EMS测试项目及相关法规介绍.pptx

EMSSeriesIntroduction电磁耐受量测技术PCEG電子R/D Lab agency戴林軍2004年4月6日定义: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设备构成不能承受的电磁扰动能力Electromagnetic Compatibility(EMC):Abilitytooperatein,andnotoverlycontributeto,anenvironmentofelectromagneticradiation1系统产生的电磁扰动的程度低于一定的标准要求,不至于妨碍其它电器设备的正常工作;2系统具有一定的固有抗电磁扰动的能力,在不超过标准要求的电磁扰动的环境下正常工作.Electromagnetic Interference(EMI):ElectromagneticenergyemanatingfromonedevicewhichcausesanotherdevicetohavedegradedperformanceElectromagnetic Susceptibility(EMS):Toleranceinthepresenceofelectromagneticenergy(performancedegradationduetoelectromagneticenergy)EMC=EMI+EMS基本概念电磁环境为什么要进行EMS抗扰度测试？日常生活现象：1DVD播放时电视显示出现雪花点或抖动！2在网吧手机没有信号了！3手按键盘时显示器显示不稳定！4手握黑白电视天线接收效果更清晰！为什么要进行EMS抗扰度测试？军事卫星通讯现象：1近期太阳黑子活动造成某些地区卫星通讯中断！2电磁波干扰雷达系统！3航天器受雷击波的影响！电磁环境电磁环境抗扰度测试-I传导辐射静电脉冲群浪涌抗扰度测试抗扰度测试-II工频磁场 脉冲磁场跌落振荡波 各类电源抗扰抗扰度测试ITE:InformationTechnologyEquipment资讯类产品测试项目By test itemsw测试项目之定义测试项目之定义w测试标准测试标准w试验信号特性试验信号特性w测试架构测试架构w测试程序测试程序w测试结果之不确定因素测试结果之不确定因素(一）ElectrostaticDischargeEN61000-4-2ESDIEC/EN61000-4-21998GB17626.21998Electrostatic Discharge静电放电Purpose:ToevaluatetheimmunityabilityforequipmentsubjectedtoStaticdischarge模拟设备在正常使用过程中对静电的抗扰动能力.*具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起电荷转移 *静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。*静电放电产生的电磁场幅度很大,频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏.静电之产生 物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子核而侵入其他的原子,即造成不平衡，带上电荷.任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。兩絕緣體互相接觸摩擦，造成電子轉移，當兩物體又分開，電子可能不會回到原來的物體內，造成兩物體會帶正或負電IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998在乾燥之環境下，建立起靜電電荷之機會較高，特別是當相對濕度低於35%時。當提供靜電電荷一個對地之路徑時，靜電放電(ESD)就會發生。ESD最有機會發生之環境，像是在辦公室中，其空調系統可能將相對濕度降至35%以下。如果使用人造材質之地毯，當人體在地毯上行走之磨擦動作就會使人體帶電。典型的電壓可高達15kV。接觸到個人電腦，就很有可能產生ESD，因之造成其內部元件之損壞靜電放電靜電放電IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998w人在地毯上走，鞋底(絕緣體)因為接觸又與地毯分開，變成帶電。w此電荷轉移至人體(導體)。w人體接觸到金屬物質，靜電放電產生。w在絕緣體中產生電荷w藉由接觸或感應之方式，此電荷轉移至導體上。w此導體接近一個金屬物體，造成靜電放電發生。靜電放電產生IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998HumanBodyvehicleCS=upto10000pFVupto400kVW=approx1600JCS=100to150pFVupto16kVW=approx12mJ静电负荷IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998测试等级测试等级电压等级ContactdischargeAirdischarge1+/-2+/-22+/-4+/-43+/-6+/-84+/-8+/-15开放等级（产品规格定义）红色部分为为CE标准测试等级静电产静电产生生电电路路IEC/EN61000-4-21998GB17626.2199850Mohm:充电电阻330ohm:脉冲持续时间形成电阻ESDESD产产生器生器规规格格IEC/EN61000-4-21998GB17626.219980ESD 产生器放电回路导线一般为2m，且波形须符合规格输出电流典型波形IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998上升时间:脉冲首次达到10%峰值的瞬时与随后达到90%峰值的瞬时时间间隔ESD特性参数IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998放电方式接触放电接触放电Contactdischarge对正常使用过程中人手可触摸的金属表面进行放电。先枪头垂直接触金属表面，再实施放电，对未特殊说明之表面金属绝缘烤漆部分，应先用尖头戳穿烤漆。空气放电空气放电Airdischarge对非金属表面，缝隙进行放电。先触发放电开关，再快速靠近并触及待测部位后移开重新触发。测试场地要求1接地参考平面，最小厚度0.25mm（铜或铝）,其他金属材料至少0.65mm最小尺寸1m*m,实际尺寸取决于受试设备大小，每边至少伸出受试设备或耦合板0.5m,并与保护接地相连。2受试设备与实验室墙壁和其他金属性结构之间最小距离1m。3不容许受试设备不容许有其他附加的接地连接线4耦合板应采用和接地参考平面相同的金属和厚度，且每端经过一470Kohm电阻与接地参考平面连接。电阻能耐受放电电压且具有良好绝缘和防止电荷积累，避免对接地参考平面短路。IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998环境条件气候条件空气放电试验，气候条件应在下述范围内：-环境温度：15度35度-相对湿度：30%60%-大气压强：86kPa106kPa电磁环境实验室的电磁环境不应影响实验结果。IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998桌上型设备测试架构IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998落地型设备测试例IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998受试设备与电缆用厚度约0.1m的绝缘支架与接地参考平面隔开,施加於EUT在正常使用时時，人接触得到的位置及表面,可使用20次/sec功能，来预先选择测点,在预选点上，施加至少10次单点放电，间隔约1秒,接触放电前，须先將放电头接触EUT,有烤漆处须用尖头戳 穿烤漆层，再放电测试,空气放电时，使用圆形放电头，触发开关后，以尽快速度接触EUT,ESD放电枪应与EUT保持至少0.2m距离,对垂直和水平耦合板放电采用接触放电EUT 的放电实施IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998测试结果判定试验结果按受试设备的运行条件和功能规范进行如下分类：A在技术要求限值内的性能正常B功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复C功能或性能暂时降低或丧失，但要求操作人员干预或系统复位D因设备（元件）或软件的损坏或数据丢失而造成不能自行恢复至正常状态的功能降低或丧失此结果判定等级适用于EMS所有项目测试结果判定！IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998测量结果不确定因素w静电发生器的特性，精度（电压，电流，波形）w环境湿度/温度，特别是对空气放电的影响w测试的设置，EUT的摆放位置w放电枪操作的姿试，测试的选点IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998IEC/EN61000-4-21998GB17626.21998图例（二）RadiationSusceptibilityEN61000-4-3RS电磁耐受测试IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998Radiation Susceptibility test(RS)验证电气,电子设备的电磁场辐射抗扰度测试-模拟各种辐射干扰源手持式无线电收发机无线广播电台电视发讯器汽车无线电发讯器各种工业电磁干扰源频率范围：80MHz1000MHz实验等级IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998测试设备|无响室(Anechoic Chamber)：具有合适的尺寸,能维持相对受试设备有足够维持标准场强，裝上的 吸收材料可衰减內部反射|EMI滤波器：在连接线路上，不产生振荡效应|RF信号产生器：能涵盖要测试的频率，振幅被1KHz正弦波调制至80%，具有自 动扫描能力(1.5-3decade/s)，使用低通或帶通滤波器以解決監 視(接收)信号装置，受谐波干扰问题IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998|功率放大器：放大信号以驱动天线至需求的场强等级，放大器产生的谐波和失真电平比载波电平至少低15dB.|场强产生用天线：双椎形天线(20MHz 300MHz)对数形天线(80MHz1000MHz)|场强监测用天线：0.1m長度以下的双极式天线,具有足够抗扰度能力|附属装置：记录功率等级，用于记录试验规定场强所需功率电平和控制产生试验场强的电平测试设备IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998测试设置连线3m,卷绕成1m长导线 均匀场区域吸收铁心或EMI滤波器于半无响室，需铺吸收材料以降低地板反射场发射天线 非导体桌子连线大于3m或无规时外露长度为1mIEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998u75%以上(12点)的振幅值为额定值的-0dB至6dB之间场均匀区域均匀域场探头位置IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998场校正1将探头置于16点场均匀区域内任一点(如上页)2向天线馈入能发送3V/m至10V/m场强的正向功率,并记录功率和场强3用同样发射功率,测量并记录其它15点之场强4分析16点的结果,剔除25%偏差较大的数据(16中之4点)5保留点的场强应在+3dB偏差之内6在保留点中,定出最低场强的位置做为参考(确保在-0dB+6dB偏差之内都能满足要求)7从功率和场强的关系可推算出所需试验场强必须发送的功率(如在一定点上,1mW功率对应0.5V/m场强,则36mW功率能产生3V/m场强)8在垂直极化和水平极化下,以不大大于起始频率10%步长重复以上实验IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998测试设置P C系 統(含软 件 及GPIB卡)信号产 生器放大器方 向 性 耦 合 器功率 计天线場強场强感测測器測测试室(AbsorberChamber)順向GPIBRS232场 强 计FMS(10Hz18GHz)RS232光中繼器回路IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998实验配置IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998测试过程IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998测试结果不确定度IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998RS测试示意图IEC/EN61000-4-3：1995GB/T17626-3:1998（三）ElectricalFastTransientEN61000-4-4EFTIEC/EN61000-4-41998GB17626.41998ElectricalFastTransient电源突波Purpose:ToevaluatetheimmunityabilityforequipmentsubjectedtorepetitiveElectricalfasttransients,suchasinterruptionofinductiveloads,relays,contactors,Switch。验证电气和电子设备对诸如来自切换瞬态过程（切换感性负载，继电器触点弹跳等）各种类型瞬变骚扰的抗扰度。EFT测试是将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，信号和控制端口的试验。测试等级IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998脉冲信号产生IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT发生器输出波形IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998电快速脉冲群IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT特性参数IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EUT应置于参考接地板上，中间以0.1m0.01m 绝缘架支撑参考地板(铜或铝)厚度至少0.25mm，面积至少 1m1m，实际上要超出EUT各边10cm参考地板要连接至保护接地EUT与周围金物，距离至少0.5m不容许有额外之接地耦合夹除下方之接地平面外,和其他导电性结构 之最小 距离是0.5m测试场地要求IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT测试设置IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT信号施加IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998注意：除了耦合部份至注意：除了耦合部份至试验电缆试验电缆及地面距及地面距离离外，外，至其他至其他导电结构导电结构距距离应离应超超过过0.5m0.5m容性耦合线夹夾构造IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT测试过程IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998EFT测试不确定因素IEC/EN61000-4-41998GB17626.41998（四）SurgeEN61000-4-5SurgeIEC/EN61000-4-51998GB17626.51998Surge 雷击波雷击波Purpose:Toevaluatetheimmunityabilityforequipmentsubjectedtounidirectionalsurges,suchassurgescausedbyswitchingeventsofcapacitiveloadsinductiveloads(SEMP)andindirectlightingstrokesindirect(LEMP).验证EUT在规定的工作状态下，对由开关或雷电作用所产生的高能量骚扰电平冲击的反应。产生因素：1主电源系统切换骚扰，如电容器组的切换，2开关切换或负荷变化，系统故障，如短路故障3直接雷击于外部电路或耦合到设备接地系统。Surge测试是将脉冲信号耦合到电气和电子设备的电源端口，信号和控制端口的试验。测试等级IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998Surge产生器特性IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998开路电压波形(1.2/50s)上升时间T1=1.67T=1.2s30%波寬T2=50s 20%组合波波形定义IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998组合波波形定义上升时间 T1=1.25T=8s20%波宽 T2=20s 20%短路电流波形(8/20s)IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998特殊测试波形定义上升時时 T1=1.67T=10s30%波宽 T2=700s 20%开路电压波形(10/700s)*用与长距离信号线和控制线端口试验IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998Surge测试特性参数IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998耦合/去耦合电路差模差模共模共模IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998測 試 程 序雷击产生器(须符合规格)测试等级(电压/电流)产生器阻抗雷击波极性测试次数，每个点至少正负极性各5次重复率：最大1次/minEUT的代表性工作状态AC电源时，相角同步施加雷击波必须施加于线对线及线对地考虑到 EUT 非线性电流电压特性，测试电压须渐近增加 IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998Surge测试不确定因素IEC/EN61000-4-51998GB17626.51998（五）ConductionSusceptibilityEN61000-4-6CSConduction Susceptibility:传导耐受测试ImmunityrequirementandtestmethodsforequipmentsubjectedtoRFtransmittersinthefrequencyrange9kHzto80MHz.验证电气和电子设备对来自9kHz80MHz频率范围内射频发射机电磁骚扰的传导抗扰度能力.在低频电磁环境中,设备之电源线,通讯线,接口电缆其长度与低频电磁波波长相当,成为无源之接收天线,其耦合之骚扰电磁波将影响设备正常运行.IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998测试等级IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998G1：RF产生器T1：可调式衰减器(040dB)，控制输出信号等级S1：RF开关，当成ON/OFF开关PA：宽频功率放大器，如果RF产生器的输出功率不足够，可用來放大信号LPF/HPF：低/高通滤波器，过滤不必要的干扰信号T2：衰减器(6dB，Zo=50)，降低功率放大器对电路的不匹配试验信号产生IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998辅助 设备 1EUT辅助设备2參参考地板0.1m绝缘垫RF-产生器测试产生器衰减器RS测试原理T：50終端T2：功率衰减器(6dB)IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998测试产生器电源线的耦合方式低频电感高频电感去耦合方式耦合/去耦合IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998参考地板短接地线测试产生器Clamp注入装置Clamp钳注入法IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998遮蔽室墙壁靠近注入点铁心环短接地线测试产生器參参考地板直接注入法*骚扰信号通过100ohm电阻注入到同軸电缆屏蔽层上IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998RS测试过程 依此将试验信号连到每个耦合和去耦装置上,没有被激励的射频断口端接50ohm负载.信号电平在150kHz80MHz频率范围内扫频,扫描速率不能超过1.5*10(-3)十倍频,步长不应超过起始频率的1%,步进的大小不应超过前一频率的1%.每一频率上驻留时间,不应少于受试设备所需的运行和响应时间,敏感频率需进行特别分析.IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998测试不确定因素IEC/EN61000-4-61996GB17626.61998（六）PowerFrequencyMagneticFieldEN61000-4-8IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998PFMPowerFrequencyMagneticField(PFM):电源频率磁场Immunityrequirementsandtestmethodsforequipmentsubjectedtomagneticdisturbancesatpowerfrequency.评价处于工频（连续和短时）磁场中的家用，商业和工业用电气和电子设备的性能。工频磁场由导体中的工频电流产生。-正常运行条件下的电流产生稳定的磁场，幅度较小；-故障条件下的电流，产生幅度较高，但持续时间短的磁场 *稳态磁场可施加于低压配电网路上的各种设备作测试 *短期磁场则相关于故障情況况，且测试等级也不同于稳态状 况，较高等级施加于电机工厂内的设备A/M：磁场强度测试等级IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998主电源网络控制电路变流器电压调整器感应线圈工频磁场产生控制电流容量由最大测试等级及感应线圈因数所决定，因数范围 从0.87m-1(1m标线圈)至0.66m-1(1m2.6m矩形线圈)可在短路下操作低输出端连接至接地端须预防阻止干扰源流入电力系统或影响测试结果IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998:可产生与测试等级相对应的磁场强度与规定的均匀性:材料：铜、铝或导体非磁性材料:桌上型感应线圈(1m边长)用于测试小型设备(例如：电脑监视器、瓦时计、程控传感器等)，测试体积0.6m0.6m0.5m(高):落地型感应线圈(1m2.6m，视EUT而定)，测试区域为為每边的60%60%，再乘以较短边的50%感应线圈IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998sEUT及周边装置放在接地板上s接地板须为非磁性金属板(铜 或铝)0.25mm厚，其它材质厚 度至少0.65mm 接地板至少1m1m，实际面 积视EUT的面积而定s接地板须接至安全接地系统测试布置IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998测试不确定因素IEC/EN61000-4-8：1998GB/T17626-8：1998（七）VoltagedipandinterruptionsEN61000-4-11DIPVoltage dip and interruptions电压暂降，短时中断抗扰度Scope:Immunityrequirementsandtestmethodsforequipmentsubjectedtovoltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations.规定与低压供电网络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测试方法适用于额定输入电流每相不超过16A的电气和电子设备电压暂降，短时中断是由电网，电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的。IEC/EN61000-4-11：1995GB/T17626-11：1999p电压跌落(Voltage Dip)：在电力系统的某一点，电压突然下降，短暂时间後又电压恢复，约半周期至数秒钟p电压瞬断(Short Interruption)：电压的瞬间消失,不超过1分钟，其可视为100%振幅的电压低下p电压变动(Voltage Variation)：电压渐渐的变动至比额定电压高或低，变动的时间周期而定，可长或短(选做)基本概念IEC/EN61000-4-11：1995GB/T17626-11：1999p测试电压为额定电压的0%20%，则可视为瞬断p可开始或停止于电源电压的任意相角pX为开放的周期设定，在欧洲约在0.5至3000周期，最普遍为50周期p如果EUT测试100%的电压瞬断，一般就不必以相同持续时间作其它测试等级的测试,但有些状况，例如：安全系统或电机械装置就不尽然，X测试等级IEC/EN61000-4-11：1995GB/T17626-11：1999电压下降至70%，10个周期，变化位置在零交越点T电压暂降IEC/EN61000-4-11：1995GB/T17626-11：1999试验过程电源电缆应选用最短之规定长度 EUT按每一种选定的试验等级和持续时间组合,顺序进行3次跌落或中断试验,最小间隔为10s试验优先选择电压过零处(0和180)相位进行试验IEC/EN61000-4-11：1995GB/T17626-11：1999（八）RingwaveEN61000-4-12IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998RingWaveRingwaveimmunity振荡波抗扰度测试Scope:Immunityrequirementsandtestmethodsforequipmentsubjectedtoringwave.规定电气和电子设备在正常运行条件下对振荡波抗扰度测试。-振铃波振铃波，由电源和控制开关切换或雷击引起，并出现在设备端口上；-阻尼振荡波阻尼振荡波，电厂，高中压变电站及重工业设备中由于开关操作引起的，快速上升时间，衰减波形及高重复率为其特征T1=上升时间(开路电压波为0.5s，短路电流波为1s)T=振荡周期(10s)振铃波IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998阻尼振荡波T1=上升时间(75ns)T=振荡周期(0.1MHz为10s，1MHz为1s)IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998测试等级IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998线对地（CM）测试IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998线对线（DM）测试IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998振铃波测试&至少正、负极性各5次，间隔时间至少1秒(依内部阻抗而定)&最小时间间隔l12阻抗为10秒l30阻抗为6秒l200阻抗为1秒&输出/入端测试：200lEUT端连接至主要馈线上,则使用12阻抗lEUT端连接至电源插座时,则使用30阻抗&通信端口测试：12IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998阻尼振荡波测试P 频率为100KHz及1MHzP 正、负极性P 测试信号不必与电源同步P 测试持续时间不可低于2秒P 测试间隔至少1秒IEC/EN61000-4-12：1995GB/T17626-12：1998Question&AnswerThanks!戴林軍Ext:73012,Fax:73147E-mail:DegmarL.J.Dai/PCE/FOXCONN