电磁兼容标准和测试整改PPT课件

.,1,电磁兼容标准和测试整改,沙斐北京交通大学抗电磁干扰研究中心,.,2,什么是电磁兼容？,电磁兼容（EMC-ElectromagneticCompatibility）是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰的问题。即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气的器件、电路、设备或系统，都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。,.,3,构成干扰三要素,EUT,EUT,骚扰源,传输途径,敏感设备,空间辐射的电磁波导线传导的电压电流,任何电子电气设备都可能是骚扰源，也可能是敏感设备。骚扰源也包括雷电、静电等自然骚扰源。骚扰源可以是有用的功能性信号，也可以是无信息的电磁噪声。,.,4,设备的电磁兼容性（EMC）,设备的发射特性（EMI）设备向外部发射电磁骚扰的特性。设备的抗扰度（IMUNITY）（敏感度EMS）设备抵抗外部入侵的电磁骚扰的能力，设备越敏感，抗扰度越差。只有设备的EMI和EMS都符合要求了，才能说设备的EMC合格了。,.,5,设备常见的EMI项（4项）,辐射发射RE-通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。传导发射CE（其中包括功率，喀呖声）-通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。谐波-设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。电压波动和闪烁-设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。设备类型举例-信息技术、工科医、家用电器、音视频设备、医用设备、变频设备等。,.,6,设备常见的EMS项（7项）,辐射抗扰度RS-对空间骚扰电磁波的抗扰度。传导抗扰度CS-对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。静电放电ESD-对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。电快速瞬变脉冲群EFT-对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。浪涌-对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。电压暂降、短时中断和电压变化-对供电电源变化的抗扰度。工频磁场-对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度。,.,7,电磁兼容测试-诊断（预）测试,产品在研发阶段、生产线上的质量控制测试、送权威实验室检测之前进行的预测试、送检产品不合格后的整改测试。调查是否存在电磁兼容问题和产生的原因，确定产生骚扰和被干扰的具体部位，在采取抑制措施后有否改进。并不要求完全按标准在正规实验室中进行。,.,8,电磁兼容测试-符合性（一致性）测试,根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出的要求。产品在定型和进人市场之前必须进行符合性（一致性）测试，国家产品强制认证制度（3C认证）规定的电磁兼容测试就是属于符合性测试。,.,9,国际电磁兼容标准和规范,目前国际上有权威性的电磁兼容标准和从事EMC标准制订工作的专业委员会有：国际电工委员会：CISPR标准和IEC标准（TC77）国际标准化组织：ISO标准国际电信联盟：ITU标准欧共体：EN标准(CENELEC)和ETS标准(ETSI)德国：VDE标准美国：FCC标准和军用标准MIL-STD日本：VCCI标准这些标准正在逐步走向国际统一。,.,10,国内电磁兼容标准和规范,我国已经制订了100多个民用电磁兼容标准GB，军用部门制定了军标GJB。不少行业还制定了准对本行业产品的电磁兼容标准行标。通信行业例如YD/T1312（无线通信设备)医疗行业例如YY0505（医用设备）铁道行业例如TB/T3073（铁路信号设备）,.,11,几种电气电子产品的电磁兼容国家标准,国标GB9254信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法；国标GB/T17618信息技术设备抗扰度限值和测量方法；国标GB4343家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值；国标GB4343.2电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第2部分：抗扰度；国标GB13837声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法；国标GB/T9383声音和电视广播接收机及有关设备抗扰度限值和测量方法,.,12,医用电气设备的电磁兼容标准,YY0505-2012(IEC60601-1-2：2004)医用电气设备第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容要求和试验GB9706.1-1995医用电气设备第1部分：安全通用要求(IEC60601-1:1988+A11991),.,13,YY0505-2005引用的发射标准,GB9254信息技术设备无线电骚扰特性限值和测量方法；GB4824工、科、医（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法；GB4343.1电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第一部分：发射；GB17743电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法；GB17625.1谐波电流发射限值的测试；GB17625.2电压波动和闪烁的限值的测试。,.,14,YY0505-2005引用的抗扰度标准,GB17626.2静电放电（ESD）抗扰度试验；GB17626.3辐射（射频）电磁场抗扰度试验；GB17626.4电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验；GB17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验；GB17626.6对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；GB17626.8工频磁场抗扰度试验；GB17626.11电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验。,.,15,变频器和PLC设备的电磁兼容标准,GB/T12668.3(IEC/EN61800-3：2004)可调速电气传动系统第三部分产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法抗扰度：p.53表11,p.55表12发射：p.67表14p.81表22IEC61131-2：2007可编程控制器PLC第二部分设备要求和测试抗扰度：p.71表32p.74表35发射：p.68表29,.,16,变频器和PLC设备的EMC测试项,EMI：辐射发射RE传导发射CE谐波EMS：辐射抗扰度RS传导抗扰度CS静电放电ESD电快速瞬变脉冲群EFT浪涌电源低频端抗扰度：电压暂降、短时中断和电压变化，换相缺口，谐波输入，输入频率变化，输入电压不平衡,.,17,三C认证（ChinaCompulsoryCertification）,2001年国家建立了强制性产品认证制度，并公布了首批进行强制性认证的产品目录，涉及9大类别的132种产品。自2003年5月1日起上述产品必须经国家指定的认证机构认证，在安全和电磁兼容性检测合格后取得证书和三C标志（CCC），方可出厂销售、进口和在经营活动中使用。,.,18,国家质量监督检验检疫总局(质检总局),1、国家标准化管理委员会（标准委）全国无线电干扰标准化技术委员会（CISPR）全国电磁兼容标准化技术委员会（IEC/TC77）有关产品的专业标准化技术委员会2、国家认证认可监督管理委员会（认监委）中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认证机构技术委员会中国质量认证中心（CQC）实验室技术委员会20个专业委员会,.,19,强制性产品的EMC认证CQC实验室认可/资质认定CNASCNAS-CL01检测和校准实验室能力认可准则CNAS-CL16实验室认可准则在电磁兼容检测实验室的应用说明,.,20,标准的内容,测量场地-开阔场地、半电波暗室、全电波暗室、屏蔽室、TEMCELL、G-TEMCELL、混响室等。EUT的配置和工作状态代表实际中的典型应用情况，EUT发射最大或最敏感。测量仪器和设备测量接收机、频谱分析仪以及天线、人工电源网络（LISN）、功率吸收钳、耦合去耦网络（CDN）等。测量方法测量布置、试验程序、注意事项。数据处理和试验报告试验结果、不确定度。,.,21,限值：1、EMI测试限值（频域值）峰值准峰值有效值平均值；辐射发射用场强或功率表示，传导发射用电压电流或功率表示。所有频率点的测试结果必须低于限值才能判合格。2、EMS测试限值用试验等级和性能判据表示。试验等级所加骚扰的严酷程度；性能判据加入骚扰后EUT的反映。测试结果必须满足限值要求的试验等级和性能判据才能判合格。,.,22,性能判据可分为四级,A：EUT工作完全正常；B：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，但当骚扰去除后可自行恢复；C：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，骚扰源去除后不能自行恢复，必须依靠操作人员的介入，例如“复位”（不包括技术人员进行的硬件维修和软件得装）方可恢复；D：EUT的元器件损坏，数据丢失、软件故障等。,.,23,标准分类,基础标准(BasicStandards)CISPR16-2(GB/T6113.2)无线电骚扰和抗扰度测量方法IEC61000-4-1（GB/T17626.1）电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论通用标准(GenericStandards)A类(工业环境)B类(居民区、商业区及轻工业环境)产品类标准(Product-FamilyStandards)信息技术设备,家用电器/电动工具,工、科、医设备,声音和电视广播接收机、医疗器械等。产品标准(DedicatedProductStandards),.,24,基础标准规定了：测量场地、EUT的配置和工作状态、测量仪器和设备、测量方法、数据处理和试验报告等内容，但不包括限值。通用标准、产品类标准和产品标准是以基础标准为依据制定的，并根据产品的属性和使用情况规定了限值。测试时选择适当标准的顺序：产品标准产品类标准通用标准。,.,25,标准制订的原则：1、科学、合理、实用、便于操作。2、保证测试结果的可重复性、一致性、精确性。GB/T6113.1规定的频率段范围A频段9150kHz；B频段0.1530MHz；C频段30300MHz；D频段3001000MHz；E频段-1GHz以上,.,26,为什么要了解骚扰的波形和频谱？,EMC标准的骚扰限值是按频率规定的；EMC设计是以骚扰频率为依据的。了解骚扰的波形有助于骚扰源的定位和抑制。模拟信号的波形和频谱。数字信号的波形和频谱。脉冲信号（浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等）的产生原因、波形和频谱。,.,27,如何获取骚扰的波形和频谱？,任何电信号都可以通过傅里叶变换求得其频谱函数，式中f(t)是电信号的时域波形函数，F()为该信号的频谱函数，是角频率=2f，f为频率。把电信号送入示波器可看时域波形，送入频谱仪可看该信号的频谱。,.,28,如何获取骚扰的波形和频谱？,任何电信号都可以通过傅里叶变换求得其频谱函数，式中f(t)是电信号的时域波形函数，F()为该信号的频谱函数，是角频率=2f，f为频率。把电信号送入示波器可看时域波形，送入频谱仪可看该信号的频谱。,.,29,模拟信号的波形和频谱（窄带信号）,.,30,数字和脉冲信号的波形和频谱（宽带信号）,数字信号、浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等的波形和频谱。矩形数字信号的频谱,.,31,梯形数字信号的频谱,.,32,八种脉冲信号频谱的比较,.,33,信息技术设备的工作信号一般是梯形信号，具有很宽的频带，能量主要集中在低频部分，高频部分能量随频率升高逐渐下降。从电磁兼容角度应该考虑的最高频率为：fmax=1/tr1020fPRtr:脉冲的上升沿时间,fPR:脉冲的重复频率或时钟频率。脉冲的前沿越陡峭或脉冲的重复频率越高，则脉冲包含的高频能量越大。,.,34,雷电和浪涌的模拟波形,开路电压1.2/50s绝缘跳火器件试验短路电流8/20s导电不跳火器件试验CCITT波形10/700s通信设备试验,.,35,雷电和浪涌模拟波形的频谱分析,雷电和浪涌波形是脉冲信号，具有很宽的频带。能量主要集中在低频部分，高频部分能量随频率升高逐渐下降，最高频率也可用fmax=1/tr来估算。但是由于浪涌的脉冲强度（幅度x宽度）很大，能量很高，因此电磁兼容应该考虑的最高频率还应进一步提高，约在：300KHz10MHz。,.,36,电快速瞬变脉冲群模拟波形的频谱分析,EFT包含很多高频成分，电磁兼容应该考虑的最高频率可达60600MHz。,.,37,静电放电模拟波形的频谱分析,瞬态放电电流包含很多高频成分，电磁兼容应该考虑的最高频率可达3001000MHz。,.,38,切断电感负载产生的脉冲噪声,.,39,有刷电机、继电器、电磁阀、高压点火线圈等都是电感负载。都可能产生电快速瞬变脉冲群和振铃浪涌。pip继电器端驱动线中的骚扰波形,.,40,如开关是晶闸管，关断时没有空气放电，不产生EFT，但仍然会产生振铃浪涌。开关电源线中的骚扰,.,41,DC-AC逆变器的干扰,DC-AC逆变器，输入300V以上直流，输出三相10KHz的PWM调制波，功率100W供大功率三相交流驱动电机。直流供电母线上有IGBT的关断浪涌和续流二极管的恢复浪涌。PWM调制波输出具有高频谐波成分。,.,42,逆变器的磁场辐射,.,43,正弦波外其他波形都具有一定的频带，特别是脉冲波形具有相当宽的频带，所以骚扰的强度一般都是针对频率而言的。在测量骚扰强度时骚扰通过各种探头、天线等传感器输入到干扰测量仪中。干扰测量仪调谐到所需测量频率,得出的结果即为该频率的骚扰强度。骚扰强度习惯上以等效正弦电压有效值表示,所谓“等效”，是输入等幅正弦波使其指示值和骚扰指示值相同，则该正弦电压的有效值即为所测骚扰的强度。实际运用时干扰测量仪只要经过校准就可以直接测量骚扰,无需每次都输入比较用的正弦波。由于两者等效,正弦波的计量单位就可以直接用于骚扰强度。,.,44,电磁兼容常用测量单位,骚扰的电压单位常用V,电场强度单位常用V/m,功率常用mW。如用分贝表示则采用如下公式，式中U为电压，E为电场强度，P为功率。,.,45,测量单位-分贝(dB),分贝的定义：分贝数10lg,P2,P1,P1、P2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,.,46,用分贝表示的物理量,电压：用1V、1mV、1V为参考（例如：1V=0dBV）则单位为：dBV、dBmV、dBV等，,电流：用1A、1mA、1A为参考，则：dBA、dBmA、dBA,场强：用1V/m、1V/m为参考，则：dBV/m、dBV/m等，,功率：用1W、1mW为参考，则：dBW、dBm等，,.,47,干扰测量仪测到的是端口的电压,如加上所用测量天线的天线系数即为被测骚扰的场强：由于干扰测量系统的阻抗都是标准规定的,一般为50,所以电压和功率也可互相转换如下：,.,48,骚扰的辐射发射测试（9KHz18GHz）,30MHz18GHz，测量电场E。#1GHz以下，开阔场地或半电波暗室，半自由空间。#1GHz以上，全电波暗室，模拟自由空间。#替代法测量，可用开阔场地、半电波暗室或全电波暗室，测量结果用发射功率表示。9KHz30MHz，测量磁场H。#EUT较小，放在大磁环天线（LLA）中，测量骚扰磁场的感应电流。#EUT较大，采用远天线法，用单小环在规定距离测量骚扰的磁场强度。,.,49,设备的骚扰发射方式和接收方式,在考察骚扰通过空间的传输途径进行相互干扰时，电子电气设备可以等效成磁场天线和电场天线。这些天线既可以向周围空间发射骚扰电磁波，在空间产生的总场强是这些等效天线发射的场强的矢量迭加，即考虑幅度、相位、方向后的迭加；也可以接收周围空间的骚扰电磁波，从而引起干扰。磁场天线电场天线,.,50,设备的等效磁场天线,所有信号回路和供电环路都构成磁场天线。磁场天线辐射的电磁波可以通过机箱孔缝漏泄到周围空间去。周围空间的电磁波也可以通过机箱孔缝漏泄到内部的磁场天线中产生感应电动势。,.,51,设备的等效不对称振子电场天线,电场天线的一部分是外部连接线，包括信号线、控制线、I/O线、电源线等。电场天线的另一部分包括PCB板的地线、散热片、金属支撑架、机箱等。机箱本来是起屏蔽作用的，此时却变成了电场天线的一部分，一起参与辐射发射。,.,52,台式计算机标准配置的RE测量结果外接电缆和机箱构成的电场发射天线标准配置加打印机电缆的RE测量结果外接电缆和机箱构成的电场接收天线e=El(有效长度）,.,53,30MHz1000MHz的辐射发射测试,适用标准：GB9254信息技术设备，GB4824工、科、医（ISM）射频设备，GB13837声音和电视广播接收机，YY0505医用电气设备，IEC61800-3可调速电力驱动系统（变频器）IEC61131-2可编程控制器PLC（p.68,表29)其他相关标准。,.,54,30MHz1000MHz辐射发射测试的布置,.,55,场地：开阔场地或半电波暗室；木桌，o.8米高；转台，360度旋转；测量距离3、10米；天线14米移动；天线垂直极化和水平极化测试；宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50匹配传输系统；准峰值限值，峰值测量；骚扰测量仪特性。,.,56,场地要求-半自由空间,.,57,开阔场地至少应该在椭圆范围内没有任何可能反射电磁波的物体。EUT和天线放置于椭圆的两个焦点上，骚扰测量仪则放在椭圆外。测试桌、天线塔都应是非金属的。地面应铺设金属板或金属栅网，板或网的连接处不应有电不连续点，孔、缝直径应小于0.1，为拟测试的最高频率的波长，对于频率为1GHz，孔、缝直径应小于30mm。开阔场的环境噪声越小越好，至少应比标准规定的EUT骚扰限值低6dB。,.,58,EUT发出的电磁波将在各个金属面上发生反射和多次反射，到达接收天线的场强是直达波和所有这些反射波的矢量和，因此情况十分复杂，天线或EUT的位置稍有变化，测量结果就会有很大的不同。屏蔽室相当于一个矩形波导谐振腔，存在很多谐振频率，如果被测辐射源的频率恰好等于屏蔽室的固有谐振频率，则引起谐振，幅值加大，从而带来很大的测量误差。在屏蔽室内测量EMI常可能获得高达2030dB的误差。,.,59,金属板产生反射的原因是金属板的波阻抗比空气的波阻抗小得多，电磁波由空气入射到金属板时由于阻抗不匹配而产生反射。吸波材料夹在空气和金属板之间，使波阻抗逐渐过渡从而减小反射。吸波材料通常用泡沫尖劈型介质材料，在碳胶液中渗透碳，使其尖端的波阻抗等于空气波阻抗，然后逐渐减小。由于渗了碳，吸波材料可以把进入内部的电磁波以热量形式耗散。尖壁长度越长，频率越高，吸波性能就越好。一般长度为l的尖劈材料，其能够吸收的最低频率的波长为l4。为了缩短尖劈长度，节省所占空间，同时又能保持其低频吸收性能，常在尖劈后面放铁氧体瓦，做成组合式吸波材料。目前30MHz1000MHz的电波暗室可以完全用铁氧体瓦作吸波材料，不需任何泡沫尖劈材料。在1000MHz以上，仍需应用组合式吸波材料。,.,60,我室1982年成立。2001年由中国实验室国家认可委员会（CNAS）正式批准为“国家认可实验室”。电波暗室1992年建成，2006年重建，均为自行设计。,.,61,归一化场地衰减NSA4dB,.,62,空间辐射的电磁波,天线的近场由“束缚场”和“感应场”迭加而成，比较复杂。束缚场-完全依赖源而存在，且随距离衰减很快。感应场-根据麦克斯韦方程，由变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场。天线的远场基本上是感应场，比较简单，并以电磁波的方式向远处传播，。近场和远场的边界是/2。,.,63,近场与远场的比较,.,64,.,65,近场和远场测试的比较,一般在远场使用大天线进行符合性测试，误差小、一致性好、重复性高。在近场使用各类小探头进行诊断性测试，有利于骚扰的定位。远场条件下的测试距离d：a)d/2,如EUT被看作是偶极子天线，则误差为3dB。b)d，可看作是平面波，如EUT被看作是偶极子天线，则误差为0.5dB。c)d2D2/，D为EUT的最大尺寸，该条件仅适用于D的情况。,.,66,B级ITE10m法限值与3m限值的转换Ef/d，E1/E2=d1/d2,.,67,测试距离起止点的考虑,由测试距离误差引起的场强误差，由下式可见，高频影响大。Ef/d2.d+1/d.f因此终止点放在对数周期天线的顶端比较合适。如果天线上已有天线中心的标记，则终止点放在天线中心的标记处。测试距离起点应是EUT的边界，由于转台要转动，EUT应尽量在转台中心布置。,.,68,.,69,接收天线高度14m移动的原因,直达波和反射波之间有相位差，与天线高度有关，当接收天线在14m之间移动时，接收到的场强也以驻波方式变化，波峰和波谷间的高度差约为/4，因此可以保证在30MHz仍能找到最大场强。,.,70,测量时应把天线水平放置测水平极化分量，垂直放置测垂直极化分量。垂直放置时天线的最低端离地应大于25cm,以免影响天线的性能。整个测试系统是同轴传输系统，应该保持阻抗匹配，即天线的阻扰、同轴电缆的特性阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等，一般为50。阻抗不匹配将引起反射，形成驻波，从而影响读数的准确性。,.,71,分布电容和分布电感,任何二金属间都存在分布电容和电感：,.,72,各种传输线的分布参数,.,73,分布参数是固有的特性参数，只与二金属的物理尺寸、相对位置有关。实际设备中各种元器件、传输线、机箱间都有分布参数，是造成EMC问题的主要原因，但分布参数很难计算和测量，因此EMC分析有一定难度。,.,74,传输线的分布参数,传输线构成的环路面积越小，分布电感越小，分布电容越大，即特性阻抗越小。传输线越粗，越宽，分布电感越小，分布电容越大，即特性阻抗越小。分布参数本身很小，仅nH/m,pF/m数量级。集中参数器件来源于分布参数。分布参数在高频时有效，低频时不起作用。f10kHzL和C起主要作用，f1m，d应符合远场条件，EUT在X、Y、Z方向上分别旋转360度，找最大值。在30MHz1GHz频段，测量天线A可采用半波振子天线，也可采用宽带天线，但替代天线B则必须用半波振子天线。1GHz18GHz都用线性极化的喇叭天线。,.,104,替代法的校准应在水平极化和垂直极化状态进行。校准时发射天线B与测量天线A平行放置，对于每个频率点，都要记录发射天线的输入功率和测量接收机的接收电压的关系曲线，找出校准系数K（f）。以后测试时可直接将测到的最大骚扰电压加校准系数K（f），得到壳体辐射功率，不必再做替代试验。,.,105,9KHz30MHz的磁场辐射发射测试,适用标准：GB4824工、科、医（ISM）射频设备，GB17743电气照明，GB9254信息技术设备，其他相关标准。,.,106,9KHz30MHz的磁场辐射发射测试,2m的LLA可测量的最大尺寸为1.6m；EUT的磁场辐射强度等效于标准天线的辐射强度；测量结果用大环上的磁感应电流dB(A)表示,.,107,大环天线的校准,.,108,远天线法的辐射磁场测量,使用直径0.6m的单小环天线，垂直地面放置，最低部高于地面1m（典型值），测量距离3m。测量得到的是环天线处的磁场的水平分量，但是由于测量处于近场条件，地面又有反射，所以测量所得的值仍然反映了EUT的水平和垂直偶极距的情况。,.,109,9KHz30MHz的有源天线,环天线（磁场）单鞭天线（电场）,.,110,0.1530MHz传导连续骚扰测试,适用标准：GB9254信息技术设备；GB4343.1家用电器和电动工具；GB4824工、科、医（ISM）射频设备；GB13837声音和电视广播接收机；GB17743电气照明；YY0505医用电气设备；IEC61800-3可调速电力驱动系统（变频器）；IEC61131-2可编程控制器PLC；其他相关标准。,.,111,测量频率0.1530MHz，测量在屏蔽室内进行；测量时需要在电网和EUT之间插入人工电源网络（LISN或AMN），作用是隔离电网和EUT和提供一个稳定的阻抗。,.,112,50V型AMN,50/50H（即50电阻和50H电感并联，测量频率为150KHz30MHz）50/50H+5（50和50H加5的并联，测量频率为9KHz150KHz）50/5H+1（50和5H加1的并联，测量频率为150KHz100MHz）测量的是线-地的共模电压，但可同时反映共模和差模骚扰。,.,113,150的型AMN,150（测量频率为150KHz30MHz）。测量相线零线间的对称骚扰电压（差模）测量线地间的不对称骚扰电压（共模）,.,114,台式设备的传导骚扰测量布置图,.,115,分布参数对测试的影响,测试布置、线缆连接、人体等都可能通过分布参数影响测试的准确度。,.,116,0.1530MHz传导断续骚扰喀呖声测试,适用标准：GB4343.1家用电器和电动工具，其他相关标准。,.,117,断续骚扰喀呖声测试,判断是否喀呖声，根据喀呖声率确定喀呖声限值Lg；按“上四分位法”判断产品是否合格。,.,118,.,119,连续骚扰的功率测试,适用标准：GB4343.1家用电器和电动工具；GB13837声音和电视广播接收机；其他相关标准。,.,120,连续骚扰的功率测试,.,121,吸收钳法测到的是连接被测电缆的等效共模源的骚扰功率，用50标准信号源的功率dB(pW)表示。用吸收钳法来评价EUT全部辐射能力的限制条件是：EUT尺寸/4、30300MHz频率段、单电缆连接。由于被测电缆相当于辐射天线，所以测试时人应远离测试装置，吸收钳和测量接收机之间的连接电缆最好也套上磁环。,.,122,测试应在屏蔽室内进行，电源线长度应大于6m，即大于30MHz的半波长加上吸收钳的长度。对于每一个测试频率点，吸收钳都应沿着电源线移动，找出最大值，因为共模电流在导线上是以驻波形式出现的。功率吸收钳测量系统应事前进行校准，得到修正因子频率曲线。,.,123,功率吸收钳的校准布置,.,124,谐波电流发射限值的测试GB17625.1,EUT的供电电源S要求为纯净电源，本身产生的谐波很小。EUT产生的谐波电流由分流器Zm取样，送入谐波分析仪M进行测量；取样装置（电流取样或电压取样）不影响EUT的正常工作。一般测到第19次谐波；EUT开关电源瞬时（10s）之内产生的谐波可不作考虑。,.,125,三相设备的测试布置,.,126,谐波测量方法,1、频域测量方法单个频点测量例如选频电压表，频谱分析仪。2、时域测量方法-离散傅里叶变换DFT方法，即把时域波形通过FFT计算，得到频谱。该方法快速、准确，用数字芯片即可完成，设备结构简单，体积小。标准推荐用此方法。,.,127,FFT分析仪的结构图,.,128,标准要求能测量到40次谐波，2KHz，谐波分析仪除谐波外还可测谐间波到9KHz。为避免频率混叠，前置9KHz以下低通滤波器。FFT把窗口作为一个周期，对此周期性信号进行傅里叶变换。标准规定窗口内包含10个完整的50Hz基波波形，长度为200ms，所以傅里叶变换得到的频谱谱线间隔为5Hz，有足够的精度。从而保证了电源电压波动时的谐波测量和谐间波的测量。,.,129,标准规定窗口为矩形，保证了50Hz基波的谐波是5Hz的整数倍，可从FFT频谱图中得到。同步脉冲保证了窗口前沿和后沿的准确性。A/D变换器的取样率为5KHz，一个窗口1000点。,.,130,FFT的数学公式,.,131,.,132,178Hz通信信号和3次5次谐波的频谱,.,133,分群处理,根据FFT计算的结果，可得到频谱图，谱线间隔为5Hz，谱线包括50Hz基波、高次谐波和各种谐间波。例如图为178Hz通信信号和3次5次谐波的频谱图。由图可见，在谐波和谐间波谱线的二侧都可能存在一些有相当能量的谱线，如果用频域的方法测量，选频表有一定的带宽，把中心频率和带宽内的谱线的能量都包含进去，作为该中心频率的测量值。因此对FFT的频谱图，也应引入“分群”的概念，把谱线归纳成“群”或“子群”。,.,134,谐波群谐波谱线和前后5根谱线构成谐波群。,.,135,谐波子群-谐波谱线和前后1根谱线构成谐波子群。,.,136,平滑滤波,在窗口内如果供电电压有波动，则各次谐波也会波动，从而在谐波谱线二侧产生新的谱线（类似调幅波频谱），构成谐波群或谐波子群。例如5次谐波波动时的谐波群。谐波群或谐波子群应通过平滑滤波器，得到的平滑值把中心频率和群内谱线的能量都包含进去了，作为该中心频率的测量值。,.,137,5次谐波较大波动时的谐波群,.,138,5次谐波较小波动时的谐波子群,.,139,平滑通过时间常数为1.5秒的一阶数字低通滤波器,.,140,可与限值比较的谐波电流测量值的表达方法,每个窗口得到的各次谐波群或子群需通过平滑（1.5秒低通滤波器，类似于骚扰测量仪的指标：电表机械时间常数）获得各次谐波的1.5s平滑有效值谐波电流（这样处理把电源波动的因素考虑进去了）。该值应不大于相应限值的150%。计算在整个观察周期内所有窗口的平滑值的算术平均值。推荐采用15个连续窗口（200ms/窗口），即3秒更新一次。该值可用于与限值比较，应不大于相应限值。,.,141,试验的观察周期-表4,.,142,设备的分类A,B,C,D,.,143,限值,.,144,B类设备的限值：应不超过表1限值的1.5倍（便携设备的限值有所放宽）。,.,145,.,146,对称控制设备电流波形在正负二个半周相同。一般偶次谐波远小于奇次谐波。非对称控制设备电流波形在正负二个半周不相同。偶次谐波不能忽略。C和D类设备限值的建立需要功率因素、基波电流和有功功率，应由制造商提供。如需通过测量获得则：1、每个窗口内的有功输入功率也需通过平滑，得到平滑有功输入功率。2、计算在整个观察周期内所有窗口的平滑值的最大值。该值可用于计算限值。,.,147,新老版本的主要差别,新版：50Hz，10个基波周期/窗口，平滑滤波器参数=8.012，=7.012。老版：50Hz，16个基波周期/窗口，平滑滤波器参数=5.206，=4.206。,.,148,电压波动和闪烁的限值的测试GB17625.2,电压波动反映突然的较大的电压变化程度，闪烁反映一段时间内连续的电压变化情况。,.,149,短期闪烁（Pst）：在10分钟内估算出的闪烁危害度，标准要求Pst1;长期闪烁（Plt）：2小时内相继发生的Pst值，估算出的闪烁危害程度，,.,150,抗扰度试验标准,GB17626.2静电放电（ESD）抗扰度试验；GB17626.3辐射（射频）电磁场抗扰度试验；GB17626.4电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验；GB17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验；GB17626.6对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；GB17626.8工频磁场抗扰度试验；GB17626.11电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验。GB17626.12振荡波抗扰度试验。,.,151,辐射电磁场抗扰度试验GB17626.3,载波频率为801000MHz，调制信号为1kHz，调幅度为80%；测试在电波暗室中进行，地面上铺设吸波材料,.,152,.,153,射频场感应传导骚扰抗扰度试验GB17626.6,载波频率为150KHz80MHz，幅度调制信号为1KHz正弦波，调幅度80%。骚扰信号通过CDN、电流夹钳、电磁夹钳以共模方式耦合到EUT。,.,154,如果是屏蔽电缆，骚扰电流注入到电缆的屏蔽层上，如果是非屏蔽电缆，骚扰信号直接注入到各条线上。标准规定CDN由EUT端口视入的共模阻抗应为150。,.,155,静电放电抗扰度试验GB17626.2,.,156,.,157,电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB17626.4,.,158,.,159,.,160,浪涌（冲击）抗扰度试验GB17626.5,.,161,.,162,振荡波抗扰度试验GB17626.12,.,163,电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB17626.11,.,164,工频磁场抗扰度试验GB17626.8,.,165,脉冲磁场抗扰度试验,.,166,军用标准中的基本标准,GJB151A军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求GJB152A军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量现行有效版本为A版本，1997年颁布实施，等效采用美军标MIL-STD-461D/462D。GJB151A规定了”要求与极限值”，GJB152A规定了”测量方法”。,.,167,军用标准中的顶层标准,GJB1389A-2005“系统电磁兼容性要求”（等效采用美军标MIL-STD-464A)标准对系统电磁兼容性提出了14项要求：安全裕度、系统内电磁兼容性、外部射频电磁环境、雷电、电磁脉冲、分系统和设备电磁干扰、静电电荷控制、电磁辐射危害、全寿命期电磁环境效应控制、电搭接、外部接地、防信息泄漏、发射控制（EMCON）、频谱兼容性管理。标准规定了对这些要求的验证方法，符合性应通过系统、分系统和设备级试验、分析或其组合来验证，但试验是验证的主要手段。,.,168,军用标准和民用标准的比较,因为军用设备和分系统与民用产品所处的电磁环境和使用的条件不同，所以电磁兼容标准也有较大不同。差异表现在检测环境、受试设备的布置和工况、检测设备、检测方法等要求不尽相同。,.,169,GJB151A/152A-97的测试项目,1）CE10125Hz10kHz电源线传导发射2）CE10210kHz10MHz电源线传导发射3）CE10610kHz40GHz天线端子传导发射4）CE107电源线尖峰信号（时域）传导发射5）CS10125Hz50kHz电源线传导敏感度6）CS10315kHz10GHz天线端子互调传导敏感度7）CS10425Hz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度8）CS10525Hz20GHz天线端子交调传导敏感度9）CS106电源线尖峰信号传导敏感度10）CS10950Hz100kHz壳体电流传导敏感度,11）CS11410kHz400MHz电缆束注入传导敏感度12）CS115电缆束注入脉冲激励传导敏感度13）CS11610kHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度14）RE10125Hz100kHz磁场辐射发射15）RE10210kHz18GHz电场辐射发射16）RE10310kHz40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射17）RS10125Hz100kHz磁场辐射敏感度18）RS10310kHz40GHz电场辐射敏感度19）RS105瞬变电磁场辐射敏感度,.,170,电源线测试5项,1）CE10125Hz10kHz电源线传导发射用电流钳，共模接收2）CE10210kHz10MHz电源线传导发射用人工电源网LISN（50/50H+5），共模接收。4）CE107电源线尖峰信号（时域）传导发射用电流钳或电压探头，共模接收，存储示波器显示波形。5）CS10125Hz50kHz电源线传导敏感度用耦合变压器串接在电源线中，把正弦波骚扰差模加入电源。9）CS106电源线尖峰信号传导敏感度尖峰信号直接串联或并联，以差模方式加入电源线中。,.,171,电缆线测试3项,11）CS11410kHz400MHz电缆束注入传导敏感度用电流注入探头，共模加入1kHz、占空比50%脉冲调制波。12）CS115电缆束注入脉冲激励传导敏感度用电流注入探头，共模加入脉冲信号。13）CS11610kHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度用电流注入探头，共模加入阻尼正弦瞬变信号。,.,172,空间电磁场测试6项,14）RE10125Hz100kHz磁场辐射发射用133mm小环天线在70mm处接收。15）RE10210kHz18GHz电场辐射发射用鞭状天线，双锥天线，双脊喇叭天线在1mm处接收。16）RE10310kHz40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射远场条件，用鞭状天线，双锥天线，双脊喇叭天线，和喇叭天线接收。17）RS10125Hz100kHz磁场辐射敏感度用小环天线(120mm)，近距离(50mm)发射正弦波。18）RS10310kHz40GHz电场辐射敏感度用鞭状天线，双锥天线，双脊喇叭天线，和喇叭天线，发射1kHz，占空比50%脉冲调制波。19）RS105瞬变电磁场辐射敏感度瞬变单脉冲输入到GTEM小室。,.,173,天线端子测试4项，壳体测试1项,3）CE10610kHz40GHz天线端子传导发射6）CS10315kHz10GHz天线端子互调传导敏感度7）CS10425Hz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度8）CS10525Hz20GHz天线端子交调传导敏感度9）CS106电源线尖峰信号传导敏感度尖峰信号直接加在壳体二端,.,174,军标和民标辐射发射测试的比较,GB9254信息技术设备-30MHz1GHz辐射发射场地：开阔场地或半电波暗室；木桌，o.8米高；转台，360度旋转；测量距离3、10米；天线14米移动；天线垂直极化和水平极化测试；准峰值限值，峰值测量；,GJB151A/152A-RE10210kHz18GHz电场辐射发射屏蔽室+吸波材料；试验桌上铺接地平板；不需转台；测量距离1米；天线高度1.2米，不需移动；鞭状天线垂直极化，双锥天线和双脊喇叭天线垂直极化和水平极化；峰值限值，峰值测量。,.,175,测试故障诊断流程与整改措施,.,176,辐射发射不合格的诊断,判断不合格的主要原因：磁场天线？电场天线？大致位置？插拔电源线或电缆线法电流钳法磁场探头法电场探头法电场扫描仪,.,177,传导发射不合格的诊断,电流判断法例如用电流钳套在单根电源线上，观测电源的电流波形。电压判断法例如用示波器的探头接在电源的高、低电位端，观测电源的电压波形。如电源电压较高，可用高压探头。,.,178,抗扰度不合格的诊断,查找：问题出现点到骚扰施加点的骚扰传输途径。应注意：1、有时问题出现点不一定是故障发生点，而是故障发生后出现的衍生问题。2、骚扰传输途径不等同于工作信号的途径。使用：模拟源、电压探头、电流探头、电场探头、磁场探头、电流钳、匹配网络、示波器、频谱仪。,.,179,确定频谱上的超标频率：属于那种信号？由电路哪一部分发出？测量骚扰波形，与工作电路的波形比较。超标频率很可能不是工作信号的主频率，而是工作信号的谐波，或是其他的杂波。超标频率包含的能量不一定比其他频率强，但更满足发射条件，更容易发射。采取措施后原有的超标频率压下了，但别的频率可能冒出来超标了。,测试中常见测试频谱超标的定位,.,180,辐射发射或抗扰度不合格的整改,磁场天线改善机箱屏蔽；非金属机箱则改善PCB板和电路的设计。尽量减小环路面积。尽量减小有用信号(模拟、数字）的高次谐波成分,去除电磁噪声。电场天线电缆上加铁氧体磁环；端口加滤波和去耦电路；采用屏蔽电缆和连接器；改进产品内部结构的设计与布置。采用地环路干扰抑制方法。,.,181,采用地环路干扰的抑制方法：采用平衡电路隔离变压器共模扼流圈光电耦合器光纤传输,.,182,平衡传输技术-设备之间的信号传输从不平衡方式改变为平衡传输方式并与隔离技术结合，可进一步抑制地环路干扰。具体作法可以是传输线中的两条线都不接地，对地平衡，发送端和接收端都采用平衡差分电路，这样两条线上的共模电流对地是平衡的，因此在负载端不能转变成差模电压而干扰设备的正常工作。,.,183,隔离技术在传输线上插入隔离变压器或光电耦合器，它们只能传输有用的差模信号，不能传输共模信号，用于切断地环路干扰光电耦合器重量轻、体积小，响应速度快，又可传输直流和低频信号，因此，已广泛应用于数字信号的传输中。,.,184,地环路干扰的抑制,采用平衡电路RS-422100Mb/s100m,.,185,.,186,.,187,传导发射或抗扰度不合格的整改,1.电源端口加滤波器，注意选择合适的滤波器和正确的安装方法。2.改善开关电源的设计。(详见“开关电源的骚扰抑制方法”)3.信号线上传导骚扰的抑制方法同“电场天线”，但应选择频率较低的抑制器件。4.注意被测线是否和其他强干扰线贴近？,.,188,电源滤波器的正确安装,滤波器的安装直接影响到滤波性能。滤波器应该安装在机箱入口处。金属外壳和屏蔽机箱紧密搭接，搭接面积越大越好，以保证良好的低阻抗接地通道。滤波器的输入和输出线要最大限度地相互隔离，不能靠近和平行走线。滤波器的输入线贴近机箱边缘布设，远离其他信号线。,.,189,例：开关电源的EMC设计,环路1和2差模辐射和传导；V5通过分布电容Ci和Cd产生的共模辐射；V5和V6上的反向浪涌；脉冲变压器漏磁。,.,190,开关电源的输入输出端加共模和差模滤波器；合理布置元器件，（A是输入端整流器，B是辘入端滤波电容（电解电容器）,C是脉冲变压器，D是开关管。E是愉出端整流二极管，F是辙出端滤波电容器，G是交流输人端滤波器）。,.,191,开关电源的骚扰抑制方法,减小分布电容Ci和Cd；V5和V6上加吸收回路；,.,192,触发脉冲的防干扰输入电路,.,193,采用屏蔽措施：#脉冲变压器做磁屏蔽防止磁场漏泄。#整个开关电源可用多孔金属壳屏蔽起来，引线处使用穿心电容，接缝处焊接，或用螺丝固定，注意螺丝间距要短。,.,194,布线时应注意：#尽量减小高频环路的面积，各个环路互不靠近或重迭，缩短高频信号线。#不要把开关电源的输入交流电源线和输出直流电源线靠在一起，更不能捆扎在一起。#输出直流电源线最好用双绞线，至少应紧靠在一起走线。#开关电源的输入输出电源线应尽可能远离电路中的信号线。,.,195,抑制浪涌和雷电干扰的原则,雷电具有很大的能量，首先应考虑避免雷击，或者使雷电的能量能以适当的方式安全泄放，以保障人身安全和设备不被烧毁。由于雷电脉冲包含高频成份，能量已被抑制在安全线以下的雷电波进入设备后，仍有可能对电路产生干扰，因此应对设备进行良好的电磁兼容设计。,.,196,浪涌抑制器件,系统中的信号线、电源线上都可能由于感应雷的作用而产生浪涌高压脉冲，对此我们必须采用适当的浪涌抑制器件。常用的浪涌抑制器件有气体放电管、硅雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻和固态瞬变电压抑制器SSTVS,.,197,气体放电管,响应时间约为100ns，有残留尖峰。优点是能承受很高的冲击电流，大于20kA，几十微秒。缺点是放电时呈短路状态，浪涌过后仍延续一段时间，直到电源下半周才恢复，这对内部电路的正常工作是不利的。只能用在交流电源上，如用在直流电源上则放电后可能无法恢复。使用时最好串联一个限制后续电流的电阻。,.,198,硅雪崩二极管,原理是电压钳位，响应时间小于1ns。优点：与放电短路方式