IEC 60938-22021 抑制电磁干扰用固定电感第2部分电源线扼流圈分规范标准立项发展报告

抑制电磁干扰用固定电感第2部分：电源线扼流圈分规范标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fixedinductorsforelectromagneticinterferencesuppression-Part2:Sectionalspecificationonpowerlinechokes摘要随着电力电子技术向高频化、集成化方向快速发展，电磁干扰（EMI）已成为影响电子设备可靠性与安全性的关键因素。电源线扼流圈作为抑制传导电磁干扰的核心磁性元件，其性能参数、试验方法和质量评定需要统一的技术规范予以支撑。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的标准IEC60938-2:2021《抑制电磁干扰用固定电感第2部分：电源线扼流圈分规范》展开系统分析，从标准编制背景、技术内容框架、主要性能指标、试验验证方法及质量评定程序等方面进行深入解读，并结合行业发展趋势剖析该标准的应用价值与实施意义。报告指出，该标准作为IEC60938系列标准的重要组成部分，确立了电源线扼流圈的统一的术语定义、优先额定值、电气性能要求及环境适应性试验方法，为全球范围内该类元器件的设计、制造、检验和应用提供了权威性技术依据。标准的实施将有效促进电磁兼容技术的规范化发展，助力电子产品整体质量的提升。关键词：电磁干扰；固定电感；电源线扼流圈；IEC标准；分规范；电磁兼容Keywords:ElectromagneticInterference;FixedInductors;PowerLineChokes;IECStandard;SectionalSpecification;ElectromagneticCompatibility1引言1.1研究背景电磁干扰是电子设备在正常工作时向周围环境释放的电磁能量对其他设备或系统造成的不良影响。随着开关电源、变频驱动、新能源发电和电动汽车等电力电子装置的广泛应用，传导电磁干扰问题日益突出，已成为制约电子系统性能提升和可靠运行的重要瓶颈。电感器件作为抑制电磁干扰的有效手段，在电源输入端口、功率变换环节和信号传输链路中发挥着不可替代的作用。电源线扼流圈（PowerLineChoke）是专门用于电源线路上抑制共模和差模干扰的固定电感器件，广泛应用于通信设备、家用电器、工业控制系统、医疗电子设备和新能源汽车等领域。由于该类元器件直接与电网相连，其安全性、可靠性和电磁兼容性能直接关系到整个电子系统的正常运行和信息安全。因此，建立统一的国际标准，对电源线扼流圈的电气参数、试验方法、质量评定规则等进行规范化，具有十分重要的技术意义和经济价值。1.2标准编制背景IEC60938系列标准是国际电工委员会制定的关于抑制电磁干扰用固定电感的完整标准体系。该系列标准由IEC第51技术委员会（TC51：磁性元件和铁氧体材料）负责制定和维护。其中，IEC60938-1为总规范，规定了抑制电磁干扰用固定电感的一般要求和试验方法；IEC60938-2作为分规范，专门针对电源线扼流圈的技术要求和质量评定程序作出规定；此外，该系列还包含空白详细规范等配套文件，形成了完整的标准体系架构。IEC60938-2标准的最新版本为2021年7月发布的第二版（IEC60938-2:2021），替代了1999年的第一版（IEC60938-2:1999）。新版本根据近年来电磁兼容技术的发展和市场需求的变化，对标准的技术内容和结构进行了全面修订，更加适应当前电子元器件小型化、高频化和高可靠性的发展趋势。1.3标准基本信息本标准的完整信息如下：-标准编号：IEC60938-2:2021-标准名称：抑制电磁干扰用固定电感第2部分：电源线扼流圈分规范-英文名称：Fixedinductorsforelectromagneticinterferencesuppression-Part2:Sectionalspecificationonpowerlinechokes-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会-发布日期：2021年7月20日-国别：国际组织-语言：英语+法语-分类号：电子元器件综合2标准技术内容分析2.1标准范围与适用对象IEC60938-2:2021标准规定了抑制电磁干扰用固定电感中电源线扼流圈的分规范。该标准适用于按IEC60938-1总规范设计、制造和检验的电源线扼流圈，主要用于电气和电子设备电源线路中的电磁干扰抑制。标准涵盖的电源线扼流圈包括用于共模干扰抑制的共模扼流圈和用于差模干扰抑制的差模扼流圈，适用频率范围覆盖从事关赫兹到数十兆赫兹的传导干扰频段。需要特别指出的是，该标准所覆盖的电源线扼流圈是专门用于抑制电磁干扰的固定电感元件，其不同于用于其他用途（如功率变换储能、滤波谐振等）的一般电感器件。针对不同的应用场景和技术要求，本标准中给出了相应的分类和选型指南。2.2规范性引用文件本标准规范性引用了以下关键文件：-IEC60938-1：抑制电磁干扰用固定电感第1部分：总规范-IEC60068系列：环境试验方法标准-IEC60410：计数检查的抽样方案和程序-IEC61000-4系列：电磁兼容试验和测量技术标准上述引用文件共同构成了电源线扼流圈试验方法和质量评定的基础标准体系。2.3术语与定义标准对以下关键术语进行了明确规定：-电源线扼流圈（Powerlinechoke）：一种专门设计用于电源线路中抑制电磁干扰的固定电感器，通常由绕制在磁芯上的线圈构成，能够对特定频率范围内的干扰信号呈现高阻抗特性。-额定电感量（Ratedinductance）：在规定条件下测得的标称电感值。-额定电流（Ratedcurrent）：扼流圈在规定条件下可连续承载的最大直流或交流电流。-额定电压（Ratedvoltage）：扼流圈绝缘系统能够长期承受的最大工作电压。-直流电阻（DCresistance）：在规定的环境温度下测得的线圈导线直流电阻值。-自谐振频率（Self-resonantfrequency）：由线圈分布电容与电感量共同决定的谐振频率。-阻抗特性（Impedancecharacteristic）：扼流圈在特定频率范围内所呈现的阻抗模值与频率的关系。标准还特别明确了与安全相关的术语，如爬电距离、电气间隙、绝缘耐压等概念的定义，确保在全球范围内对这些关键参数的认知一致。2.4优先额定值为了促进产品的标准化和互换性，标准规定了电源线扼流圈的优先额定值系列：-优先电感量系列：按照IEC60063规定的E系列优先数系选取，优先选用E6、E12系列数值；-优先额定电流系列：推荐的额定电流序列包括0.5A、1A、2A、3A、5A、10A、15A、20A、25A、30A等；-优先额定电压系列：根据绝缘等级和应用场景，优先推荐50VDC、125VAC、250VAC、500VAC等电压等级。标准要求制造商在产品技术规格书中明确标注所采用的优先额定值，并遵循IEC60938-1总规范中对标志、标签和包装的要求。2.5性能要求2.5.1电气性能要求标准对电源线扼流圈的电气性能提出了系统的技术要求，主要包括以下几个方面：（1）电感量及其公差（2）品质因数（Q值）在规定的测试频率下，品质因数应不低于详细规范中规定的最小值。品质因数反映了扼流圈的能量损耗特性，对于电磁干扰抑制效果具有重要影响。（3）直流电阻在25℃±2℃的环境温度下，扼流圈的直流电阻值不应超过详细规范中规定的最大值。直流电阻直接影响扼流圈在额定电流下的功耗和温升。（4）阻抗频率特性在规定的频率范围内（通常为100kHz至30MHz），扼流圈应具有符合设计要求的阻抗频率特性。对于共模扼流圈，还应特别关注其共模阻抗和差模阻抗的分离特性。（5）绝缘电阻和介电强度在规定的试验条件下（通常为施加500VDC测试电压，持续60秒），扼流圈的绝缘电阻应不低于规定的最小值（一般为100MΩ）。介电强度试验按规定的试验电压进行，不应发生击穿或闪络现象。2.5.2环境适应性要求为保证电源线扼流圈在各种环境条件下能够正常工作，标准规定了以下环境适应性试验要求：-温度特性：在工作温度范围内（通常为-25℃至+85℃，具体等级按产品类别确定），电感量和品质因数应满足规定要求；-耐湿热性能：样品在温度为40℃±2℃、相对湿度为90%~95%的湿热环境条件下放置规定时间后，应满足规定的绝缘电阻和介电强度要求；-耐温度快速变化：样品经受规定的温度循环试验后，外观和电气性能应满足要求；-耐振动与冲击：样品在规定的振动和冲击条件下试验后，应无机械损伤且电气性能满足要求；-焊接耐热性：对于表面贴装型电源线扼流圈，应经受规定的焊接温度曲线试验而不发生性能劣化。2.6试验方法2.6.1试验条件标准要求所有试验应在IEC60938-1总规范规定的标准大气条件下进行，即环境温度15℃~35℃、相对湿度25%~75%、大气压力86kPa~106kPa。若详细规范对试验条件有特定要求，应以详细规范为准。2.6.2主要试验方法标准针对各项性能指标，给出了详细的试验方法和测量程序：电感量的测量：采用阻抗分析仪或LCR表，在规定的测量频率和交流信号电平下进行测量。测量时应注意消除引线电容和接触电阻的影响，确保测量精度。品质因数的测量：采用Q表或阻抗分析仪在规定的频率点和信号电平下测量。测量时应注意测试夹具的品质因数需明显高于被测样品。直流电阻的测量：采用四端子法（开尔文法）进行测量，以消除引线和接触电阻的影响。测量精度不低于0.5%。绝缘电阻的测量：采用绝缘电阻测试仪，施加规定的直流测试电压，在电压施加后60秒±5秒时读取电阻值。介电强度试验：采用耐压测试仪，按规定的升压速率施加试验电压，保持规定时间后降压，判定是否发生击穿或闪络。阻抗频率特性测量：采用阻抗分析仪在规定的频率扫描范围内进行测量，记录阻抗模值随频率变化的曲线，并确定自谐振频率点。2.7质量评定程序2.7.1质量评定体系IEC60938-2:2021依据IECQ（国际电子元器件质量评定体系）的原则，建立了电源线扼流圈的鉴定批准和质量一致性检验制度。该制度包括初始制造阶段审查、鉴定试验、质量一致性检验三个基本环节。鉴定批准程序要求制造商提交样品进行规定的鉴定试验，并接受质量体系审查。质量一致性检验则包括逐批检验和周期检验两种方式，确保批量生产的产品质量持续符合标准要求。2.7.2抽样方案标准采用GB/T2828.1（等同于ISO2859-1）规定的计数抽样方案。逐批检验的抽样水平和接收质量限（AQL值）根据产品类别和质量等级进行选择，通常采用一般检验水平Ⅱ，AQL值为0.65或1.0。周期检验则按规定的周期（一般为每季度或每半年）进行，抽样方案按特殊检验水平S-1确定。2.7.3合格判定对于每个检验项目，标准给出了明确的合格判定准则。当样品中不合格品数不超过接收数（Ac）时，判定该批产品合格；否则判定为不合格。周期检验中若出现不合格，则需分析原因并采取纠正措施，必要时可暂停鉴定批准。3标准技术变化分析3.1与旧版标准的主要差异IEC60938-2:2021替代了1999年的第一版（IEC60938-2:1999）。新版标准在技术内容和编制结构上进行了重大调整，主要体现在以下方面：（2）更新了规范性引用文件：新版标准将所有引用文件更新为最新版本，特别是将IEC60938-1总规范引用至2017年版本，确保标准体系内部的一致性。（3）技术内容更新：新增了表面贴装型电源线扼流圈的相关技术要求，以适应电子元器件小型化的行业发展趋势；补充了对高温环境下的性能要求，反映了电力电子设备高功率密度化对元器件耐温性能提升的需求；细化了大电流产品（额定电流10A以上）的温升试验条件和要求。（4）修改了部分试验条件：对绝缘电阻测试的电压施加时间、介电强度试验的电压升压速率等进行了优化调整，使试验条件更加科学合理，试验结果具有更好的重现性。3.2标准技术特点评析本标准在技术内容方面具有以下几个突出特点：（1）体系完整性：作为分规范，IEC60938-2与总规范IEC60938-1和各空白详细规范形成了逻辑严密的三层标准结构，从一般要求到具体产品类型的技术要求逐层细化，构建了完整的标准体系。（2）技术先进性：标准及时反映了当前电磁干扰抑制技术的最新发展成果，涵盖了新型磁性材料、新结构设计和表面贴装工艺对元器件性能的新要求，保持了与国际先进技术水平同步。（3）应用指导性：标准不仅规定了技术要求和试验方法，还提供了选型指南和应用建议，对工程设计人员具有较强的实用指导价值。（4）国际协调性：标准在制定过程中充分考虑了与IEC其他相关标准（如IEC61000系列电磁兼容标准、IEC60068环境试验标准等）的协调衔接，确保标准体系内部的逻辑一致性。4标准实施应用分析4.1标准应用领域IEC60938-2:2021标准的应用范围十分广泛，主要涵盖以下领域：（1）通信设备：包括固定通信设备、移动通信基站、数据通信设备等各类通信系统中电源端口的电磁干扰抑制。（2）家用电器：洗衣机、电冰箱、空调器、微波炉等家用电器产品的电源输入电路中的EMI滤波。（3）工业控制设备：可编程控制器（PLC）、变频器、伺服驱动器、开关电源等工业自动化设备的电磁兼容设计。（4）医疗电子设备：对电磁兼容性能要求较高的医疗电子设备，如心电监护仪、医用成像设备、生命支持系统等。（5）新能源汽车：电动汽车车载充电机（OBC）、DC-DC变换器、电机控制器等核心部件中的电磁干扰抑制。（6）信息通信技术和消费电子：路由器、机顶盒、游戏机、音视频设备等消费类电子产品的电源适配器中的EMI滤波器。4.2标准对产业发展的促进作用IEC60938-2:2021标准的发布与实施，对全球电子元器件产业和电子设备制造业产生了深远的促进作用：（1）推动产品质量提升：标准为电源线扼流圈的生产制造提供了明确的技术要求和试验方法，推动制造商不断提高产品质量水平，增强产品的可靠性和一致性。（2）促进国际贸易便利化：作为国际标准，IEC60938-2:2021为各国之间的电子产品贸易提供了统一的技术依据，降低了因技术标准差异造成的贸易壁垒。（3）引导技术创新方向：标准中体现的技术发展趋势，为行业的技术创新和新产品开发提供了明确的方向指引。（4）支撑电磁兼容法规实施：标准的实施为各国电磁兼容法规和强制性认证制度（如欧盟CE标志、中国CCC认证等）提供了技术支撑。5主要起草单位及标准制定组织5.1标准制定组织——IEC/TC