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电磁兼容测试概述XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电磁兼容测试技术培训计划Part1培训目标:XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd了解电磁兼容性概念的由来和历史发展理解电磁兼容性、电磁干扰的定义了解电磁兼容测试的内容电磁兼容性概念的由来与历史发展一、国外发展历史(1)理论基础和早期探索(19世纪末-20世纪初)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd1864年,麦克斯韦提出电磁场理论,预言电磁波存在,为EMC研究奠定理论基础。1888年,通赫兹过实验验证电磁波,进一步推动电磁学发展。1881年,希维赛德发表《论干扰》,首次系统探讨电磁干扰问题。1889年,英国邮电部门研究通信干扰问题,表明电磁干扰对通信领域已产生实际影响。1887年柏林电气协会成立“全部干扰问题委员会”,开始有组织地研究电磁干扰。1934年,国际无线电干扰特别委员会(CISPR)成立,专注于干扰测量与限值。电磁兼容性概念的由来与历史发展一、国外发展历史(2)军事需求与工程化应用(20世纪中期)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd二战期间,德国1944年制定首个电磁兼容规范VDE0878,美国1945年颁布军用标准JAN-I-225。这些规范的制定标志着EMC技术开始进入工程化应用阶段。20世纪60年代起,美、苏、英等国家军事部门建立较完善的电磁兼容实验室、分析中心。这些实验室和中心的建立为深入研究电磁干扰问题提供了实验平台。核爆炸电磁脉冲(EMP)的研究凸显了EMC的重要性,EMP研究推动了电磁屏蔽、抗干扰等技术的发展。电磁兼容性概念的由来与历史发展一、国外发展历史(3)国际标准化与法规强制(20世纪后期)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd1934年,CISPR成立后,持续开展电磁干扰测量与限值研究。1980年代后,国际电工委员会(IEC)等组织不断完善EMC标准体系。美国联邦通信委员会(FCC)出台民用设备规范,限制电子设备的电磁辐射。FCC规范的实施不仅保障了美国本土的电磁环境,也对全球电子设备制造商产生了深远影响。欧盟通过89/336/EEC等指令,强制要求产品符合EMC标准并加贴CE标志。这些指令的实施促进了欧洲各国在EMC标准上的统一。电磁兼容性概念的由来与历史发展一、国外发展历史(4)现代数字技术驱动(21世纪以来)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd高频数字设备广泛应用,加剧电磁环境复杂性。数字设备的高速开关动作和复杂信号处理产生了大量电磁干扰。欧洲2014年发布新版EMC指令(2014/30/EU),强化市场准入要求。新指令的实施不仅提高了产品的市场准入门槛,也促进了企业对EMC技术的重视和投入。IEC更新61000系列标准,覆盖传导干扰、辐射敏感度等新问题。新版标准的发布及时跟上了技术发展的步伐。电磁兼容性概念的由来与历史发展二、国内发展历史(1)起步阶段(20世纪80年代前)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd中国早期EMC研究主要集中在军事领域,民用领域关注较少。军事领域的研究为后续EMC技术发展积累了初步经验。早期国家标准主要借鉴苏联体系,虽有一定基础,但未能形成完整的EMC标准体系。苏联标准的引入为我国EMC研究提供了参考。1966年,一机部制定JB-854-66《船用电气设备工业无线电干扰端子电压测量方法和允许值》。1981年:航空工业部制定HB5662-81《飞机设备电磁兼容性要求和测试方法》;全国无线电干扰标准化工作组成立,提出制定国家标准和规范的计划;电磁兼容性概念的由来与历史发展二、国内发展历史(2)标准引进与体系建立(20世纪90年代-21世纪初)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd随着改革开放,中国开始引入国际标准。1990年代,国家发布GB/T17626系列标准,等效采用IEC61000系列。通过引入国际标准和参考国外先进经验,我国逐步建立了较为完整的EMC标准体系。这一阶段的标准化工作促进了国内EMC技术的规范化和国际化。军用标准(如GJB151A-97)则参考美军标MIL-STD-461D。军用标准的完善提高了我国军事装备的电磁兼容性。电磁兼容性概念的由来与历史发展二、国内发展历史(3)法规强制与产业发展(21世纪以来)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd2002年起,中国实施电磁兼容强制性认证(CCC认证),覆盖家电、通信设备等领域。强制性认证的实施提高了国内市场产品的电磁兼容性水平。国内检测机构(如广电计量)在车载电子、5G通信等领域形成全链条服务能力。检测机构的发展提高了国内EMC测试能力。2010年后,新能源汽车和智能网联技术的兴起推动EMC需求激增。新能源汽车的快速发展对EMC技术提出了更高要求。电磁兼容性概念的由来与历史发展二、国内发展历史(3)技术自主创新(近年趋势)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd在芯片设计、高速PCB布局等领域,国内企业结合仿真工具(如Cadence)优化EMC设计流程。通过优化芯片设计和PCB布局,提高了产品的电磁兼容性。国内企业在EMC技术自主创新方面取得了显著成果。自主创新不仅提升了国内企业的竞争力,也为我国电子产业的可持续发展提供了技术支持。通过铁氧体磁芯(FerriteCore)抑制信号线干扰。铁氧体磁芯的应用有效解决了信号线干扰问题。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd

电磁干扰的定义电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

——GB/T4365—2003ElectromagneticInterference,简称EMI。电磁骚扰(ElectromagneticDisturbance)任何可能引起装置、设备或系统性能降级或者对生物或非生物产生不良影响的电磁现象。注:电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。

——GB/T4365—2003起因后果XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd

电磁干扰的危害①对电子设备或系统的危害②对武器设备的危害③对人体的危害④对燃油资源的危害XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd

电磁骚扰的分类ElectromagneticDisturbance①自然电磁噪声:雷电、宇宙辐射等。②人为电磁噪声:通信发射机的有意辐射和杂散辐射、电动机开关等。电磁干扰的三要素XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd(1)干扰源(2)传输途径①空间辐射②传导发射(3)敏感设备产生电磁干扰的元器件、电路设备、系统或自然干扰源。对电磁干扰发生响应的设备。使能量从干扰源耦合(或传输)到敏感设备上并使敏感设备产生响应的媒介工频干扰:f=50Hz,λ=6000km;甚低频干扰:f=30kHz以下,λ=10km以上;载频干扰:f=30kHz~300kHz,λ=1km~10km;射频、视频干扰:f=300kHz~300MHz,λ=1m~1km;微波干扰:f=300MHz~300GHz,λ=1mm~1m;雷电及电磁脉冲干扰:频率范围很宽,f=0Hz~。电磁干扰的频谱XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd某城市中的背景电磁噪声XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,LtdXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电磁兼容性的定义电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

——GB/T4365—2003ElectromagneticCompatibility,简称EMC。电磁兼容性包含以下两方面:设备本身产生的电磁干扰(EMI):设备本身对外的电磁骚扰。设备本身的电磁敏感度(EMS,ElectromagneticSusceptibility),设备在有电磁骚扰的情况下,不能避免性能降低的能力。反面定义是抗扰度(Immunity),面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。

——GB/T4365—2003

电磁屏蔽暗室XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电磁兼容测试的内容电磁兼容测试(ElectromagneticCompatibilityTesting,简称EMC测试)是指评估电子设备在电磁环境中是否能够正常工作,同时不会对其他设备产生不可接受的电磁干扰。其主要目的是确保电子设备在复杂的电磁环境中能够稳定运行,减少电磁干扰带来的安全隐患和经济损失。(1)电磁兼容测试的定义(2)电磁兼容测试的目的1.确保设备正常运行2.减少安全隐患3.符合法规要求4.提升产品质量19EMC:电磁兼容性测试EMI:电磁干扰RECEHarmonicsFlicker辐射发射传导发射谐波电流电压闪烁RSCSESDEFT/BSurgePMS辐射抗扰度传导抗扰度静电抗扰度电快速瞬变脉冲群浪涌抗扰度工频磁场抗扰度DIPS电压跌落/短时中断常见电磁兼容测试项目XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,LtdEMS:电磁敏感度EMC标准介绍XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,LtdEMC标准介绍XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,LtdIEC(国际电工委员会)有两个平行组织,制定EMC标准,即CISPR和TC77。CENELEEC(欧洲电工标准委员会)制定欧洲标准EN。FCC(美国联邦通信委员会)主要制定民用产品标准,关于电磁兼容的主要包括在FCCPart15和18中。MIL-STD,美国军用标准,如MIL-STD-461。VDE(德国电气工程师协会),制定的标准比较严格,关于电磁兼容的有VED0871、72、75、79等。符合德标的基本都符合欧标。VCCI(日本干扰自愿控制委员会),民间组织,其标准与CISPR和IEC基本一致。我国和大多数国家采用CISPER和IEC标准。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd辐射发射测试RE(RadiatedEmission)RE主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度,测试频段根据不同的标准要求不同,值得注意的是,设备进行RE测试时标准要求尽可能满配置、满负荷的运行。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd辐射发射测试RE(RadiatedEmission)在RE测试中,天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都需要不断改变,以求检测到设备辐射的最大点。4XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd辐射发射测试RE(RadiatedEmission)RE测试可以在开阔场和半电波暗室内进行。开阔试验场半电波暗室XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电波暗室的分类全电波暗室减小了外界电磁波信号对测试信号的干扰,同时电磁波吸波材料可以减小由于墙壁和天花板的反射对测试结果造成的多径效应影响,适用于发射、灵敏度和抗扰度实验。实际使用中,如果屏蔽体的屏蔽效能能够达到80dB~140dB,那么对于外界环境的干扰就可以忽略不计,在全电波暗室中可以模拟自由空间的情况。同其它两种测试场地相比,全电波暗室的地面、天花板和墙壁反射最小、受外界环境干扰最小,并且不受外界天气的影响。它的缺点在于受成本制约,测试空间有限。半电波暗室与全电波暗室类似,也是一个经过屏蔽设计的六面盒体,在其内部覆盖有电磁波吸波材料,不同之处在于半电波暗室使用导电地板,不覆盖吸波材料。半电波暗室模拟理想的开阔场情况,即场地具有一个无限大的良好的导电地平面。在半电波暗室中,由于地面没有覆盖吸波材料,因此将产生反射路径,这样接收天线接收到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。开阔场OATS,是平坦、空旷、电导率均匀良好、无任何反射物的椭圆形或圆形试验场地,理想的开阔场地面具有良好的导电性,面积无限大,在30MHz~1000MHz之间,接收天线接收到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。但在实际应用中,虽然可以获得良好的地面传导率,但是开阔场的面积却是有限的,因此可能造成发射天线与接收天线之间的相位差。在发射测试中,开阔场的使用和半电波暗室相同。

XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd为什么会有辐射3米测试与10米测试,两者有何区别?XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd传导发射测试CE(ConductedEmission)任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系,无论是通过电源电缆还是信号电缆,只要有这种互连关系的存在,设备就有一个途径将自身的共模电流传给与其互连的设备,这种现象就叫传导干扰,又成为传导发射。通信端CE、测试频段同上,此处描述的通信端指得是针对接驳到公网的端口,如网口、ISDN口等才有CE测试要求,而对于接终端的信号端口如音视频端口则无CE要求。电源端CE:测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电网络传送的干扰,测试频段为150kHz~30MHz,(此外FCC标准中测试频段也已经和CISPR32一致了)。传导发射包含两个部分:电源端CE和通信端CEXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd传导发射测试CE(ConductedEmission)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd传导发射测试CE(ConductedEmission)LISN(Lineimpedancestabilizationnetwork)线路阻抗稳定网络,用来进行电源端CE测试时的在9KHz-30MHz频率范围内提供稳定阻抗,并且该网络上面有一个RF端子,EUT沿电源线向公共电网的干扰就从此RF端子取出,送至干扰分析仪进行检测,得到结果。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd谐波电流和电压波动与闪烁测试标准:EN61000-4-13XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd传导骚扰抗扰度测试CS(ConductedSusceptibility)现在的空间存在太多的电磁噪声,当空间的电磁波的波长和设备线缆的长度可以比拟时,电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应电压/电流,沿着该电缆流进设备内部,从而对设备的正常工作产生干扰,上述的设备线缆包含电源线和信号线。电源端CS试验此时频段150kHz~80MHz,加入的试验电压根据产品类型不同而不同。信号端CS试验测试频段同电源端试验,加扰的强度也因产品类型不同而不同。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd传导骚扰抗扰度测试CS(ConductedSusceptibility)信号端试验连接图EMCLAMP

EUTATTENUATERSIGNALGENERATERAMPLIFIERAUXG.R.P0.1m>0.4m

<0.3mXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd辐射抗扰度测试RS(RadiatedSusceptibility)产品工作于80MHz–1GHz80%1KHz调幅的均匀电磁场中时的抗干扰能力。测试LEVEL:CE/EMC:3V/m(无调制状况下)产品须达到A级水平EN60335-1:10V/m(无调制状况下)标准:EN61000-4-3XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd辐射抗扰度测试RS(RadiatedSusceptibility)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd静电放电ESD(ElectrostaticDischarge)测试环境:温度15~35℃,湿度30%~60%,气压86kPa-106kPaESD:静电放电,考察设备在接收外界静电源(如带电人体、带电设备等)所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力。静电波形及参数Tr约为0.7至1ns,因上升时间非常短,根据傅利叶变换,其产生干扰的频率可以延伸至500MHzXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd静电放电ESD(ElectrostaticDischarge)直接放电:又包含接触放电和空气放电接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行。空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行,入喷有绝缘漆等。直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象。间接放电:只包含接触放电对水平耦合板和垂直耦合板进行放电,耦合板距离设备一定距离,耦合板通过两个470k欧姆的电阻接地,所以当对耦合板放电时,耦合板上的静电不会马上泄放到地,而以耦合板为静电源形成一静电场,对设备进行干扰。标准:EN61000-4-2XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd静电放电ESD(ElectrostaticDischarge)1.放电次数:正负各个极性不少于10次以保证测试的重复性。各次放电应是独立的(间隔大于1秒)2.测试的等级:CE/EMC:+/-4KV接触,间接放电,+/-8KV空气放电,产品须达到B级水平。EN60335-1:+/-8KV接触,间接放电,+/-15KV空气放电。3.测试方法:枪头应垂直于被测面。空气放电:枪头充电后迅速接近测试点。接触放电:直接在测试点进行测试。VCP/HCP在耦合板边缘进行放电。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电快速瞬变脉冲群EFT/B1.标准:EN61000-4-4

2.测试范围/能力:+/-4KV3.测试原理:产品工作于对于电源端或信号,控制,输出/入等端口的重复性电瞬变脉冲群的抗干扰能力4.测试等级:CE/EMC:+/-1KV(电源端),+/-0.5KV(外接连线可能长于3m的信号端),产品须达到B级水平EN60335-1+/-4KV(电源端),+/-2KV(信号端)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电快速瞬变脉冲群EFT/B符合标准要求的单个脉冲波形上升时间:5ns+/-30%,脉冲持续时间50ns+/-30%符合标准要求的脉冲群波形上升时间脉冲持续时间脉冲群持续时间:15ms,脉冲群周期300ms,脉冲重复率5KHz+/-20%(U<4KV),2.5KHz+/-20%(U=4KV)XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd浪涌抗扰度测试Surge雷击浪涌试验用来模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响。包含电源端和信号端测试。电源端测试包括L和N线、L对保护地、N线对保护地、L&N对保护地,其中第一种属于差模干扰,后三种为共模干扰。信号端测试如果是屏蔽线,干扰加在屏蔽层上,如果是地线,干扰加在信号线上,例如对用户线,直接加在AB线上。标准:EN61000-4-5XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd浪涌抗扰度测试Surge浪涌波形有:1.2/50(8/20)组合波,10/700电压波,其中1.2/50、1.2/50(8/20)波形用在电源端和室内信号端的试验上,而10/700电压波用在室外信号端的浪涌试验上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前时间,单位为us,50、20和700指得是波形的脉宽,单位也为us,可见浪涌波形的能量远大于EFT/B和静电,但是干扰频宽却要窄得多。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd浪涌抗扰度测试SurgeXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd浪涌抗扰度测试SurgeXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd浪涌抗扰度测试Surge测试范围/能力:+/-4KV(L,N间),+/-6KV(L,N与地线间)CE/EMC:+/-1KV(L,N间),+/-2KV(L,N与地线间),产品须达到B级水平EN60335-1:+/-2KV(L,N间),+/-4KV(L,N与地线间)电源线不长于2米正负各不少于5次,各次间隔不大于1分钟,浪涌注入的电源相位(4点)。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd工频磁场抗扰度PMS标准:EN61000-4-8测试范围/能力:50A/m模拟测试产品对供电电网产生的工频磁场的抗干扰能力磁场强度1A/m,产品须达到A级水平。三个轴向移动天线进行测试。本测试只适用于含有磁敏感元件/电路的产品。XASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd电压跌落/短时中断DIPS标准:EN61000-4-11测试范围/能力:0%,40%,70%.模拟测试产品对电源供电不稳定时的抗干扰能力100%电源电压中断电源电压跌落60%电源电压跌落30%各种情况至少重复3次家用电器

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TCFTechnicalConstructionFile执行标准: 家用电器(电机驱动,电热)电动玩具,便携工具:EN55014-1,EN55014-2

信息产品:EN55032,EN55024

灯具:EN55015,EN61547

影音产品:EN55032,EN55020

工科医产品(包括微波炉,电磁炉):EN55011和相应的EMS标准. 产品标准:EN61204-3(DC电源),EN61326(实验室测量仪器)等。

通用标准:EN61000-6-3,EN61000-6-1.

其他参考OfficialJournaloftheEuropeanUnion(OJ)

此外,对以公用交流电网供电(单相小于16A)的产品,须符合EN61000-3-2(谐波电流)和EN61000-3-3(电压闪烁)的要求产品认证说明EU/CE-EMCXASTTESTZhejiangXin’anSmartTestingTechnologyCo.,Ltd进入美国市场的产品认证程序产品须符合相应的FCC法规认可程序:FCCsDoC(自我宣告)于2017年11月2日开始所有进入美国市场的产品需要申请FCCsDoC和Certification。需在符合特定资格的实验室(NVLAP,A2LA)测试验证符合行后,在测试实验室的技术(报告)支持下进行自我宣告(注:责任方必须是美国当地公司或代表).FCCCertification

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