EMI测试项目及相关法规介绍

INTRODUCTIONOFEMI,PCEG電子R/DLabagency戴林軍2004年4月6日,电磁干扰现象,220VAC,为什么要“调”电路,信号畸变,不能达到预期的功能,信号本身失真反射损耗,串扰,地线、电源噪声,外界干扰（辐射、传导）,电磁兼容设计,信号完整性,何为EMI,EMI:ElectromagneticInterferenceElectromagneticenergyemanatingfromonedevicewhichcausesanotherdevicetohavedegradedperformance,电磁,干扰,引起EMI的三大要素,1.干扰源2.耦合路径3.敏感源,常见干扰源,雷电NEMP,脉冲电路,ESD,无线通信,感性负载通断,直流电机、变频调速器,电磁兼容标准,分析环境中的各种电磁干扰,分析设备受电磁干扰的机理,编成电磁兼容标准,保证各类电子设备的正常工作及良好的电磁环境,标准编号的识别,国际上常用EMI法规,ITE产品定义:1能对资料和电信消息进行录入,存储,显示,检索,传输,交换或控制;该设备可以配置一个和多个通常用于资讯传输的终端.2额定电压不超过600V.ClassB满足B级ITE骚扰限值的设备,主要在生活环境中使用,包括:-不在固定场所使用的设备,例如靠内置电池供电的便携式设备-靠电信网络供电的电信终端设备-个人计算机及相关辅助设备ClassA满足A级限值但不满足B级限值的设备,不限制其销售,但须在其相关使用说明中包含以下内容的声明:,声明此为A级产品,在生活环境中,该产品可能会造成无线电干扰.在这种情况下,可能需要用户对其干扰采取切实可行的措施.,ITEProductionClassificationInformationTechnologyEquipment,EMI法规的频率范围,EMI测量项目,辐射测量(RadiatedEmission)传导测量(ConductedEmission)谐波测量(Harmonics)电压闪烁测量(Flicker),RadiatedEmission辐射测量,我们为什么要进行辐射测试,电磁环境日益恶劣，各个国家都相应的制订了关于电子类产品的EMC法规。要取得相应的法规认证后产品才能在此国销售，所以。我们进行EMI测试的目的就是看产品是不是符合法规的要求。例如中国的CCC强制认证。,RadiatedEmission,当频率高于30MHz时，辐射变成主要的传播方式，由两种形式之辐射发射器：意图与非意图。意图发射器，例如广播以及雷达，会产生伴随其发射信号的干扰辐射。非意图发射器，例如PC，干扰主要是伴随其主要功能而产生。,EMITestProcess-RadiatedEmission-,RFAbsorbingMaterial,RFAmplifier,GroundReflectionPlane,toeliminatereflection,半无反射室实景,开阔场实景,1电波暗室Chamber7*4*3,适于产品开发阶段Debug测试和Pretest2吸波材料,吸收电磁波,减少反射3方形木桌,可以360度旋转(160*80*80)4接收天线,2G以下频率,在上下高度2m范围内分水平和垂直接收方向5E7405A频谱仪,测量频率为9KHz26.5GHz,注：1在过渡频率处应采用较低的限值。2在0.15MHz0.5MHz频率范围内，限值随频率的对数呈线性减小。,Limit,Enoughisasgoodasafeast,PeakDetect适合对连续的大信号进行测试Quasi-PeakDetect适合对Burst(脉冲)信号进行测试AverageDetect适合对噪声环境中连续波小幅度信号进行测试,三种检波方式,检波器将输入信号功率转换为输出视频电压对同一信号不同检波测试:PeakQPAverage,Allthatendswelliswell,检波器输出端电压始终能跟踪中频信号的峰值,及能跟踪包络中可能的最快变化;若所测的所有信号都处在极限Limit以下,则产品合格无需进一步测试.,PeakDetector,Quasi-PeaktestingismuchslowerthanPeaktesting.准峰值检波器充电速率比放电速率快得多,它是按照信号的重复频率对信号进行衡量,随着重复频率的增加,检波器没有时间充分放电,从而导致较高的输出电压.对于连续(CW)波,其与峰值检波效果一样,Quasi-PeakDetector,峰值检波信号通过其带宽远小于分辨带宽的滤波器,该滤波器对包络检波器输出端上的高频分量进行平均.,AverageDetector,分贝（dB）的概念,分贝的定义：分贝数=10lg(P2/P1)P2、P1是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数=20lg(V2/V1)电流增益的分贝数=20lg(I2/I1)使用分贝的好处是，用较小的坐标可以描述很宽的范围。由于在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝表示幅度，而用对数坐标轴表示频率更加方便。,防止电磁辐射的措施,最主要的是从设计阶段采用系统的设计方法，把系统的潜在的电磁兼容问题解决，这样成功率高，节约开发时间和成本：1.电路板的Layout方面考虑2.机构方面的技术措施对产品设计阶段不考虑，采用对样品的测试修改法，但这样可能增加成本，使产品的开发时间延长。,ConductedEmission传导测量,ConductedEmission,电磁能量可能以共模和差模方式传导。经由电源线，信号线，接地线，天线输入端和其它的低阻抗路径。在频率30MHz以下传导干扰可能性极高。高于此频率，传导干扰衰减很大，因此由其它方式来主导。,Therainoftearsisnecessarytotheharvestoflearning,Testlocation:ShieldingRoom(7*3*3)TestEquipments:EMCAnalyzer(E7405A9KHz26.5GHz)Receiver(ESCS309KHz2750MHz)LISN(EMCO4825/250ohm9KHz30MHz)TransientLimiter(Agilent11947A9KHz200MHz)TestStandard:CISPR22EN55022FCCPart15Scope:AppliestoITequipmentCoverthefrequencyrang9KHz40GHzDescribesmethodsofmeasurementStandardizeoperationconditiongivesInterpretationofresultgiveslimits,ConductionEmission,Twoheadsarebetterthanone,LISN(LineImpedanceStabilizationNetwork)LISN线性阻抗稳定网络,提供纯净电源,提取EUT产生之杂讯信号;由于电源端子传导发射的强度与电网的阻抗有关,因此为使测量具有唯一性,必须在特定的阻抗条件下测量,LISN就提供了此种环境.GB9254标准使用LISN为50ohm/50H.,TransientLimiter瞬态限制器,衰减尖峰信号,保护EMC测试仪器的输入端不受大的瞬态信号的损伤.接通或切断被测设备电源都可能引起LISN中产生大的尖峰信号.,接地金属板屏蔽室中接地金属板须有垂直接地板和水平接地板,受试设备要放置在接地金属板上进行实验,该金属板比被测设备边框大0.5m,最小尺寸为2m*2m.,onsecondthoughts,1悬垂电缆末端与水平接地平板距离不足40cm,又不能缩短至适宜长度,超长部分折叠成30cm40cm的线束;2电源线超长部分应在中心折叠成线束或缩短至适宜的长度;3EUT单独与一LISN相连,其他周边设备通过多插座电源板接至另一LISN,LISN与EUT的水平距离应为80cm;4带电周边设备之间相互距离为10cm,显示器可以直接放于控制器上面;5EUT及外设的后缘须与测试桌后缘切齐;6木桌后缘与垂直参考平面水平距离为40cm;,传导测试示意图,Thegrassisgreenerontheothersideofthehill,E7405A,ESCS30,ConductionEmissionTestSetup,Controlcomputer,Twoiscompany，butthreeisnone,EMI测试最小的PC架构:1个人电脑2键盘3视讯显示单元4对两种不同形式之I/O界面,(如串行并行口)各接一个外接周边5EUT专属之有特殊目的之周边,如鼠标榜摇感等,OurConductionTestArea,ConductionSetup,LISN,HarmonicsTest谐波测量,测试目的,测量设备在工作时向电网注入的电源高次谐波的强度。看其是否符合法规要求。,Whyarecurrentharmonicsaproblem?,1.Reductionoftheeffectivepowerfactorofaload*increaseofVAthereforehighercostfortheelectricity*highercostbasedonhigherratingofwires,connectors,filters,etc2.Distortionofthea.c.supplyvoltage*productsareaffectede.g.filtercapacitors,overheatingorreducedefficiencyofmotors3.EMCproblems*increasedharmonicscurrentintheneutralandprotectiveearth,HarmonicsSource,ThenonlinearloadEUTgeneratesaimpulsecurrent.OvertheresistorsR1avoltagedropinlinewiththeimpulsecurrentoccur.ThenonlinearimpulsecurrentisanemissionoftheEUT.LoadsonV2canbeinfluenced.,EUT,V2,R2,R2,V1,R1,Vac,Non-LinerLoads,voltage,Non-sinusoidale.g.:switch-modepowersupplyincomputer,printer,televisionetc,current,Non-sinusoidale.g.:switch-modepowersupply,Withdiodebridgeetc,IEC61000-3-2ScopeProductFamilyStandard,Powerrange-230Vrmssingleorthreephase.Forsystemvoltageslessthan220V(linetoneutral),thelimitshavenotyetbeenconsidered-Irmsmaximum16A-50Hz/60HzMeasurements-measurementharmonicsfrom2ndto40th,MeasurementStandard,IEC61000-4-7DefinitionofthemeasurementequipmentandmeasurementprocedureguideIEC61000-3-2Testconditionandlimitsforproductfamilies,Equipmentclasses,ClassA:GeneralpurposesandbalancesthreephaseequipmentClassB:PortablestoolsClassC:LightingequipmentClassD:PC、PCsmonitorandTVIfthepowerlevelofaclassDdevicedropsbelow75W,noharmonicscurrentlimitsareappliedandtheresultwillalwaysshowpass.,TestConditionsHarmonics,Testconditionsspecifiedin61000-3-2:.TV.Audioamplifiers.Washingmachines.Microwaveovens.Lampdimmers,PassorfailCriteria,Theaveragevaluefortheindividualharmoniccurrent,takenovertheentiretestobservationperiodshallbelessthanorequaltotheapplicationlimits.Foreachharmonicsorder,all1.5ssmoothedharmoniccurrentvaluesshallbelessthanorequalto150%oftheapplicationlimits.,FlickerandVoltageFluctuationTest电压闪烁测量,Whyareflickeraproblem?,FlickeringlightscreatesstressintheworkplacepersonalsafetyVoltagefluctuationcandisruptotherproductsconnectedtothesamephase.,测试目的,测量EUT引起的电网电压变化。电压变化用两个指标表示：电压波动和闪烁。电压波动指标反映了突然的较大的电压变化程度，闪烁指标反映了一段时间内连续的电压变化情况。,FlickerSource,Voltagevariationsinlowvoltagenetworkaregeneratedfromcyclicalvariationofloadsconnectedtothelowvoltagenetwork.Thepowerconsumptionofsuchloadschangesandthereforethecurrent.Thevoltagedropacrossthepowerlineimpedancechangeswiththefluctuatingcurrent.Variationinvoltageamplitudecausechangesinthelightoutputofanyfilamentlamps.,Loadvariation,Lamp,Vchange,ImpedancedU,Generator,Ugen,Example,AutomaticturnOn/Offcontrolssuchasthermostats,timer-kitchenappliances-spaceheaters-airconditioners-copiers-laserprinters,LightenVariationHumanInfluences,a.c.,u,VoltagechangesRepetitionrate,Filamentlamp60W,Humanperceptionofflicker50%ofhumanaredisturbed,Standard:Flicker,IEC61000-4-15d-measurementandinstrumentationsIEC61000-3-3-