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1、深圳市拓科锐科技有限公司深圳市拓科锐科技有限公司EMCEMC基础培训基础培训Fall 2006TEKTRONIX CONFIDENTIAL 电磁兼容是什么？电磁兼容是什么？ 电磁兼容即EMC。其通俗的解释是：电气装置或系统在共同的电磁环境条件下，既不受电磁环境的影响，也不会给环境以这种影响。换句话说就是它不会因为周边的电磁环境而导致性能降低、功能丧失或损坏，也不会在周边环境中产生过量的电磁能量，以致影响周边设备的正常工作。 从上面可以看出电磁兼容（EMC）是分为两方面的，一方面是产品本身对外界的一个干扰，我们称之为骚扰（EMI）；另一方面 是外面对产品的干扰，我们称之为抗扰（EMS）。 电磁兼

2、容之抗扰度电磁兼容之抗扰度EMSEMS静电放电抗扰度试验IEC 6100042射频电磁场辐射抗扰度试验IEC 6100043电快速瞬变脉冲群抗扰度试验IEC 6100044雷击浪涌抗扰度试验IEC 6100045射频场感应的传导抗扰度试验IEC 6100046电压跌落和短时中断抗扰度试验IEC 61000411/34 静电放电抗扰度试验静电放电抗扰度试验w静电放电： 具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。w静电放电的后果： 1.直接通过能量交换引起半导体器件损坏； 2.放电所引起的近场电场和磁场的变化造成设备误动作。w依据标准： IEC61000-4-2 标准规定电气和电子设

3、备遭受直接来自操作者和对邻近物体的静电放电时的抗扰度要求和试验方法，还规定了不同环境和安装条件下试验等级的范围和试验程序。IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定的静电放电电流波形标准规定的静电放电电流波形IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定的测试电压等级标准规定的测试电压等级接触放电空气放电等级试验电压/KV等级试验电压/KV121224243638484151）“”是开放等级，该等级须在专用设备的规范中加以规定，如果规定了高于表格中的电压，则可能需要专用的试验设备。 IEC61000-4-2 IEC61000-4-2标准规定静电放电的环境要求标准规定静电

4、放电的环境要求1、实验室的条件 目的：为了使环境参数对试验结果的影响减至最小 气候条件： 环境温度：1535 相对湿度：30%60% 大气压力：86kPa106kPa 电磁环境条件：实验室的电磁环境不应影响试验结果IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定静电放电的环境要求标准规定静电放电的环境要求 2、实验室的配置 实验室的地面应设置接地参考平面，它应是一种最小厚度为0.25mm的铜或铝的金属薄板，其他金属材料虽可使用但它们至少有0.65mm的厚度。 接地参考平面的最小尺寸为1平方米，实际尺寸取决于受试设备或耦合板之外0.5m，并将它与保护接地系统相连。 受试设备与实验室墙壁和

5、其他金属性结构之间的距离最小1m。 耦合板应采用和接地参考平面相同的金属和厚度，而且经过每端设置一个470kohm的电阻电缆与接地参考平面连接，当电缆置于接地参考平面上时，这些电阻应能耐受住放电电压且具有良好的绝缘，以避免对接地参考平面的短路。 台式设备图台式设备图 落地式设备图落地式设备图IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定静电放电的实验方法标准规定静电放电的实验方法静电放电测试直接放电间接放电水平耦合放电 垂直耦合放电接触放电空气放电IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定静电放电的实验方法标准规定静电放电的实验方法 接触放电： 用尖枪头直接接触受试设备

6、进行放电，放电部位为受试设备表面所有的金属部件。放电形式为连续放电，正负极性各做十次的放电，放电间隔时间为1s。 空气放电： 用圆枪头尽可能快的接近并触及受试设备（不要造成机械损伤）。放电部位为除去接触放电的所有部位，每次放电之后，应将静电放电发生器的放电电机从受试设备移开，然后重新触发发生器，进行新的单次放电，这个程序应当重复直到放电完成为止。正负极性各做十次的放电。IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定静电放电的实验方法标准规定静电放电的实验方法 注意： 原则上凡是可以用接触放电进行试验的地方，一律用接触放电的方法进行放电。空气放电则用在不能使用接触放电的场合中。 为了确

7、定故障的临界点，试验电压应从最小值到选定的试验电压值逐渐增加。 为改善试验结果的重复性和可比性，放电电极要求垂直于放电表面。 放电点通过以20次/s或以上放电重复率来进行试探的方法选取敏感点。IEC61000-4-2IEC61000-4-2标准规定静电放电的实验方法标准规定静电放电的实验方法 间接放电 离受试设备0.1m的距离，对耦合板用接触放电的方式进行放电，放电形式为连续放电，正负极性各做十次的放电，放电间隔时间为1s。 注意: 受试设备每侧都要做测试。 垂直耦合测试，是对垂直边的中心放电。 电快速瞬变脉冲群模拟试验器电快速瞬变脉冲群模拟试验器w模拟现象： 主要模拟电子设备对来自继电器、接

8、触器等在切换电感性负载时在电源线、控制线和信号线上干扰的抗扰性。国外理解为成群的脉冲对结电容充电，积累到一定程度后引起设备故障。w脉冲群特点： 成群出现的窄脉冲，脉冲的重复频率较高，上升沿陡峭，单个脉冲的持续时间短暂，幅度达到KV级。w依据标准：IEC61000-4-4 IEC61000-4-4IEC61000-4-4标准规定脉冲群的环境要求标准规定脉冲群的环境要求1、实验室的条件目的：为了使环境参数对试验结果的影响减至最小。气候条件： 环境温度：1535 相对湿度：30%60% 大气压力：86kPa106kPa电磁环境条件：实验室的电磁环境不应影响试验结果。 IEC61000-4-4 IEC

9、61000-4-4标准规定脉冲群的环境要求标准规定脉冲群的环境要求 2、实验室的配置受试设备应该放置在接地参考平面上，并用厚度为0.1m的绝缘支座与之隔开。受试设备为台式设备，则受试设备应放置在接地参考平面上方0.8m处。接地参考平面应为一块厚度不小于0.25mm的金属板（铜或铝）；也可以使用其他的金属材料，但它们的厚度至少应为0.65mm。接地平面的最小尺寸为1m1m。其实际尺寸取决于受试设备的尺寸。接地参考平面的各边至少应比受试设备超出0.1m。 IEC61000-4-4 IEC61000-4-4标准规定脉冲群的环境要求标准规定脉冲群的环境要求接地参考平面应与保护地相连接。受试设备应该按照

10、设备安装规范进行布置和连接，以满足它的功能要求。在使用耦合夹时，除了位于耦合夹和受试设备下方的接地平面外，耦合板和所有其他导电性结构之间的最小距离是0.5m。耦合装置和受试设备之间的信号线和电源线的长度应不大于1m。如果超过1m，那么超出的部分应该收拢在一起形成一个直径为0.4m的扁平线圈并放置在接地参考平面上方0.1m处。 IEC61000-4-4 IEC61000-4-4标准规定脉冲群的试验方法标准规定脉冲群的试验方法干扰形式：共模干扰这里的共模干扰指的是电源线或通讯线对接地参考平面的共模。电压施加时间：1s 正负极性都要施加。施加对象：L1L2L3NPEL1、L2、L3、N、PE同时施加

11、。（注）注意：当EUT电源有地线时，地对地的实验也要做。 IEC61000-4-4 IEC61000-4-4标准规定脉冲群的试验方法标准规定脉冲群的试验方法 IEC61000-4-4 IEC61000-4-4标准规定脉冲群的试验方法标准规定脉冲群的试验方法 电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别从试验的波形上来说 1.电快速脉冲群是5/50ns的三角波，而高频噪声是方波。 脉冲群波形图 高频噪声波形图 电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别 2.高频噪声模拟发生器的脉冲在时间上均匀分布；而电快速瞬变脉冲群则是成群出现。从干扰的施加方式来说 电

12、快速瞬变脉冲群只有对地共模干扰；而高频噪声有共模干扰和差模干扰两种，只需将高频噪声的N线与PE线短接即可进行差模干扰的测试。从干扰的施加频率来说 电快速瞬变脉冲群频率范围为0.5K1000kHz；高频噪声频率范围10100Hz。在同电压的情况下，高频噪声主要以单个大能量波形来干扰EUT；脉冲群以频率来干扰EUT。他们的实验结果类似。 电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别电快速瞬变脉冲群和高频噪声的区别从放电开关来说 电快速瞬变脉冲群发生器是用高压高频电子开关进行放电的；而高频噪声发生器是用水银继电器来进行放电的从对试品测试结果来说 以模拟电路为主的系统，由于电快速瞬变脉冲群在单位时间内拥有较多的脉

13、冲群，对模拟电路存在一个干扰能量的积蓄过程，因此产生失误的机会比高频噪声模拟发生器要更高一些。反之，对数字系统来说，由于高频噪声模拟发生器产生的脉冲前沿更加陡峭，因此在较低的脉冲电压作用下，就可能引起被试设备出错。 雷击浪涌抗扰度试验雷击浪涌抗扰度试验w模拟现象： 主要模拟电子设备在不同环境和安装条件下可能遇到的雷击或开关切换过程中所造成的电压和电流浪涌。w依据标准：IEC61000-4-5 标准为评定设备的电源线、输入/输出线，以及通信线路在遭受到高能量脉冲干扰时的抗干扰能力建立一个共同依据。 IEC61000-4-5IEC61000-4-5标准规定雷击浪涌的试验方法标准规定雷击浪涌的试验方

14、法根据产品的实际使用和安装条件，以及试验打算达到目的来确定试验的配置（包括改变波形发生器的信号源内阻的电阻）。根据产品的使用情况来确定试验等级。 试验等级说明使用等级电源非对称的、长距离工作的线路对称工作的线路短距离的数据线（注1）线-线间线-地间线-线间线-地间线-线间线-地间线-线间线-地间0不测试不测试不测试不测试不测试不测试不测试不测试1不测试0.5不测试0.5不测试0.5不测试不测试20.51.00.51.0不测试1.0不测试0.531.02.01.02.0（注3）不测试2.0（注3）不测试不测试42.04.0(注3)2.04.0(注3)不测试2.0（注3）不测试不测试5注2注22.

15、04.0(注3)不测试4.0(注3)不测试不测试X IEC61000-4-5 IEC61000-4-5标准规定雷击浪涌的试验方法标准规定雷击浪涌的试验方法确定在被试设备上需要试验的部位（包括电源、输入和输出等）。在每个选定的部位上，正负极性的干扰要各加5次，每次雷击浪涌的重复率为1次/min。如果被试品由交流电源供电，还要考虑干扰波是不是需要与电源的若干相位点相同步。如无特殊规定，则要求干扰波同步在电源波形的过零点和正负峰值点上。试验中必须考虑被试设备的非线性在电流-电压转换特性，因此试验电压应该是逐步增加到产品标准所规定的电平值。浪涌要加在线-线或线-地之间，如要进行的是线-地试验，且无特殊

16、规定，则试验电压要依次加在每一根线与地之间，但要注意的是，有时综合波发生器要同时测2根或多根线对地情形，这时脉冲持续间可减小些。 IEC61000-4-5IEC61000-4-5标准规定雷击浪涌的试验方法标准规定雷击浪涌的试验方法电压跌落、短时中断抗扰度试验电压跌落、短时中断抗扰度试验w模拟现象： 主要模拟电气和电子设备电压瞬时跌落、短时中断和电压渐变的抗扰度试验。w依据标准：IEC61000-4-11/34 标准规定了与低压供电网连接的电气和电子设备对电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验方法和优选的试验等级范围。 标准适用于额定输入电流每相不超过16A/大于16A的电气和电子设备。 标准

17、不适用于直流网络或400Hz交流网络相连接的电气和电子设备。 电压跌落、短时中断的说明电压跌落、短时中断的说明 1、电压瞬时跌落： 在电气系统某一点的电压突然下降，经历了半个周期到几秒钟的短暂持续期后恢复正常。 2、 电压短时中断： 供电电压消失一段时间，一般不超过1秒钟。短时中断可认为是100%幅值的瞬时跌落。 IEC61000-4-11/34IEC61000-4-11/34标准规定电压跌落、短时中断的试验方法标准规定电压跌落、短时中断的试验方法 IEC61000-4-11/34IEC61000-4-11/34标准规定电压跌落、短时中断的试验方法标准规定电压跌落、短时中断的试验方法对电压瞬时

18、跌落和短时中断试验，应由试验等级和持续时间进行若干组合，每个组合进行三次试验，两次试验之间的最小时间间隔为10s。电压的突变一般发生在0 和180 处。当有关产品委员会或产品标准认为相位的变化对试品骚扰有特殊意义，则试验通常在一些关键性角度处进行。优选的关键角度是0 、45 、90 、135 、180 、225 、270 、315 和360 。对三相试验，一般是对每个单相逐相进行试验。在某些情况下（如三相电表和三相电源设备）则必须三相同时进行试验。应采用三套设备同步进行试验。 射频场感应的传导抗扰度试验射频场感应的传导抗扰度试验w模拟现象： 对于频率较低（9KHz80MHz）的射频信号，由于其

19、波长较长，相对之下比一般设备的尺寸要长得多，但与设备的引线（包括电源线及其延续户外架空线；以及通信线和接口电缆）的尺寸相当，这样，这些引线就可以用为被动天线通过传导方式将射频信号以电压和电流形式在设备内部形成干扰 。w依据标准：IEC61000-4-6 标准的目的主要是建立了一个评估射频感应的传导抗扰度性能的公共参考，为有关产品的专业技术委员会或用户和制造商提供一个基本参考。 IEC61000-4-6IEC61000-4-6标准规定标准规定射频场感应的传导抗扰度射频场感应的传导抗扰度试验方法试验方法在9KHz150KHz频率范围内，对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰不要求测量。在150K

20、Hz80MHz频率范围内，对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰的抗扰度试验应根据设备和电缆最终安装时所处电磁环境按下面的表格选择相应的试验等级。 IEC61000-4-6IEC61000-4-6标准规定标准规定射频场感应的传导抗扰度射频场感应的传导抗扰度试验方法试验方法CDN法 标准推荐首先选择CDN进行射频传导抗扰度测试。CDN可以应用于大多数类型的电缆。 IEC61000-4-6IEC61000-4-6标准规定标准规定射频场感应的传导抗扰度射频场感应的传导抗扰度试验方法试验方法 IEC61000-4-6IEC61000-4-6标准规定标准规定射频场感应的传导抗扰度射频场感应的传导抗扰度

21、试验方法试验方法注意： 受试设备应放在参考地平面上面0.1m高的绝缘支架上。所有与被测设备连接的电缆应放置于地参考平面上方至少30mm的高度上，并且被测设备距任何金属物体至少0.5m以上。使用了CDN的情况下，它们与被测设备之间的距离应在0.1m0.3m之间，并与参考接地板相连。对于被测设备的其他接地端子也应通过CDN与参考接地板相连。根据要求设置试验电平的等级，扫频范围从150KHz80MHz，用1KHz正弦波调幅，调制度为80%调制干扰信号电平。频率递增扫频时，步进尺寸不应超过先前频率值的1%。在每个频率，幅度调制驻留时间应不低于被测设备运行和响应时间（0.5s） 射频电磁场辐射抗扰度试验

22、射频电磁场辐射抗扰度试验w模拟现象： 射频电磁场辐射试验用来模拟设备遭受射频辐射干扰的情形，尤其是模拟设备操作、维修和安全检查人员在使用移动电话时可能对设备带来的影响。其他如无线电台、电视发射台、移动无线电发射机、各种工业电磁辐射源，以及电焊机、可控硅整流器、荧光灯在工作时也会对设备产生辐射现象。其辐射频率在80MHz6GHz；试验场强在1V/m10V/m，（今后会扩展到30V/m）。w依据标准：IEC61000-4-3 标准的目的主要是建立电气、电子设备受到射频电磁场辐射时的性能评定依据。 IEC61000-4-3IEC61000-4-3标准规定标准规定射频电磁场辐射抗扰度射频电磁场辐射抗扰

23、度试验设备试验设备电波暗室，这是标准所规定优先选用的试验场地。要求电波暗室有合适的尺寸，能维持被试品以足够空间的均匀场域，必要时可在电波暗室里安装一些吸收材料来削弱室内的反射情况，维护场的均匀性。另有一间辅助屏蔽室，用于安放场强发生设备（信号发生器、功率放大器）、监视设备、和对被试品的操控设备。射频信号发生器，要能够覆盖相关的试验频段（按标准要求，上限频率应能达到1GHz以上），能以1kHz的正弦波进行幅度调制，调幅深度达到80%。并具有以1.5103十倍频程/秒或更低的速率自动扫频的能力。信号发生器应有手动设置的功能。 IEC61000-4-3IEC61000-4-3标准规定标准规定射频电磁

24、场辐射抗扰度射频电磁场辐射抗扰度试验设备试验设备功率放大器，用于放大未调制和已调制的信号，并提供天线建立电磁场，使之达到所需等级。目前已能做到用单个放大器来覆盖80MHz1000MHz的频率范围。放大器产生的谐波和失真电平应比载波电平至少低15dB。发射天线，用以产生所需的电磁场。在标准所规定的80MHz1000MHz频段内一般要用两种形式的天线（分别是双锥天线和对数周期天线。前者的使用频率为20MHz300MHz，后者为200MHz1000MHz）。但目前已经有能覆盖80MHz1000MHz全频段的复合天线可供使用，对数周期天线。对于1GHz6GHz的频率范围，则要采用角锥喇叭天线和双脊波导

25、天线来产生极化磁场。 IEC61000-4-3IEC61000-4-3标准规定标准规定射频电磁场辐射抗扰度射频电磁场辐射抗扰度试验设备试验设备监视水平和垂直极化的场强探头（或各向同性的监视天线）。用以监视被试设备这一边的射频辐射电磁场强度。其置于被测电磁场中的前置放大和光电转换部分要有足够的抗干扰能力，再通过一根光纤电缆与室外指示器连接。用于记录功率电平的场强测试设备。通过场强测试设备可进一步控制信号发生器送到功率放大器的信号幅度，最终使加在被试品上的场强维持稳定。值得注意的是，要保证场强测试设备有足够的抗干扰能力。 IEC61000-4-3IEC61000-4-3标准规定标准规定射频电磁场辐

26、射抗扰度射频电磁场辐射抗扰度试验布置试验布置 EMS EMS抗扰度测试结果的判定抗扰度测试结果的判定 若有关专业标准化技术委员会或产品技术规范没有给出不同的技术要求，试验结果应该按受试设备的运行条件和功能规范有四个等级： A等级：在技术要求限值内性能正常； B等级：功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复； C等级：功能或性能暂时降低或丧失，但需操作者干预或 系统复位； D等级：因设备（元件）或软件损坏，或数据丢失而造成不能自行恢复到正常状态的功能降低或丧失。 电磁兼容之干扰电磁兼容之干扰EMIEMI传导干扰试验CISPR相关标准辐射发射试验CISPR相关标准 传导干扰试验传导干扰试验测量对象

27、在这个实验中，注入电源的骚扰电压多是来自半导体整流电路、时基电路、视频电路的传导骚扰电压。测量的频率默认是9kHz-30MHz,测试的电压是受试设备电源相线和中线分别对参考地的非对称（共模）电压。测量环境 测量应该在屏蔽室内进行，受试设备放在0.8m高的非金属实验台上，其前面板与墙的距离是0.8m，落地式设备直接防在地上，如果是金属壳体，应该放在12mm 的绝缘垫上。规定各距离可以保持设备与屏蔽墙的寄生电容，使测量有可重性。 传导干扰测试布置及试验方法传导干扰测试布置及试验方法 传导干扰测试布置及试验方法传导干扰测试布置及试验方法 上图是用全兼容测试进行EUT的传导EMI全兼容测试的连接方法。EMI接收机为系统的核心设备，LISN将电源净化，送到EUT，并将EUT产生的骚扰传送到EMI接收机。测试前，需正确设置EMI接收机，包括带宽，频率范围，LISN补偿及限值线等。假如所有EMI信号在限值线下，说明产品通过EMI测试。否则，对超标的信号作准峰值测量。 测量过程： 将受试设备与人工电源网络相联接，受试设备以0.8m距离与人工电源网络连接，将多余的电源线按0.3-0.4m的长度以往返平行的方式捆成一束，在正常工作的条件下进行测量，如果初