR22 規格差異說明目前整個EMI的規格分為美國與歐洲兩大類 日本 澳洲 台灣與歐洲所使用的EMI規格皆以國際標準CISPR22作為參考基礎 55 美國FCC Part15 RadiofrequencydevicesSubpartB UnintentionalradiatorSubpartC IntentionalradiatorPart18 Industrial scientific andmedicalequipmentPart22 PublicmobileservicesPart24 PersonalcommunicationsservicesPart90 PrivatelandmobileradioservicesPart95 Personalradioservices 56 歐洲EN EN55011 13 14 1 14 2 22 24 25IEC61000 4 2 6 4 5 6 8 11IEC61000 3 2 61000 3 3 57 國際CISPR CISPR為法語的縮寫為國際無線電干擾特別委員會其目的主要是針對各種電子與電氣設備所產生的干擾訂定相關的測試方法和限制值CISPR的構成成員包括IEC的各國委員會 歐洲廣播聯盟 IARO 國際廣播聯盟 UIR 等單位CISPR16訂定了相關的EMC基本量測方法與儀器設備的規格 58 CISPR的主要法規介紹 59 產品類別與各國EMI測試標準 60 產品類別與各國EMS測試標準 61 美國EMI限制值規格 62 歐洲EMI限制值規格 63 歐洲EMIAbsorbingClamp限制值規格 在30 300MHz的功率限制值 64 EMI測試場地 65 EMI測試方法說明 66 10M開放測試場地 67 開放場地的基本要求 開放 平坦的地形避免有建築物 電線 圍籬 樹木 地下電纜與輸送管等金屬接地平面或接地網低雜訊背景 68 開放測試場地接地面及無反射物 目前EMI要求的場地為開放測試場必須符合下列的要求 69 開放場地的背景雜訊 開放場地的背景雜訊愈低愈好 故大多選擇遠離都市的偏僻山區 70 開放場地有汽機車的背景雜訊 在開放測試場地若有汽機車經過時 可發現由於引擎造成的雜訊會涵蓋整個頻帶 71 3M電波暗室 72 常見電波暗室的規格 10mChamber 22x12x8m可作為EMIFinal及Pretest使用3mChamber 9x6x6m可作為EMIFinal及Pretest使用3mChamber 7x3x3m可作為EMSFinal及EMIPretest使用 73 電波暗室的背景雜訊 由於有完整的金屬屏蔽 故外界環境的雜訊不會存在於電波暗室內 74 AC電源傳導測試場地 75 干擾功率測試 測試配置 CISPR14 EN55014 76 吸收夾具的說明 吸收夾具是使用作為電源線的輻射雜訊量測 以取代一般開放場地的輻射量測 主要對家用電器電動工具和類似設備吸收夾具包括一個校正的電流轉換器和兩組鐵氧體環 其作用為能量的吸收和阻抗穩定 可隔離外部的雜訊源 77 週邊線擺置對輻射的差異 Adapter線遠離待測本體及靠近待測設備本體 78 週邊線擺置對輻射的差異 79 EMI桌上型設備輻射配置 80 輻射測試配置說明 1 交互連接的電纜懸掛接近皆地平面40cm必須在中央來回折疊 形成30到40cm長的綁束 2 I O電纜其不是連接到周邊必須在中央綁束 如果需要使用正確的終端阻抗 電纜的末端可以終端 全部的長不可超過1m 3 如果LISN是保留在輻射發射測試配置 則較佳的是裝在接地平面下和接地插座槽 4 手動操作裝置的電纜 例如鍵盤 滑鼠等必須如正常使用放置 5 被測試的EUT系統的非EUT元件 6 EUT的後面包括周邊必須和桌子的後面同一線並且切齊 7 不使用垂直導電平面 8 電源線懸掛在地板上且繞到插座上 81 EMI桌上型設備傳導配置 82 傳導測試配置說明 1 交互連接的電纜懸掛接近皆地平面40cm必須在中央來回折疊 形成30到40cm長的綁束 2 I O電纜其不是連接到周邊必須在中央綁束 如果需要使用正確的終端阻抗 電纜的末端可以終端 全部的長不可超過1m 3 EUT連接到一個LISN 沒有使用的LISN測量埠連接器必須以50 終端 LISN可以放在參考接地的上面或下面 1 所有其他的設備電源由另一個LISN提供 2 多個插座的延長線 可以使用作為非待測設備的多條電源線使用 3 LISN至少離最近的戴測設備機殼80cm 4 手動操作裝置的電纜 例如鍵盤 滑鼠等必須如正常使用放置 5 被測試的EUT系統的非EUT元件 6 EUT的後面包括周邊必須和桌子的後面同一線並且切齊 7 桌子的後面必須距40cm由一個垂直導體平面其是和接地平面搭接 83 歐洲EMS限制值規格 歐洲對EMS的要求如下靜電放電 ESD EN61000 4 2輻射免疫力 RS EN61000 4 3快速暫態叢訊 EFT EN61000 4 4雷擊突波