开关电源充电器的EMC测试及整改.doc

广东机电职业技术学院毕业综合实践报告

广东机电职业技术学院

毕业综合实践报告

毕业综合实践题目: 开关电电源充电器的EMC测试
及其整改
专 业:应用电子技术电子电器产品质量检测方向
班 级:xxxxx
学生姓名:xxx
指导教师xxxx

上交时间: 2012年5月2日

目录

开关电源充电器的EMC测试及其整改 3
摘要 3
前言 3
1 开关电源充电器的EMC测试介绍 4
1.1执行标准 4
1.2测试项目 4
1.3 EMI部分测试包括 4
1.4 EMS部分测试部分包括 4
2 开关电源充电器的EMC整改技能要求 4
2.1熟悉开关电源电路的工作原理 4
2.2开关电源噪声干扰产生原因及传播途径 5
2.3 掌握EMC对策元器件种类及其使用规则 5
2.3.1EMC对策元器件包括 5
2.3.2元器件的使用规则 5
3 按标准要求执行EMC的相关测试 6
3.1传导测试（CE） 6
3.2功率骚扰测试（DP） 7
33谐波电流测试(Harmonic) 8
3.4电压闪烁测试(Flicker) 8
3.5传导抗干扰测试（CS） EUT工作电压：额定电压； 9
3.6电快速脉冲群测试(EFT) 9
3.7电压跌落测试(DIPS) 10
3.8静电放电测试(ESD) 11
3.9浪涌测试(Surge) 11
3.10性能判断等级说明 12
4 开关电源充电器的EMC的整改 12
4.1主要整改项目 12
4.2小结 1
结束语 2
参考文献 3

开关电源充电器的EMC测试及其整改

摘要

电磁兼容（EMC）是对电子产品在电磁场方面干扰大小（EMI）和抗干扰能力（EMS）的综合评定，是产品质量最重要的指标之一，电磁兼容的测量由测试场地和测试仪器组成。开关电源充电器的EMC测试是为了使开关电源类的产品不仅在功能上能满足客户的需求，而且能够使产品在整体性能方面有较大的提升，使产品更加安全稳定和可靠。

关键词 开关电源 充电器EMC 测试

前言
沃特测试是具有多年产品测试与认证经验的专业第三方检测认证机构，严格按照ISO/IEC Guide 65和ISO/IEC 17025的要求建立，并取得中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可，由此获得国际实验室认可合作组织（ILAC）认可。同时，公司还获得香港机电工程署EMSD、UL、Intertek(ETL-SEMKO)、CSA、MET、TüV Rheinland 、TüV SüD、SGS、NEMKO、FCC、IC、CPSC、TMICO、California Energy Commission（美国加州能效CEC）等权威机构的认可。公司自成立以来，诚意帮助客户的产品达到不断更新的国际标准要求，国际市场间受到广大客户的认同，在同行业具有一定的知名度和美誉度。
　　公司设有多个具有国际先进设备和测试功能齐全的实验室，可提供销住世界各国的产品的测试及认证服务，确保产品在安全、电磁兼容、无毒性、能效及可靠性等方面均达到国际标准要求。为使客户能直接方便地得到本地化服务，实现我们提供高质素服务的承诺，公司在华南及华东(深圳、东莞、佛山、苏州、宁波)均设立产品测试实验室，真诚为广泛客户提供精准的测试及技术支持服务，积极跟随客户需求，充分展现沃特“一站式”的服务理念。
　　公司拥有经验丰富的业界资深工程师及客户服务代表，满足客户的多项测试需求，并提供精湛的技术指导、整改对策服务；同时可透过公司的全球合作伙伴提供全球认证服务，协助客户的产品顺利推广应用至全球市场。
本人在沃特测试担任测试工程师，主要负责家电及灯具的EMC测试及整改，协助项目工程师处理测试数据，以及客户现场租场测试服务。
1 开关电源充电器的EMC测试介绍

1.1执行标准
IEC 55014-1；IEC 55014-2； IEC 61000-3-2；IEC 61000-3-3；

1.2测试项目
EMC测试分为EMI和EMS两部分。

1.3 EMI部分测试包括
传导干扰（CE）；
骚扰功率(DP)；
谐波电流(Harmonic)；
电压闪烁(Flicker)；

1.4 EMS部分测试部分包括
传导抗干扰(CS)；
电快速脉冲群(EFT)；
电压跌落(DIPS)；
静电放电(ESD)；
浪涌(Surge)；

2 开关电源充电器的EMC整改技能要求
2.1熟悉开关电源电路的工作原理
开关电源是利用半导体器件的开和关进行工作的，通过改变开和关的时间比来控制输出电压大小。它通常在20kHz以上的开关频率下工作，当开关断开时，其两端就会产生浪涌电压L（di/dt），当开关导通时其上将流过浪涌电流C(di/dt)，形成较强的电磁干扰源。随着开关电源先模块化发展，开关频率将提高MHz数量级，电磁干扰更加严重。因此，必须采取相应的措施，提高开关电源电磁兼容性（EMC）
2.2开关电源噪声干扰产生原因及传播途径
开关电源噪声干扰为高频振荡噪声和浪涌噪声，其传导模式是表现为差模噪声和共模噪声，同时还向周围空间辐射噪声。结合图1开关电源电路组成框图，分析产生噪声干扰的主要原因及噪声干扰传播途径。

图1开关电源组成框图及噪声产生回路
2.3 掌握EMC对策元器件种类及其使用规则
2.3.1EMC对策元器件包括
电容、电感、铁氧体磁环及磁珠(Ferrite Core & Bead ) 、电磁波吸波贴片、铜箔及铝箔、弹片及导电泡棉、地线及金属屏蔽线、导电漆及金属片等。
2.3.2元器件的使用规则
电容的特性：
铝电解电容：1KHz以下、MP电容：100KHz以下、Mylar电容：1MHz以下、塑料电容：10MHz以下、(Mmylar cermaic)电容：数百MHz以下、SMT电容：GHz以下；

电感的特性電感
在应用上的特性主要是高频信号无法道通而低频信号则可以通过。当频率f愈大时，我们可以看到所得到的感抗则愈大。此点表示高频电流愈不容易通过。

铁氧体的介绍与特性曲线：
使用高道磁系数的铁镁或铁镍合金磁性材质制成；直流或是低频不影响电流的损失；高频的杂讯能量会以电感的方式以热能消耗损失；铁氧体(ferrite core)的特性是会依照频率而改变其阻抗的大小，一般随着频率的增加而加大，一直到达饱和点的频率。

3 按标准要求执行EMC的相关测试
3.1传导测试（CE）
测试频率范围：0.15-30MHz；
EUT工作电压：额定电压的0.9-1.1倍；
测试限值：
表一 频率范围为148.5kHz~30MHz的端子电压限值
频率范围
在电源端子上
在负载端子和附加端子上
1
2
3
4
5
MHz
dB(uV)
准峰值
dB(uV)
平均值
dB(uV)
准峰值
dB(uV)
平均值
0.15~0.5
随频率的对数线性减小
66~56 59~46
80
70
0.5~5
56
46
74
64
5~30
60
50
74
64
家用电器和产生类似骚扰的设备及装有半导体装置的调节控制器

图2传导测试图（CE）
3.2功率骚扰测试（DP）
测试频率范围：30 -300MHz；
EUT工作电压：额定电压的0.9-1.1倍；
测试限值：
表二 频率范围为30~300MHz的骚扰功率限值

家用及类似电器
电动工具
1
2
3
4
5
6
7
8
9
频率
范围

电动机额定
功率≤700W
700W＜电动机额定功率≤1000W
电动机额定功率＞1000W
MHz
dB(pW)
准峰值
dB(pW)
平均值*
dB(pW)
准峰值
dB(pW)
平均值
dB(pW)
准峰值
dB(pW)
平均值
dB(pW)
准峰值
dB(pW)
平均值
30~300
45~55
35~45
45~55
35~45
49~59
39~49
55~65
45~55
* 当使用带准峰值检波器接收机测量时，如果符合用平均值检波器测量的限值，则认为受试设备符合两种限值，不必要用带平均值检波器接收机进行测量。

图3骚扰功率测试图（DP）
3.3谐波电流测试(Harmonic)
EUT工作电压：额定电压；
测试时间：2.5 min；
测试限值：Class A；

图4谐波测试图（Harmonics）
3.4电压闪烁测试(Flicker)
EUT工作电压：额定电压；
测试时间；10 min；
测试限值：Pst dmax 4%；

图5电压闪烁测试图（Flicker）
3.5传导抗干扰（CS）

EUT工作电压：额定电压；
测试频率范围：0.15-230MHz；
测试限值：3V
性能判断等级：A；

图6传导抗干扰测试图（CS）
3.6电快速脉冲群测试(EFT)
EUT工作电压：额定电压；
测试限值：±1k V
测试时间：2Min
性能判断等级：B

图7电快速脉冲群测试图（EFT）

3.7电压跌落测试(DIPS)
EUT工作电压：额定电压
测试时间：0% 0.5C 40%10C 70%25C
性能判断等级：C；

图8电压跌落测试图（DIPS）
3.8静电放电测试(ESD)
EUT工作电压：额定电压；
测试限值：接触放电 ±4kV 空气放电 ±8kV 间接放电±4kV
性能判断等级：B；

图9静电放电测试图（ESD）
3.9浪涌测试(Surge)
EUT工作电压：额定电压；
测试限值：L-N ±1kV L-PE±2kV N-PE±2kV
性能判断等级：B；

图10浪涌测试图（Surge）
3.10性能判断等级说明
在EMC测试过程中或根据EMC测试结果，制造商应根据下列性能判据提供器具的功能描述和性能判据等级，并在试验报告中注明。
性能判据A：在试验过程中器具应按预期连续运行。当器具按预期使用时，其性能降低或功能丧失不允许低于制造商规定的性能水平（或可容许的性能丧失）。如果制造商未规定最低的性能水平或可容许的性能丧失，则可以从产品说明书、文件及用户按预期使用时对器具的合理期望中推断。
性能判据B：试验后器具应按预期继续运行。当器具按预期使用时，其性能降低或功能丧失不允许低于制造商规定的性能水平（或可容许的性能丧失）。在试验过程中，性能下降时允许的，但不允许实际运行状态或存储数据有所改变。如果制造商未规定最低的性能水平或可容许的性能丧失，则可以从产品说明书、文件及用户按预期使用时对器具的合理期望中推断。
性能判据C：允许出现暂时的功能丧失，只要这种功能可自行恢复，或者是通过操作控制器或按使用说明书规定进行操作来恢复。

4 开关电源充电器的EMC的整改
4.1主要整改项目
开关电源充电器在EMC方面一般是传导测试和骚扰功率测试比较难通过
本人以骚扰测试为例来分析开关电源充电器在EMC方面的整改；

如左图所示，
将电路板与原方案相反的方向放置，使元器件背对红色和黑色电源线，避免电源线靠近（eg：变压器，Mos管）等干扰源。

如左图所示，
将输出端加磁环，可有效抑制高频功率骚扰。，磁环参数为：T20*10*10。

骚扰功率测试整改前测试数据：

骚扰功率测试整改后测试数据：

4.2小结
由上面的例子我们就不难看出EMC的整改其实并不难，但关键在于我们整改方案的可导入性，说道可导入性，那么我们就要谈谈产品的结构、构架与EMC了，结构是产品的重要组成部分，结构不能单独成为EMC问题的来源，但却是解决EMC问题的重要途径。电磁场屏蔽、良好的接地系统，以及耦合的避免都要借助良好的结构设计。
对于EMC来说，结构设计包含着一个系统层面设计的概念，也包含结构形态设计的概念，在一个产品的EMC设计中，屏蔽设计、接地设计。滤波设计等都不能独立存在。信号输入/输出接口的位置，各种电路在产品中的分布，电缆的布置，接地点的位置选择都对EMC产生重要的影响。总的来说，结构的EMC设计要尽量避免共模干扰电流流过敏感电路或高阻抗的接地路径，结构设计要避免额外的容性耦合或感性耦合，结构设计要注意良好的、低阻抗的瞬态干扰泄放路径。

结束语
三年的大学生活即将结束，我们的恬静校园生活就要划上完整的句号。内心有着无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上了一个新的征程，我将勇敢的迎接一切困难和挑战！
在这三年里，虽然取得了些许成绩，但这些都是离不开老师和同学们的无私帮助。感谢老师三你啊你来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。
生活中有快乐也有艰辛，但快乐总是占多数的时候，同学间纯洁的友谊，陪伴着我们度过了三年中的风风雨雨。我们携手并进，共同创下可喜的成绩！这些都是我一辈子最美好的记忆！
我们在校园挥洒青春的时候，父母也在地里挥洒着血汗。求学的艰辛，怎么能和父母对我们的付出相比较呢？如今，我们毕业走入社会踏上了自己工作的岗位，也是该我们挥洒汗水回报父母的时候了。我只想说，爸妈！你们辛苦了！我爱你们！
最后，我要特别感谢冯老师、林老师。是他们在我毕业的最后关头给了我巨大的帮助与鼓舞。使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感谢。
冯老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。他有着十几年的企业工作经验，对我们的工作上的指导帮助很大。理论结合实际是冯老师教学的一大特色，生动有趣的课程使我们在欢乐的同时还学到了丰富的知识。
林老师是学校中的最可爱人，没有她的无私帮助我很可能都无法顺利的完成学业。我们就像那不懂事的孩子老是犯错，而她是就像位母亲一样，关心着爱护着我们。林老师！我们爱你！

参考文献
[1]张延朋,吴铁军等.通信用高频开关电源[M].人民邮电出版社，1998,10
[2]王剑英，常敏慧.新型开关电源实用技术[M].电子工业出版社，1999,10
[3]郑军奇. EMC电磁兼容设计与测试案例分析[M].电子工业出版社，2011,3