EMC基本知识培训

Feb 19，09EMC基础知识培训基础知识培训 目录一、EMC概论.Enter二、传导干扰.Enter三、辐射干扰.Enter四、浪涌.Enter五、群脉冲.Enter六、静电放电.Enter七、EMC应对措施.Enter八、EMC客诉时相关信息.Enter九、安规与EMC误解.Enter十、谢谢.EnterEMC:Electro Magnetic CompatibilityEMI:interference EMS:sensitivity传导辐射静电群脉冲浪涌Class AClass BLevel 1Level 2Level 3Level 4培训主题:EMC(电磁兼容性)的全称是Electro Magnetic Compatibility，其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。该定义包含两个方面的意思，首先，设备能够抵抗所接受到的干扰而正常工作(即EMS)；其次，设备所发射的电磁干扰不能影响其它设备的正常工作(即EMI)。目前在这方面有相应的国际标准和国家标准。针对EMI有GB/T9254-1998（CISPR22B）标准，针对EMS有GB/T17626-1998（IEC61000-4）标准。EMC结构图如下：EMCEMIEMSconductionradiationESDCSRSEFTSURGEEMC-概述 返回目录返回目录 EMI 干扰按干扰信号信号可分为共模干扰（COMMON INTERFERE）和差模干扰（DIFFERENTIAL INTERFERE）。凡是来自电源火线（HOT/Live wire）而经由零线（NEUTRAL）返回的杂讯称为差模杂讯。凡是来自电源火线（HOT）或零线（NEUTRAL）而经由地线返回的杂讯,称为共模杂讯。两者产生的原理、传播的途径、频率特性和对策方法都不一样。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。在信号线与地间并接电容，可以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。返回目录返回目录安全等级定义备注CLASS AA级信息技术设备（ITE）是指满足A类限制但不满足B类限值要求的那类设备。对于这类设备应不应该限制其销售，但因该在有关的使用说明中包含如下内容的声明：此为A级产品，在生活环境中，该产品会造成无线电干扰，在这种情况下，用户可能对其干扰采取切实可行的措施。CLASS BB级设备是指能满足B级骚扰限值的那类设备，主要在生活环境中使用。主要包括：-不在固定场所使用的设备，例如靠固定电池供电的便携式设备；-靠电信网络供电的电信终端设备；-个人计算机及其辅助设备；注：所谓生活环境是指那些有可能在离相关 设备10米远的范围内使用广播和电视接 收机的环境。在GB/T 9254 1998中规定是这样定义的，如下：返回目录返回目录电磁兼容的概念-2n电磁骚扰 electromagnetic disturbance：任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。n电磁干扰 electromagnetic interference(EMI)：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。n电磁发射 electromagnetic emission：从源向外发出电磁能的现象。n电磁辐射 electromagnetic radiation：包括a)能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。b)能量以电磁波形式在空间传播电磁兼容的概念-3(条件)干扰源、被干扰对象及耦合通道 必须有干扰源、被干扰对象及耦合通道的同时存在才能构成EMC问题。干扰源分类电磁干扰源自然电磁干扰源人为电磁干扰源大气干扰雷电干扰宇宙干扰热噪音功能性干扰源非功能性干扰源无线电广播电视无线通信雷达导航输电线电气化铁路车辆点火系统开关系统工业、科学、医疗设备家用电器办公设备干扰源分类-1自然电磁干扰n自然电磁干扰主要指的是宇宙干扰、大气干扰、热噪声和沉积静电干扰。n宇宙干扰是来自宇宙的背景噪声、太阳无线电噪声以及天体、星座发射的无线电噪声。太阳的的干扰频率从10MHz到几十GHz。宇宙干扰最为明显的频率范围为20MHz500MHz，主要的干扰对象为航天飞行器以及通过卫星传播的通信信号和广播信号。n除宇宙干扰外，大气干扰也是常见的自然电磁干扰。主要是雷电干扰，其他的还有沙暴、雨雾等。大气干扰的频率范围主要在30MHz以下，对地球上20 MHz以下的无线电通信影响很大。n热噪声指的是处于一定热力学状态下的导体中所出现的无规则电起伏，是由导体中自由电子的无规则运动引起的。如电阻热噪声、气体放电噪声等。干扰源分类-2电气设备干扰1）电晕放电高压输电线因绝缘失效时会产生间歇脉冲电流，形成电晕放电。电晕放电干扰对低频感测系统的影响较为严重，对高频感测系统影响不大。2）辉光放电及气体放电。如荧光灯、霓虹灯、等。常温空气中，当接点距离为0.0076mm，电压加到320V时会发生辉光放电。荧光灯的干扰电平一般为几十微伏到几千微伏，高的可达几十毫伏；频率为超高频。3）火花放电电气设备触点处的断续电流将会引起火花放电。对于有金属外壳的电气设备，干扰一般只能从缝隙处和引线处泄露。火花放电干扰频率很高。汽车点火干扰的频率范围为20MHz1000MHz，作用距离可达50 100m。4）开关干扰5）工频干扰被干扰对象与耦合通道被干扰对象所囊括的范围也很宽。所有的电子设备都有可能成为被干扰对象，甚至人体。如电视机，收音机，模拟传感器，放大器，计算机等。耦合通道可以分为三类：辐射、传导及感应。如：电源线，内部连接电缆，机箱泄漏，天线到天线，导线到导线等。产品电磁骚扰特性主要测量标准-11）工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值CISPR11-1990CISPR是一个国际性的电磁兼容标准化组织，它是IEC下属的一个特别的技术委员会。该组织目前制定的有关于电磁兼容的标准还有：CISPR12；CISPR 13；CISPR 14；CISPR 16；CISPR 22；CISPR 24等2）车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的测量方法和限值CISPR12-19973）声音和电视广播接收机及有关设备无线电骚扰特性限值和测量方法CISPR13-19964）家用和类似用途的电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电骚扰特性的测量方法和限值CISPR14-1997 产品电磁骚扰特性主要测量标准-25）无源无线电骚扰滤波器及抑制元件特性的测量方法CISPR17-19816）信息技术设备的无线电骚扰特性的测量方法和限值CISPR22-19937）谐波电流发射限制（设备输入电流16A/每相）IEC61000-3-2：(1994)8）设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁限制（额定电流16A）IEC61000-3-3：(1994)9）居住、商业和轻工业环境通用发射标准IEC61000-6-3：(1996)10）工业环境通用发射标准IEC61000-6-4：(1997)产品抗扰性试验主要标准-11）静电放电抗扰性试验IEC61000-4-2：(1995)2）射频电磁场辐射抗扰性试验IEC61000-4-3：(1995)3）电快速瞬变脉冲群抗扰性试验IEC61000-4-4：(1995)4）浪涌抗扰性试验IEC61000-4-5：(1995)5）对射频场感应的传导骚扰的抗扰性试验IEC61000-4-6：(1996)6）供电系统及所联设备谐波和谐间波的测量和测量仪器通用导则IEC61000-4-7：(1991)产品抗扰性试验主要标准-27）工频磁场抗扰性试验IEC61000-4-8：(1993)8）脉冲磁场抗扰性试验IEC61000-4-9：(1993)9）阻尼振荡磁场抗扰性试验IEC61000-4-10：(1993)10）电压瞬时跌落、短时中断和电压渐变的抗扰性试验IEC61000-4-11：(1994)11）居住、商业和轻工业环境通用抗扰性IEC61000-6-1：(1997)12）工业环境抗扰性通用标准EN50082-2：(1995)*备注：EN为欧洲标准的代号。家用电器产品EMC认证进行的EMC检验项目包含电磁发射（EMI）和电磁抗扰度（EMS）两个方面，相关的检测项目如下：EMC检测项目英文名称关键指标备注电磁发射（EMI）电波暗室Semi-Anchoic Chamber 传导EMI Conduction 辐射EMI Radiated干扰功率 Disturbance Power 电源谐波Harmonics 电压闪烁Flicker 不连续干扰Click电磁抗扰性（EMS）抗静电ESD抗射频辐射RS抗电快速瞬变/脉冲群EFT抗雷击(浪涌)击Surge抗射频传导CS抗电源频率磁场Magnetic Field抗电压变动 Voltage Dips&Interruptions备注：上表中的“关键指标”是电源行业客户关注的指标。返回目录返回目录安全等级分类：安全等级定义备注CLASS AA级设备是指非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设，A级设备应满足A级限值。Class A只适合在工业环境使用，CLASS A级别的产品所产生的电磁波会干扰收音机及电视机，所以不适合在家中使用，但在办公室使用是可以的。通过Class A认证的产品不能在只适合ClassB的地区使用，所有在美国销售的电子产品都必须通过CLASS B认证。CLASS BB级设备是指家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备，B级设备应满足B级限值。Class B对辐射的要求更严格，其中150kHz-30M Hz为传导测量范围，30MHz-1GHz为辐射测量范围。CLASS B级别的产品表示所产生的电磁波并不会干扰微波的讯号，所以可以在家庭或办公室使用，如个人计算机或家用电话即属于此类产品。一般真正通过FCC CLASS B认证的产品说明其具有很强的抗干扰能力和很低的辐射水平，在系统中既不易受到其它电子设备的影响，也不会干扰其它电子设备。返回目录返回目录我们的产品相关标准nEMI-1:欧盟 EN55022(信息技术设备)2:欧盟 EN55011(工,科,医疗设备发射要求)EMS-国际电工委员会 IEC61000-4 GBT 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验.pdfGBT 17626.4-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验.pdfGBT 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验.pdfGBT 17626.6-2008 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度.pdfEMI-传导干扰(CONDUCTION)-概念n概念:通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到 另一个电网络(线路中的高频电流在干扰源 和干扰接收者之间流动产生的EMI,在电源设 备中通常关注AC输入线缆)n特点:频率段:150KHZ30MHZ,峰值,准峰值,平均值n目的:测试产品对外界的干扰,并将这种交变的电 流电压干扰信号转化成直流幅值显示EMC training(中文)-龚盛.ppt P1417EMI-传导干扰(CONDUCTION)-测试方法n提供标准电源阻抗同时也提供一定的滤波器功能n标准中定义应该使用“50uH/50 ohm”LISNn提供一个开关，使得可以测量L线或者N线被测试设备接口被测试设备接口直接接入直接接入屏蔽房的屏蔽房的ACAC市电市电金属外壳金属外壳同轴电缆同轴电缆150KHz下的阻抗下的阻抗:1uF:1.06 ohm50uH:47 ohm100nF:10.6 ohm50ohm dominatesat high frequencyEMI-传导干扰(CONDUCTION)-实验等级Quasi Peak Mornsun Quasi Peak Average Mornsun AverageDisplay from the spectrum analyser等级适用环境Class A用于贸易，工业，商业环境的设备 Class B用于居住环境的设备 EMI-传导干扰(CONDUCTION)-实验等级传导干扰等级Class AClass B频率150K500KHZ500K30MHZ150K500KHZ500K5MHZ5M30MHZ限值准峰值/平均值79dB/66dB73dB/60dB6656dB/5646dB56dB/46dB60dB/50dBEN55022EMC training(中文)-龚盛.ppt P100 分界点设置30MEMI-传导干扰(CONDUCTION)-Class AEMI-传导干扰(CONDUCTION)-Class BEMI-传导干扰(CONDUCTION)-干扰源差模干扰共模干扰高频开关电流高频电压降落VDM寄生磁场整流输出电路变压器高频漏磁场高频开关电压寄生电容变压器原,副边MOS漏级到安全地杂散电场EMI-传导干扰(CONDUCTION)-关键部件1,EMI滤波网络X电容Y 电容差模电感共模电感2,变压器3,PCB布线4,开关管5,输入输出Y电容6,电路结构7,屏蔽体EMI-传导干扰(CONDUCTION)-实际电路n例如：手机充电器、小型电源适配器都没有地线接入n而且没有金属外壳n元器件都是低成本的 因此省掉了共模电感n注意：共模信号的路径如下图所示，C5是负载到地的寄生电容这样，共模传导EMI的测试很大程度上决定于测试的设置情况。EMI-传导干扰(CONDUCTION)-客户端差模干扰共模干扰高频开关电流高频电压降落VDM寄生磁场大dI/dt dv/dt高频漏磁场高频开关电压寄生电容变压器原,副边MOS漏级到安全地杂散电场整流输出电路PCB 布线输入输出线位置客户整机结构*与竞争对手产品在整机上没有可比性EMI-传导干扰(CONDUCTION)-客户端应对1,EMI滤波网络X电容Y 电容差模电感共模电感2,屏蔽体3,PCB布线4,客户端结构设计5,输入输出线的位置EMI-辐射干扰(RADIATION)-概念n概念:干扰源通过空间把其信号耦合到另一个电网 络 EMI通过高频电磁场辐射由源传递至测量 设备n特点:频率段:30MHZ1GHZ,辐射EMI与天线学科有 很大关联,n目的:测试产品对外界的干扰,并将这种交变的电 流电压干扰信号转化成直流幅值显示EMI-辐射干扰(RADIATION)-实验方法EMI-辐射干扰(RADIATION)-实验等级传导干扰等级（10m的测量距离)Class AClass B频率30M270KHZ270K1GHZ30M270KHZ270K1GHZ限值准峰值40dB47dB30dB37dB3m与10m相差10.46vdb (L2=L1+20Lg(d1/d2)EMC training(中文)-龚盛.ppt P100 分界点设置30MEMI-辐射干扰(RADIATION)-Class AEMI-辐射干扰(RADIATION)-Class BEMI-辐射干扰(RADIATION)-干扰源差模干扰共模干扰开关谐波变压器原,副边MOS漏级到安全地寄生电感引起电流寄生参数的谐振EMC training(中文)-龚盛.ppt P9498 EMI-辐射干扰(RADIATION)-关键元件1,EMI滤波网络X电容Y 电容差模电感共模电感2,变压器3,PCB布线4,开关管5,输入输出Y电容6,电路结构7,屏蔽体8,磁珠EMI-辐射干扰(RADIATION)-客户端差模干扰共模干扰开关谐波不产生辐射干扰,干扰源相互抵消?变压器原,副边MOS漏级到安全地寄生电感引起电流寄生参数的谐振输入输出线位置PCB 布线客户整机结构天线,孔缝EMI-辐射干扰(RADIATION)-客户端应对1,EMI滤波网络X电容Y 电容差模电感共模电感2,屏蔽体3,PCB布线4,客户端结构设计EMS-浪涌(SURGE)-概念n概念:输入或输出端口施加不同极性,不同相位的 瞬态电压,电流或功率波n特点:上升时间快,下降时间慢，瞬态高电压,大电 流,高能量 n目的:模拟由开关或雷电瞬变过电压引起的单级性 浪涌(冲击)时产品的抗干扰能力GBT 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验.pdf P8-9EMS-浪涌(SURGE)-实验方法EMS-浪涌(SURGE)-实验等级开路电压与短路电流等级等级开路电压短路电流 L-N电压峰值/KV L/N-FG电压峰值/KV L-N电流峰值/KA L/N-FG电流峰值/KA1NA0.50.2520.510.5312142421.2/50US组合波(电源)1.2/50US电压浪涌 8/20US 电流浪涌 10/700US 通信线信号端口P10 P28EMS-浪涌(SURGE)-适用环境*SURGE等等级适用适用环境境等级环境境1有部分保护的电气环境(500v)2电缆隔离良好,甚至短走线也隔离良好的电气环境(1000v)3电源电缆与信号电缆平行敷设的电气环境(2000v)4互联线按户外电缆并沿电源电缆敷设,并作为电子电气线路(4000v)*备注:GBT 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验.pdf的附录BEMS-浪涌(SURGE)-结果判定SURGE试验结果判定果判定标准准等级现象A规定限值内正常 B性能与功能暂时丧失或降低,但是骚扰停止后可以自恢复 C性能与功能暂时丧失或降低,需要操作者干预后才能恢复D软件或者硬件损坏,造成数据丢失或者其他不可恢复的功能散失或降低*备注:是否通过实验需要和客户商定,针对不同应用场合选择不同的判标准,一般情况默认A级和B级是正常的EMS-浪涌(SURGE)-关键元件1,压敏电阻2,热敏电阻3,保险丝4,TVS5,气体放电管6,雷击放电器7,EMC滤波网络X电容差模电感共模电感Y电容EMS-浪涌(SURGE)-客户端问题1,L-N不过(差模信号)2,L/N-PE不过(共模信号)EMS-浪涌(SURGE)-客户端解决1,压敏电阻2,热敏电阻3,保险丝4,TVS5,气体放电管6,雷击放电器7,EMC滤波网络X电容差模电感共模电感Y电容EMS-电快速群脉冲(EFT)-概念n概念:许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气 和电子设备的电源端口，控制端口，信号端 口，接地端口n特点:瞬变的高幅值，短上升时间(上升时间5ns,单 个脉冲5ns,持续50ns)，高重复率(群持续时 间15ms,群周期300ms)，低能量 n目的:模拟切断感性负载，继电器触点弹跳(瞬态 切换过程)时产品的抗干扰能力EMS-电快速群脉冲(EFT)-实验方法EMS-电快速群脉冲(EFT)-实验等级开路输出脉冲的试验电压和脉冲的重复频率等级电源输入端口输出，数据，控制端口电压峰值/KV重复频率/KHZ电压峰值/KV重复频率/KHZ10.55或者1000.255或者100215或者1000.55或者100325或者10015或者100445或者10025或者100*与客户确定与客户确定与客户确定与客户确定*当输出负载为50欧姆时电压减半EMS-电快速群脉冲(EFT)-适用环境*EFT等等级适用适用环境境等级环境境1具有良好保护的环境，快速群脉冲被全部抑制（计算机房）2受到保护的环境，快速群脉冲被部分抑制（工厂或发电厂的控制室）3典型的工业环境，快速群脉冲无抑制（工业过程的设备使用场所）4严酷的工业环境，快速群脉冲无抑制（发电厂等）*备注:GBT 17626.4-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验.pdf 的附录BEMS-电快速群脉冲(EFT)-结果判定EFT试验结果判定果判定标准准等级现象A规定限值内正常 B性能与功能暂时丧失或降低,但是骚扰停止后可以自恢复 C性能与功能暂时丧失或降低,需要操作者干预后才能恢复D软件或者硬件损坏,造成数据丢失或者其他不可恢复的功能散失或降低*备注:是否通过实验需要和客户商定,针对不同应用场合选择不同的判标准,一般情况默认A级和B级是正常的EMS-电快速群脉冲(EFT)-关键元件1,压敏电阻2,EMC滤波网络X电容差模电感共模电感Y电容EMS-电快速群脉冲(EFT)-客户问题1,L-N不过(差模信号)2,L/N-PE不过(共模信号)EMS-电快速群脉冲(EFT)-问题解决1,压敏电阻2,EMC滤波网络X电容差模电感共模电感Y电容EMS-静电放电(ESD)-概念n概念:具有不同静电电位的物体相互靠近或者直接接触引 起的电荷转移(施加在正常使用人员可接触的受试设 备的点或者面n特点:抗静电等级与相对湿度,材料(抗静电材料,合成材料)有关,越干燥,电压越高.n关键:放电电流的变化速率(充电电压,峰值放电电流,上升 时间0.71NS),n目的:模拟设备遭受直接来自操作者和对邻近物体进行静 电放电时产品的抗干扰能力GBT 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验.pdf P5-6(四种放电类型)EMS-静电放电(ESD)-实验方法EMS-静电放电(ESD)-实验方法GBT 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验.pdf P11 P19 A.2 P21EMS-静电放电(ESD)-实验等级静电放电实验等级(1535，3060）等级接触放电空气放电试验电压/KV重复频率/KHZ试验电压/KV重复频率/KHZ1222443684815*与客户确定与客户确定与客户确定与客户确定EMS-静电放电(ESD)-适用环境EMS-静电放电(ESD)-结果判定ESD试验结果判定果判定标准准等级现象A规定限值内正常 B性能与功能暂时丧失或降低,但是骚扰停止后可以自恢复 C性能与功能暂时丧失或降低,需要操作者干预后才能恢复D软件或者硬件损坏,造成数据丢失或者其他不可恢复的功能散失或降低*备注:是否通过实验需要和客户商定,针对不同应用场合选择不同的判标准,一般情况默认A级和B级是正常的EMS-静电放电(ESD)-关键元件1,结构(板边元件距离,电荷泄放通路 隔离度)2,材料3,接地EMS-静电放电(ESD)-客户端?EMC-应对措施1,EMC滤波网络2,结构与布线3,屏蔽体4,接地http:/ LB03-10BXXLH10-10B/A/DXX LB05-10B/A/DXXLH15-10BXXLH20/25-10BXX LB15-10BXX LD0310-10BXX不可回避的曾经的问题:桥堆浪涌问题十六、十六、CE认证认证 CE认证代表欧洲统一（CONFORMITE EUROPEENNE），它是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。在欧盟市场，“CE”标志属强制性认证标志，凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。没有CE认证标志的，不得上市销售，已加贴CE认证标志进入市场的产品，发现不符合安全要求的，要责令从市场收回，持续违反指令有关CE认证标志规定的，将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。十七、十七、FCC认证认证 FCC(Federal Communications Commission)，即美国联邦通信委员会。FCC于1934年建立的美国政府的一个独立机构。FCC通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信。许多无线电应用产品、通讯产品和数字产品要进入美国市场，都要求FCC的认可FCC认证。FCC委员会调查和研究产品安全性的各个阶段以找出解决问题的最好方法，同时FCC也包括无线电装置、航空器的检测等等。返回目录返回目录十八、十八、“回回”型标志型标志“回”字标志表示绝缘等级，这要从安全防护的角度讲：IEC60950中定义电击防护的方式有三种:1、基本绝缘+保护接地 2、双重绝缘(基本绝缘+附加绝缘)或者是加强绝缘 3、通过SELV供电 这三种方式被分别定义为：Class I，Class II，Class III(通常所说的I类设备，II类设备，III类设备，是IEC中的器具的绝缘类型）。“回”符号被要求用在Class II设备(就是II类设备)。比较简单的区分属于哪类设备的方式就是看设备的输入：Class I 设备：直接连MAINS电源，有接地；Class II 设备：直接连MAINS电源，没有接地；Class III 设备：不直接连MAINS电源，但是给其供电的电源输出要符SELV。注意，如果接地属于功能接地(不起保护作用)，结构上仍然要求符合双重绝缘或者加强绝缘，但是，仍然定义为 Class I 设备，并且不可以打“回”标志。“回”型标志是全球通用，不分国家，和电压没有关系。返回目录返回目录Thanks！返回目录返回目录