EMC标准与测试

.,EMC标准与测试,.,讲座内容,EMC介绍标准与测试原理典型案例IEC60601-1-2介绍,.,什么是EMC,.,定义,Electromagneticcompatibility(EMC，电磁兼容):Abilitytooperatein,andnotoverlycontributeto,anenvironmentofelectromagneticradiation.Whenthisgoalismet,allelectronicequipmentsoperatecorrectlyinoneanotherspresence.Electromagneticinterference(EMI，电磁骚扰):Electromagneticenergyemanatingfromonedevicecausingdegradedperformanceinanother.Electromagneticimmunity,orsusceptibility(EMS，电磁抗扰):Toleranceofthepresenceofelectromagneticenergy.,.,定义,EMC：ElectromagneticCompatibilityThecapabilityofelectricalandelectronicsystems,equipment,anddevicestooperateintheirintendedelectromagneticenvironmentwithinadefinedmarginofsafety,atthespecifiedlevelofperformance,withoutsufferingorcausingunacceptabledegradationasaresultofelectromagneticinterference.,.,EMC概述,EMC=EMI+EMS传导：通过电源网络、信号线等。辐射：通过空间电磁波。,.,EMC概述,EMISSION（EMI）：EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）IMMUNITY（EMS）EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）,.,医疗电子的EMC,产品标准：EN60601-1-2:2001产品标准引用基础标准取代EN60601-1-2:1993过渡期：2004年11月起草中的国标，基本等同采用EN60601-1-2:2001FDA的需求基本等同于EN60601-1-2:2001,.,发射,EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）,.,产品分类,分类依据：使用场地和预期用途。EN55011分类：CLASSA：不直接连接到公用和住宅电网（工业）CLASSB：直接连接到公用和住宅电网（家用）GROUP1：不直接利用电磁能量，如监护仪。GROUP2：直接利用电磁能量，如高频熔炉等。我公司产品：目前：CLASSAGROUP1（超声：CLASSB）趋势：CLASSBGROUP1限值：CLASSB=CLASSA-10dB,.,EMISSIONSLIMITS,.,检波方式,Peakdetector（峰值）Quasi-Peakdetector（准峰值）Averagedetector（平均值）对于连续波，三个测量值相同。时钟谐波。对于一定重复频率的脉冲，峰值准峰值和平均值电源开关电路的振铃，继电器接点，电机等。注意：均为包络检波,.,测量评判程序,.,辐射发射,.,测试Set-up,.,为什么要升降？,.,辐射测试10m开阔场,.,辐射测试3m暗室,.,测试规格,.,实际扫描图,.,宽带噪声,来源：开关电源DC/DC振铃数据线特征：山丘形随测量带宽的减小，读数减小准峰值较峰值低实例：见上图。,.,窄带噪声,来源：时钟及谐波高频振荡器、发射电路特征：细长形状不随测量带宽而变峰值准峰值平均值实例：见上图,.,6dB原则,宽带噪声的幅度低于窄带噪声6dB以下，则对总幅度的贡献可以忽略。抓住重点。接收机和环境噪声本底低于限值6dB，则对测试的影响可以忽略。预测试原则。C=(A2+B2),.,80/80原则,批量产品：80置信度下，80的样本通过，即可认为该批产品通过。测试不确定度：+/-45dB（信华，80%置信度）测试余量：建议大于4dB,.,辐射预测试近场探头,.,典型案例,DA8KMASIMO血氧DC/DC板整流二极管开关振铃引起38MHZ宽带噪声超标。主控板晶振布局靠近接插件，引起辐射扩散。数字接口屏的时钟线处理不完善，引起辐射超标。,.,相关因素,外部电缆时钟电路内部走线板卡安装方式，接地整机结构,.,振铃,.,传导发射,.,测试set-up,.,测试原理示意图,.,LISN的作用,LISN：LineImpedanceStabilizationNetwork（线路阻抗稳定网络），ArtificialMainsNetworks（人工电源网络）稳定相线和零线端的阻抗：50欧/50uH，提供测量基准。隔离外部干扰。,.,LISN实物及安装,.,测试规格,.,整流电路中的传导发射,.,LISN内部电路,.,测量模型,差模、共模分量都得以测量,.,共模形态的传导发射,.,共模电感,注意：减小共模电感的分布电容！采用多段工艺,.,典型的电源滤波器,X电容、Y电容、共模扼流圈、PE电感,.,扫描曲线,.,典型案例,NECLLCOR血氧板DC/DC转接板整流二极管振铃引起传导超标：16MHZ。共模电感分布电容过大，DA8K电源板传导余量不够。,.,相关因素,整机功耗供电电压AC/DC变换器整机各处的DC/DC变换器电池充电电路,.,发射,EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）,.,Harmonic：谐波电流,.,起源,.,测试原理,.,测试规格,.,voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）,.,测试规格,.,抗扰度测试,EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）,.,ESD：静电放电,.,实际应用中的ESD现象,电流回流路径为分布电容,.,测试set-up,.,测试set-up,.,放电电流波形,30A尖峰电流流过CPU部分的地线！,.,静电发生器等效电路,.,人体模型,半导体器件手册给出的ESD保护等级通常基于人体模型。,.,测试方法,接触放电可触及部位，如螺钉，金属板+/-2KV，+/4KV，+/6KV依次测试尖头空气放电不可直接触及部位，如塑料外壳的缝隙、插座孔等+/-2KV，+/4KV，+/8KV依次测试圆头耦合板放电垂直耦合板（VCP）、水平耦合板（HCP）模拟对装置附近的物体放电的影响电池供电设备每次放电后都必须确保电荷的泻放，如短暂接地或者通过470K泻放电阻。,.,测试规格,.,ESD与环境,.,典型案例,按键板前的铁板一体化参数板的血氧输入24C看门狗/复位电路5000按键板,.,相关因素,输入接口电路复位电路可编程逻辑器件PCB布板MOSFETPLL,.,EFT/B：电快速脉冲串,.,起源,.,测试波形,实际环境中出现的脉冲频率在10KHZ1MHZ，由于技术实现的原因，标准只规定到5KHZ。,.,测试set-up,干扰以共模的方式通过33nF电容引入,.,测试规格,.,干扰频谱,EFT/ESD干扰中包含频率极高的成分,.,典型案例,可编程逻辑器件复位电路监护参数ECG、SPO2、RESP,.,相关因素,一般来说，ESD敏感部分同样EFT敏感接地的金属外壳，是保证EFT性能的重要一环。电源输入端的滤波。,.,RS：辐射抗扰,.,实际环境中的辐射干扰,.,测试set-up,.,实际场地,.,测试规格,.,调制,医疗电子产品的调制频率规定为2Hz,.,SURGE：浪涌（雷击）,.,同步叠加,.,测试原理,.,测试波形,.,测试原理,.,