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EMC测试标准及方案总结


EMC

EMS(电磁抗扰度测试) 抗扰度测试项目 1.静电放电 引用 IEC61000-4-2(GB/T17626.2);

EMC 对策 v 箝位二极管保护电路 v 稳压管保护电路 v TVS(瞬态电压抑制器)二极管 v 分流电容滤波器 v 在易感 CMOS、MOS 器件中加入保护二极管; v 在易感传输线上串几十欧姆的电阻或铁氧体磁珠; v 使用静电保护表面涂敷技术; v 尽量使用屏蔽电缆; v 在易感接口处安装滤波器;无法安装滤波器的敏感接口加以隔离; v 选择低脉冲频率的逻辑电路; v 外壳屏蔽加良好的接地。

2.辐射射频电磁场

引用 IEC61000-4-3(GB/T17626.3);

YY0505 的规定 v 80MHz ~ 2.5GHz v 10V/m(生命支持 EUT) v 3V/m (非生命支持 EUT) v 场地校准时的频率步长:≤1% v 调制频率:2Hz,1kHz v 最小驻留时间:足够长,能被激励并响应 ? ≥ 3 秒,用 2Hz 调制时 ? ≥ 1 秒,其它 ? 平均周期的 1.2 倍,对数据取时间平均值的 EUT ? 对有多参数和子系统的 EUT,驻留时间选最大者。 v 在屏蔽室内使用的设备 ? 试验电平:Llimit-⊿L v 为工作目的而接收 RF 能量的设备 ? 在其独占频带内应保持安全,可免予基本性能要求 ? 接收部分调谐至优选的接收频率,或可选接收频段 的中心

v 患者耦合电缆的规定 ? 应采用制造商允许的最大长度 ? 患者耦合点对地应无有意的导体或电容连接 v 对永久性安装的大型设备和系统 ? 在安装现场或开阔场测试 ? 用手机/无绳电话、对讲机和其它合法的发射机等的 信号对 EUT 进行测试 ? 另外,在 80MHz~2.5GHz,在 ITU 为 ISM 指定的频率 上进行测试,但调制信 号可与手机/无绳电话、对讲 机等的调制信号相同 v EUT 的供电可以是任一标称输入电压和频率

3.电快速瞬变脉冲群(EFT)
v v v v v v v v

引用 IEC61000-4-4(GB/T17626.4);

±2kV, 电源线;±1kV, I/O 线、信号电缆、互连电缆 长度短于 3 米的信号和互连电缆不测 所有患者用电缆免测,但必须连上 在患者耦合点处,将规定的模拟手接到参考地 手持式设备和部件应使用模拟手进行试验 对有多额定电压的 EUT,在最小、最大额定输入电压下 分别测试 可在任何额定电源频率下测试 对于有内部备用电池的 EUT,应在试验后验证 EUT 脱离 网电源继续工作的能力

EMC 对策 v 压敏电阻保护电路 v 稳压管保护电路 v 滤波(电源线和信号线的滤波) v 共模滤波电容 v 差模电容(X 电容)和电感滤波器 v 用铁氧体磁芯来吸收 v 电缆屏蔽 v 共模扼流圈

4.浪涌(冲击)

引用 IEC61000-4-5(GB/T17626.5);

YY0505 的规定 v 交流电源端口: ? ±0.5kV, ± 1kV,差模注入(AC L-N) ? ±0.5kV, ± 1kV, ±2kV,共模注入 (AC L-PE、N-PE) ? 交流电压波形相角 0o 或 180o、90o 和 270o ? 如果EUT在初级电源电路中无浪涌保护装 置,可免掉低等级的试验。 v 其它端口的电缆免测,但需要接上。 v 没有任何接地互连的Ⅱ类设备和系统,免予线对地 试验 v 对没有交直流适配器,仅靠内部供电的设备,可免 测本试验 v 对有多额定电压或自动量程的 EUT,在最小、最大 额定输入电压下分别测试

v 可在任何额定电源频率下测试 v 对于有内部备用电池的 EUT,应在试验后验证 EUT 脱 离网电源继续工作的能力 EMC 对策 v 压敏电阻保护电路 v 稳压管保护电路 v 使用气体放电管 v 硅瞬变电压吸收二极管 v 半导体放电管 v 专门的浪涌抑制器件 v 浪涌抑制器件的正确使用

5.射频场感应的传导骚扰

引用 IEC61000-4-6(GB/T17626.6);

YY0505 的规定 v 非生命支持设备和系统 ? 3V r.m.s v 生命支持设备和系统 ? 3V r.m.s ? 10V r.m.s (在 ISM 频段) v 在屏蔽室内使用的设备 ? 试验电平:Llimit-⊿L v 内部供电的EUT ? 充电时不能工作、 电缆最大尺寸≤1米、 不与其它 端口连接的EUT可免测。 v 为工作目的而接收 RF 能量的设备 ? 在其独占频带内应保持安全,可免予基本性能要求 ? 接收部分调谐至优选的接收频率,或可选接收频段 的中心 v 起始频率 ? 对内部供电的EUT,根据 GB/T17626 附录 B 图 B.1 计算。f = C/10L ? 其它EUT,150kHz。 v 校准精度 ? 0%~+25%或0~+2dB v 至少需对 EUT 每种电缆中的一根进行试验 v 所有患者耦合电缆都需要用电流钳或电磁钳测 试,并根据情况接模拟手,CDN 不适用 v 手持设备或部件应使用模拟手 v 电源输入电缆应试验 v 电位均衡导体应试验(使用 CDN-M1) v 调制频率:2Hz, 1kHz,同电磁场辐射试验 v 驻留时间、频率步长:同电磁场辐射试验 v EUT 的供电可以是任一额定电压和频率

6.电压暂降和短时中断

引用 IEC61000-4-11(GB/T17626.11);

YY0505 的规定(暂降) v 对≤1kVA 的EUT或生命支持设备 ? <5%UT , 0.5 周期 ? 40%UT , 5 周期 ? 70%UT , 25 周期 v 对≥1kVA、I≤16A的非生命支持设备 ? 如果使用上述试验等级,允许降低性能等级,但其 必须仍然安全、无组件损 坏、可人工恢复到试验前 的状态 v 对 I >16A的非生命支持设备 ? 免测 YY0505 的规定(中断) v 试验等级:<5%UT,5 s v 允许降低性能等级,但其必须仍然安全、 无组件损坏、可人工恢复到试验前的状态 v 对生命支持设备和系统 ? 允许偏离性能,但要给出符合相应国际标准 的报警,表明与基本性能有关的 预期工作出 现了停止或中断。 YY0505 的规定 v 多相设备和系统:应逐相进行测试 v 变更试验电压应步进式改变并从过零点开始 v 使用交/直流转换器的直流电源输入的 EUT, 试验 电平应施加于转换器的交流电源输入端 v 对有多个额定电压或自动电压量程的 EUT,在最小、 最大额定输入电压下分别测试 v 在最低的额定频率下测试 v 对于有内部备用电池的 EUT,应在试验后验证 EUT 脱离网电源继续工作的能力

7.工频磁场

引用 IEC61000-4-8(GB/T17626.8)

YY0505 的规定 v 试验电平:3 A/m;只需进行连续场测试 v 试验频率 ? 当 EUT 使用 AC 电源时: 50Hz 和 60Hz 50Hz 或 60Hz , 当 EUT 仅工作在 其中一个频率时 ? 当 EUT 使用 DC 电源时: 50Hz 和 60Hz 50Hz 或 60Hz , 当 EUT 所处的 区域仅只有其中一 个频率时 v EUT 任一标称电压供电, 频率与施加的磁场相同

EMI 电磁骚扰测试 发射试验

1.电源端子传导骚扰电压 (传导骚扰,CE)
? GB 4824-2004、GB 4343.1-2003、GB 17743-1999 传导测量程序 a. 按要求进行试验布置和连接 b. 根据产品分组、分类选择相应的限值 c. 测量环境电平,确认环境电平比相应限值低 6dB d. 选择 EUT 的工作状态并使之运行 e. 依次对电源线的每根载流线(相线或中线)进行测量 f. 初测,找出最大骚扰所对应的工作状态和频率 g. 最终测试,记录测量数据(最大骚扰电平和频率) h. 试验后数据分析处理(电缆损耗,AMN 的系数)

2.辐射骚扰 (RE)
? GB 4824-2004、GB 4343.1-2003、GB 17743-1999 辐射测量程序 a. 按要求进行试验布置和连接 b. 根据产品分组、分类选择相应的限值 c. 分别测量水平极化和垂直极化的环境电平,确认环境电平 均比相应限值低 6dB d. 选择 EUT 的工作状态并使之运行 e. 依次在天线水平极化和垂直极化的情况下进行测量 f. 初测,天线在某一固定高度,转台置于适当角度,找出最 大骚扰所对应的工作状态 和频率 g. 最终测试,天线在 1~4m 升降,转台在 0~360°转动,寻 找最大发射的位置,记录测 量数据, (最大骚扰电平、频 率、天线高度和转台角度) h. 试验后数据分析处理(电缆损耗,天线系数) ≥1GHz 辐射测量程序 a. 按要求进行试验布置和连接 b. 分别测量水平极化和垂直极化的环境电平,确认环 境电平均比相应限值低 10dB c. 选择 EUT 的工作状态并使之运行 d. 依次在接收天线水平极化和垂直极化的情况下进行 测量 e. 旋转转台使 EUT 在 0°~360°转动,寻找并记录每一 频率的最大骚扰电平 f. 频谱分析仪采用最大值保持方式测量峰值和加权值 g. 试验后数据分析处理(电缆损耗,天线增益)

3.断续骚扰(喀呖声)
? GB 4824-2004、GB 4343.1-2003 喀呖声试验 v 喀呖声 click——幅度超过连续骚扰准峰值限值的骚扰, 持续时间不大于 200ms,且相邻 骚扰间隔至少 200ms v 开关操作——开关或触点的一次分断或闭合

v 喀呖声率 N——1min 内的喀呖声数或开关操作数 v 喀呖声限值——连续骚扰限值 L 加上由喀呖声率确定的 一个定值△L,dBμ V ? △L = 44dB N<0.2 ? △L = [20 lg (30/N)]dB 0.2≤N<30 v 上四分位法——在观察时间内记录的喀呖声数或开关操 作数的 1/4 允许超过喀呖声限值 喀呖声的测量 测量程序:分两轮测量 v 第一轮:确定限值和最小观测时间 ? 在 150kHz 和 500kHz 测量喀呖声数和最小观测时间 ? 测量产生 40 个喀呖声(或开关操作数)的时间或 120min 内产生的 喀呖声(或开 关操作数),计算喀呖声率及限值 v 第二轮:用上四分位法评定 ? 在规定频点测量:150kHz,500kHz,1.4MHz,30MHz ? 测量时间:第一轮确定的最小观测时间 ? 当器具的喀呖声率 N 由喀呖声数确定,如在最小观测时间内所 记录的喀呖声 数,超过限值的不多于 1/4,则符合要求 ? 当器具的喀呖声率 N 由开关操作数确定,如在最小观测时间内 所记录的开关 操作所产生的喀呖声数,超过限值的不多于 1/4, 则符合要求 喀呖声测量的注意 v 用带准峰值检波器接收机测量 v 注意喀呖声定义的例外情况 v 器具在标准给定的条件下或典型使用的最恶劣的条件下运行 v 不同的电源端子的喀呖声率可能不同 v 相线和中线应分别测量 v 当器具的喀呖声率 N 由喀呖声数确定,N = n / T v 当器具的喀呖声率 N 由开关操作数确定, N = n×f / T v 确定喀呖声限值的连续骚扰限值,为适用于家用电器和产生 类似干扰的设备及装有半导 体装置的调节控制器的限值中的 准峰值限值 v 如喀呖声率大于等于 30,适用连续骚扰限值,即不合格

4.骚扰功率
? GB 4343.1-2003 骚扰功率试验 v 受试设备的骚扰特性可通过测量电源线和其它连线的 骚扰功率来考核 v 当频率超过 30MHz 时,设备所产生的骚扰能量主要通 过辐射传播 v 经验表明,骚扰能量主要是由靠近器具的那部分的电 源线和其他连线向外辐射的 v 通过吸收钳测量最大骚扰功率 骚扰功率的测量 v EUT 应放在 0.8m 高的非金属台上,距其它导电体 0.4m v 被测馈线应在台子上平直展开,注意其长度是否延长

v v v v v v

吸收钳的电流变换器一端朝向被测设备 不测量的连线的处理 短于 0.25m 的引线不需测量 短于吸收钳长度 2 倍的引线需延长到吸收钳长度 2 倍 长于吸收钳长度 2 倍的引线,使用原引线测量 辅助装置非器具主体运行所必需或由单独试验程序时,应 只接引线而不接辅助装置

骚扰功率的测量 测量程序 a. 按要求进行试验布置和连接 b. EUT 按运行条件正常工作 c. 依次对电源线和每根超过 25cm 长的连接线进行测量 d. 初测,将吸收钳套在被测线上,固定在离 EUT 最近的位置, 在 30MHz~300MHz 范 围内扫描,找出最大骚扰对应的频率 e. 最终测试,移动吸收钳,找出最大骚扰位置,测量准峰值 和平均值,记录测量数据 (最大骚扰电平和频率) f. 试验后数据分析处理(电缆损耗,吸收钳的插入损耗)

5.谐波电流发射(谐波失真)
? GB 17625.1-2003

6.电压波动和闪烁
? GB 17625.2-1994

EMC 对策 v 滤波、屏蔽、接地、PCB 设计 v 滤波 ? 切断电磁骚扰沿信号线或电源线传播的路径 ? 抑制传导骚扰、辐射骚扰,提高抗扰度 ? 滤波器:低通、高通、带通、带阻 ? 电源线滤波器、信号线滤波器,注意安装位置 ? 滤波电容、滤波电感 ? 穿心电容、馈通滤波器 ? 共模扼流圈 ?铁氧体材料:磁环、磁珠 v 屏蔽 ? ? ? ? ? 利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播 限制内部辐射电磁能的越出 防止外来辐射能量的进入 机箱屏蔽:材料的选择、接触面的处理、孔缝的大 小、线缆的进出 ?线缆屏 蔽:屏蔽效能、与机壳的搭接 对重要器件(骚扰源)进行屏蔽,如时钟发生器、 晶振、CPU 等

v 接地 ? ? ? ? ? ? ? ? EMC 对策 v PCB 设计 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 接大地:人员与设备的安全 接参考地:建立基准电位点 浮地:抗干扰 单点接地:简单,多用于低频 多点接地:就近接地,地线长度短,多用于高频 混合接地 接地点的选择:对电路影响小,避免地环路影响 接地点的处理:低阻抗,焊接、铆接、螺钉连接

避免公共阻抗的耦合、线间串扰、高频载流导线的电磁辐射、 印刷线路板对 高频辐射的感应及波形在长线传输中的畸变等 尽量采用多层板 先确定元器件在板上的位置,然后布置地线(层)、电源线(层) , 再安排高速 信号线,最后再考虑低速信号线 敏感电路的引线不要与大电流、高速线平行,要远离时钟线 易产生骚扰的器件要相互靠近,并尽量远离逻辑电路 将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置 将高频电路与低频电路分开,隔离或单独成板 尽可能缩短高频元器件之间的连线 易受干扰的元器件不能相互挨得太近 输入和输出元件应尽量远离 PCB 的滤波、屏蔽和接地的处理


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