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EMC 测试技术教材测试技术教材EMC介绍介绍n nEMCEMC：Electromagnetic compatibilityElectromagnetic compatibility，电磁兼容性，电磁兼容性n nEMCEMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响其正常工作，同时也不对其他设备产设备的干扰影响其正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰生影响工作的干扰n nEMCEMC的三要素，缺任何一个都够不成的三要素，缺任何一个都够不成EMCEMC问题。问题。干扰源敏感设备耦合途径缩略语缩略语n nEMC EMC(Electromagnetic Compatibility)(Electromagnetic Compatibility)n nEMI EMI(Electromagnetic Interference)(Electromagnetic Interference)n nEMS EMS(Electromagnetic Susceptibility)(Electromagnetic Susceptibility)n nOATS OATS(Open Area Test Site)(Open Area Test Site)n nCISPR CISPR(COMITE INTERNATIONAL SPECIAL DES PERTURBATIONS(COMITE INTERNATIONAL SPECIAL DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES/INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO RADIOELECTRIQUES/INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERFERENCE)INTERFERENCE)n nIEC IEC(International Electrotechnical Commission)(International Electrotechnical Commission)n nCENELEC CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization)(European Committee for Electrotechnical Standardization)n nEUT EUT(Equipment Under Test)(Equipment Under Test)EMC测试项目：测试项目：n n各测试项介绍各测试项介绍EMSEMS ESDESD：Electrostatic discharge Electrostatic discharge 静电放电抗扰度静电放电抗扰度IEC 61000-4-2IEC 61000-4-2 RS RS：Radiated susceptibility Radiated susceptibility 辐射抗扰度辐射抗扰度IEC 61000-4-3IEC 61000-4-3 EFT/B EFT/B：Electrical fast transient burst Electrical fast transient burst 电快速瞬变脉冲群抗扰度电快速瞬变脉冲群抗扰度 IEC 61000-4-4IEC 61000-4-4 SURGE SURGE：浪涌抗扰度：浪涌抗扰度IEC 61000-4-5IEC 61000-4-5 CS CS：Conducted susceptibilityConducted susceptibility传导骚扰抗扰度传导骚扰抗扰度IEC 61000-4-6IEC 61000-4-6 PMS PMS：Power-frequency magnetic susceptibilityPower-frequency magnetic susceptibility工频磁场抗扰度工频磁场抗扰度IEC IEC 61000-4-861000-4-8 DIP/interruptions DIP/interruptionsIEC 61000-4-11IEC 61000-4-11 Power lines induction Power lines induction电力线感应电力线感应ITU-T K.20ITU-T K.20 Power lines contact Power lines contact电力线碰触电力线碰触ITU-T K.20ITU-T K.20 EMC测试项目：测试项目：n n各测试项介绍各测试项介绍EMIEMIRERE：Radiated emission Radiated emission 辐射发射辐射发射-CISPR 22-CISPR 22、FCC PART 15FCC PART 15CECE：Conducted emission Conducted emission 传导发射传导发射-CISPR 22-CISPR 22、FCC PART 15FCC PART 15HarmonicsHarmonics：交流电源谐波：交流电源谐波-IEC 61000-3-2-IEC 61000-3-2FlickerFlicker：交流电源闪烁：交流电源闪烁 IEC 61000-3-3IEC 61000-3-3ESD：Electrostatic dischargen nESDESD：静电放电，考察设备在接收外界静电源（如带电人体、带：静电放电，考察设备在接收外界静电源（如带电人体、带电设备等）所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力。电设备等）所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力。n n静电波形及参数静电波形及参数Tr Tr 约为约为0.70.7至至1ns1ns，因上升时间非常短，根据傅利叶变换，其产生干扰，因上升时间非常短，根据傅利叶变换，其产生干扰的频率可以延伸至的频率可以延伸至500MHz500MHz。n n静电放电抗扰度ESD（Electrostatic discharge）n n模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放电。ESD：试验介绍试验介绍静电放电试验包含两个部分：直接放电和间接放电静电放电试验包含两个部分：直接放电和间接放电n n直接放电：又包含接触放电和空气放电直接放电：又包含接触放电和空气放电接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行。接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行。空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行，入喷有绝缘漆等。空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行，入喷有绝缘漆等。直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象。直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象。n n间接放电：只包含接触放电间接放电：只包含接触放电对水平耦合板和垂直耦合板进行放电，耦合板距离设备一定距离，对水平耦合板和垂直耦合板进行放电，耦合板距离设备一定距离，耦合板通过两个耦合板通过两个470k470k欧姆的电阻接地，所以当对耦合板放电时，欧姆的电阻接地，所以当对耦合板放电时，耦合板上的静电不会马上泄放到地，而以耦合板为静电源形成一耦合板上的静电不会马上泄放到地，而以耦合板为静电源形成一静电场，对设备进行干扰。静电场，对设备进行干扰。模拟设备抗静电场干扰的能力模拟设备抗静电场干扰的能力ESD：试验现场试验现场ESD：静电枪内部电路静电枪内部电路n n因静电的上升沿非常短、且静电枪上的高压开关非常昂贵，所以因静电的上升沿非常短、且静电枪上的高压开关非常昂贵，所以静电抢的价格不菲，目前市场上比较常见的静电抢主要都为进口静电抢的价格不菲，目前市场上比较常见的静电抢主要都为进口货。货。ESD：静电枪（静电枪（ESD simulator）n n静电枪实物静电枪实物抑制抑制ESD的原则对策的原则对策n n屏蔽与搭接屏蔽与搭接保证设备壳体的电连续性，避免静电电流或静电场进入保证设备壳体的电连续性，避免静电电流或静电场进入设备内部从而干扰单板工作设备内部从而干扰单板工作n n接地接地为静电电流提供一快速泄放的途径，以免静电积累过高，为静电电流提供一快速泄放的途径，以免静电积累过高，损坏设备损坏设备n n防护设计或滤波防护设计或滤波对设备信号接口进行滤波，如采用对设备信号接口进行滤波，如采用TVSTVS管进行钳位保护设管进行钳位保护设计或者采用计或者采用RCRC电路对静电进行滤波电路对静电进行滤波EFT/B：Electrical fast transient burstn nEFT/BEFT/B：电快速瞬变脉冲群：电快速瞬变脉冲群模拟设备附近或设备所在的电网中发生切断感性负载时导致的脉冲模拟设备附近或设备所在的电网中发生切断感性负载时导致的脉冲干扰。干扰。n nEFT/BEFT/B波形及主要参数波形及主要参数双指数脉双指数脉冲冲15ms脉脉冲串冲串(5kHz)脉冲串间脉冲串间隔是隔是300ms上升沿：5ns脉宽：50ns干扰覆盖频率：60至100MHz电快速瞬态脉冲群抗扰度EFT/B（Electrical fast transient burst）模拟对电感性负载的切换（如继电器、接触器）；对高压开关的切换（如真空开关、六氟化硫）设备的干扰。放电波形为5ns/50ns（上升沿5ns，半波时间50ns）的脉冲串，脉冲串持续时间15ms，脉冲周期为300ms。特点是上升时间快、持续时间短、能量低，但有较高的重复频率。EFT/B：试验介绍试验介绍EFT/BEFT/B试验包含两个部分试验包含两个部分n n电源端试验电源端试验使用耦合去耦网络（使用耦合去耦网络（CDNCDN）进行注入）进行注入n n信号端试验信号端试验使用容性耦合夹进行干扰耦合，具体使用容性耦合夹进行干扰耦合，具体试验做法为使信号线从容性耦合夹中穿过试验做法为使信号线从容性耦合夹中穿过因为容性耦合夹和信号线之间存在分布电容（因为容性耦合夹和信号线之间存在分布电容（3333至至200pF200pF），从而使），从而使得干扰被注入至信号线内部。得干扰被注入至信号线内部。信号源受试设备辅助设备耦合去耦受试设备辅助设备信号源容性耦合夹EFT/B：试验介绍（续）试验介绍（续）电源端电源端EFT/BEFT/B试验项目试验项目n n交流端交流端L L对对PEPE、NN对对PEPE、PEPE对对PEPE、L&NL&N对对PEPE、L&PEL&PE对对PEPE、N&PEN&PE对对PEPE、L&N&PEL&N&PE对对PEPE几种组合。几种组合。n n直流端直流端-48-48对对PEPE、PEPE对对PEPE、BGNDBGND对对PEPE、-48&BGND-48&BGND对对PEPE、-48&PE-48&PE对对PEPE、BGND&PEBGND&PE对对PEPE、-48&BGND&PE-48&BGND&PE对对PEPEEFT/BEFT/B均为共模试验。均为共模试验。EFT/B：试验现场试验现场容性卡钳距参考地100mm,轮流卡每根电缆EUT与参考地平面之间的距离大于100mm参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米脉冲群信号源连辅助设备与端接抑制抑制EFT/B的原则对策的原则对策n n屏蔽屏蔽因为因为EFT/BEFT/B产生的干扰的频段可高到产生的干扰的频段可高到100MHz100MHz，所以机壳，所以机壳屏蔽和电缆屏蔽是抑制屏蔽和电缆屏蔽是抑制EFT/BEFT/B的一个主要对策。的一个主要对策。n n滤波和防护滤波和防护电源端口和信号端口的滤波防护电路设计。电源端口和信号端口的滤波防护电路设计。n n接地接地对于任何干扰来说，接地都是为旁路干扰提供一快速途对于任何干扰来说，接地都是为旁路干扰提供一快速途径，避免干扰在设备上驻留，径，避免干扰在设备上驻留，“夜长梦多夜长梦多”。DIP/interruptions：试验介试验介绍绍n nDIP/interruptionsDIP/interruptions：该试验主要是模拟交流电网中接入大功率设备：该试验主要是模拟交流电网中接入大功率设备引起的电网电压下降甚至短时中断的现象，考察设备在处于这种引起的电网电压下降甚至短时中断的现象，考察设备在处于这种工作状态中的性能稳定性。工作状态中的性能稳定性。试验组合试验组合跌落深度持续时间性能判据70500msC40%200msC010msB05sCDIP/interruptions：试验介绍试验介绍（续）（续）n n试验仪器控制试验的跌落深度、持续时间以及跌落相位试验仪器控制试验的跌落深度、持续时间以及跌落相位n n其中相位为其中相位为00、45 45 、90 90 、135 135 、180 180 、225 225 、270 270 、315 315 、360 360。试验仪器电源电源受试设备（EUT）DIP/interruptions：试验现场试验现场抑制抑制DIP/interruptions的原则对策的原则对策n n电源模块的性能电源模块的性能电源模块自身能否保证输入出现电压波动时，输出依然电源模块自身能否保证输入出现电压波动时，输出依然稳定是影响设备稳定是影响设备DIPDIP指标的重要因素，此外电源模块指标的重要因素，此外电源模块能够正常上电而不进入欠压保护状态也是一重要因素。能够正常上电而不进入欠压保护状态也是一重要因素。n nWATCHDOGWATCHDOG电路电路为各芯片设计的看门狗电路应该能够保证当芯片出现供为各芯片设计的看门狗电路应该能够保证当芯片出现供电欠压时及时对该芯片进行复位。电欠压时及时对该芯片进行复位。surge：浪涌试验浪涌试验浪涌试验用来模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的浪涌试验用来模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响。包含电源端和信号端测试。脉冲对设备的影响。包含电源端和信号端测试。n n电源端测试电源端测试包括包括L L和和NN线间、线间、L L对保护地、对保护地、NN线对保护地、线对保护地、L&NL&N对保护地，其中第对保护地，其中第一种属于差模干扰，后三种为共模干扰。一种属于差模干扰，后三种为共模干扰。n n信号端测试信号端测试如果是屏蔽线，干扰加在屏蔽层上，如果是地线，干扰加在信号线如果是屏蔽线，干扰加在屏蔽层上，如果是地线，干扰加在信号线上，例如对用户线，直接加在上，例如对用户线，直接加在ABAB线上。线上。n n浪涌抗扰度SURGE n n模拟电网中的故障；雷击（直接或间接）对设备的干扰,，电网中的开关操作。放电波形为开路电压1.2us/50us、短路电流8us/20us的脉冲。特点是上升时间慢（相对EFT/B）、持续时间较长、能量大。surge：浪涌波形浪涌波形浪涌波形有：1.2/50(8/20)组合波，10/700电压波，其中1.2 1.2/50(8/20)波形用在电源端和室内信号端的试验上，而10/700电压波用在室外信号端的浪涌试验上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前时间，单位为us，50、20和700指得是波形的脉宽，单位也为us，可见浪涌波形的能量远大于EFT/B和静电，但是干扰频宽却要窄得多。surge：试验现场试验现场抑制抑制SURGE的原则对策的原则对策n n防护设计防护设计电源端口的压敏、热敏、空气放电管以及熔断器构成的电源端口的压敏、热敏、空气放电管以及熔断器构成的防护电路已经非常成熟。信号端口则需要根据其接口防护电路已经非常成熟。信号端口则需要根据其接口类型以及工作在室内还是室外进行设计区分，入类型以及工作在室内还是室外进行设计区分，入E1E1电电路和调试串口电路的防护设计就不同。路和调试串口电路的防护设计就不同。n n信号电缆的屏蔽信号电缆的屏蔽信号电缆外面的屏蔽层是解决信号端容易耦合感应雷的信号电缆外面的屏蔽层是解决信号端容易耦合感应雷的重要方法。重要方法。PMS：Power-frequency magnetic Power-frequency magnetic susceptibilitysusceptibilityn nPMSPMS：工频磁场试验主要模拟：工频磁场试验主要模拟50Hz50Hz工频电力线所构成的磁场（如工频电力线所构成的磁场（如大型变压设备附近的磁场等）对设备的影响，对此项试验较敏感大型变压设备附近的磁场等）对设备的影响，对此项试验较敏感的主要是带线圈的设备如的主要是带线圈的设备如CRTCRT等。等。n n试验示意试验示意试验仪器EUT线圈50Hz电流PMS：试验现场试验现场抑制抑制PMS的原则对策的原则对策n n屏蔽屏蔽对于场干扰来说，壳体屏蔽是主要办法，当然这里的屏对于场干扰来说，壳体屏蔽是主要办法，当然这里的屏蔽也包含信号电缆的屏蔽。蔽也包含信号电缆的屏蔽。n n滤波滤波对于电源端口或者没有条件作成屏蔽的信号端口，使用对于电源端口或者没有条件作成屏蔽的信号端口，使用滤波是唯一的办法。滤波是唯一的办法。n n接地接地接地是为涡流提供泄放途径。接地是为涡流提供泄放途径。电力线感应：电力线感应：Power lines inductionn n电力线感应试验主要针对户外走线、线长大于电力线感应试验主要针对户外走线、线长大于500m500m且为非屏蔽的且为非屏蔽的平衡线进行，如用户口，该项试验主要模拟该类室外走线线缆因平衡线进行，如用户口，该项试验主要模拟该类室外走线线缆因走线距离长且有可能和供电电力线长距离平行走线，从而受到电走线距离长且有可能和供电电力线长距离平行走线，从而受到电力线的感应干扰。力线的感应干扰。n n试验的组网为：试验的组网为：试验仪器EUTAB抑制电力线感应的原则对策抑制电力线感应的原则对策n n接口防护设计接口防护设计对于用户口这类需要进行电力线感应测试的端口，压敏、对于用户口这类需要进行电力线感应测试的端口，压敏、热敏以及热敏以及TVSTVS管是唯一的办法。管是唯一的办法。电力线碰触：电力线碰触：Power lines contactn n电力线碰触是一项故障试验，针对的接口为户外走线、线长大于电力线碰触是一项故障试验，针对的接口为户外走线、线长大于500m500m且为非屏蔽的平衡线进行，如用户口，模拟电力线直接搭接且为非屏蔽的平衡线进行，如用户口，模拟电力线直接搭接到上述线缆上，当电力线和上述线缆的绝缘漆因为时间长久而剥到上述线缆上，当电力线和上述线缆的绝缘漆因为时间长久而剥落时就会产生上述电力线的问题发生，主要为一种过流现象。落时就会产生上述电力线的问题发生，主要为一种过流现象。n n分为长距离感应、中距离感应以及短距离感应，长距离感应模拟分为长距离感应、中距离感应以及短距离感应，长距离感应模拟电力线和平衡线在距离电力线和平衡线在距离EUTEUT较远的地方碰触，中、短距离的原理较远的地方碰触，中、短距离的原理一样。在实验室里长距离、中距离以及短距离分别使用一样。在实验室里长距离、中距离以及短距离分别使用600600欧姆、欧姆、200200欧姆以及欧姆以及1010欧姆的电阻进行模拟。欧姆的电阻进行模拟。试验仪器EUTABR抑制电力线碰触的原则对策抑制电力线碰触的原则对策同电力线感应。同电力线感应。RS：Radiated susceptibilityn nRSRS：辐射敏感度，该项试验的目的主要用来考察设备对于外界电：辐射敏感度，该项试验的目的主要用来考察设备对于外界电磁场干扰的抗扰能力，例如在设备附近使用无线通讯设备时，设磁场干扰的抗扰能力，例如在设备附近使用无线通讯设备时，设备已经在进行一场考验了，测试频段：备已经在进行一场考验了，测试频段：80MHz80MHz2000GHz2000GHz，使用，使用1kHz1kHz的正弦波进行调幅。该项试验需要在电波暗室内进行。的正弦波进行调幅。该项试验需要在电波暗室内进行。RS：测试现场测试现场抑制抑制RS的原则对策的原则对策同工频磁场同工频磁场CS：Conducted susceptibility现在的空间存在太多的电磁噪声，当空间的电磁波的波长和设备线现在的空间存在太多的电磁噪声，当空间的电磁波的波长和设备线缆的长度可以比拟时，电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应缆的长度可以比拟时，电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应电压电压/电流，沿着该电缆流进设备内部，从而对设备的正常工作产电流，沿着该电缆流进设备内部，从而对设备的正常工作产生干扰，上述的设备线缆包含电源线和信号线。生干扰，上述的设备线缆包含电源线和信号线。n n电源端电源端CSCS试验试验此时频段此时频段150kHz150kHz80MHz80MHz，加入的试验电压根据产品类型不同而不，加入的试验电压根据产品类型不同而不同，例如对于电信设备来说，同，例如对于电信设备来说，CC08CC08该项试验时需要加该项试验时需要加3V3V的骚扰电的骚扰电压，二对于压，二对于NT1NT1来说则需加扰来说则需加扰10V10V。n n信号端信号端CSCS试验试验测试频段同电源端试验，加扰的强度也因产品类型不同而不同。测试频段同电源端试验，加扰的强度也因产品类型不同而不同。CS：试验示意图试验示意图电源端试验电源端试验信号端试验信号端试验EUT信号发生器辅助设备CDN骚扰注入点0.1m木垫供电电源CDN信号发生器EUT辅助设备CDN为耦合去耦网络0.1m木垫注入点抑制抑制CS的原则对策的原则对策n n滤波滤波电源口和信号口的滤波是抑制电源口和信号口的滤波是抑制CSCS干扰的最好办法，但是干扰的最好办法，但是要注意滤波电路的接地设计。要注意滤波电路的接地设计。RE：Radiated emissionn nRERE主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，测主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，测试频段根据不同的标准要求不同，在试频段根据不同的标准要求不同，在CISPR 22CISPR 22中，测试频段为中，测试频段为30301000MHz1000MHz，值得注意的是设备进行，值得注意的是设备进行RERE测试时标准要求尽可能满测试时标准要求尽可能满配置、满负荷的运行。配置、满负荷的运行。RERE问题是问题是EMCEMC中的难点。主要因为中的难点。主要因为RERE设设计产品计产品EMCEMC设计的各个环节：屏蔽、滤波、接地。设计的各个环节：屏蔽、滤波、接地。n n测试示意图测试示意图RE：测试现场测试现场n n在在RERE测试中，天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都需测试中，天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都需要不断改变，以求搜寻到设备辐射的最大点。要不断改变，以求搜寻到设备辐射的最大点。n nRERE测试可以在开阔场和半电波暗室内进行。测试可以在开阔场和半电波暗室内进行。抑制抑制RE的原则对策的原则对策n n屏蔽屏蔽结构屏蔽、电缆屏蔽、结构孔缝设计、搭接设计、喷漆保护设计等结构屏蔽、电缆屏蔽、结构孔缝设计、搭接设计、喷漆保护设计等n n滤波滤波电源口的滤波，如交流口的电源口的滤波，如交流口的EMIEMI滤波器，直流口的馈通滤波器滤波器，直流口的馈通滤波器n n接地接地系统的接地、滤波电路的接地、单板的接地、背板的接地系统的接地、滤波电路的接地、单板的接地、背板的接地n n单板设计单板设计控制源头控制源头CE：Conducted emission任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系，无论是通过任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系，无论是通过电源电缆还是信号电缆，只要有这种互连关系的存在，设备就有电源电缆还是信号电缆，只要有这种互连关系的存在，设备就有一个途径将自身的共模电流传导给与其互连的设备，这种现象就一个途径将自身的共模电流传导给与其互连的设备，这种现象就叫传导干扰，又成为传导发射。叫传导干扰，又成为传导发射。传导发射包含两个部分：电源端传导发射包含两个部分：电源端CECE和通信端和通信端CECEn n电源端电源端CECE：测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电：测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电网络传送的干扰，测试频段为网络传送的干扰，测试频段为150kHz150kHz30MHz30MHz，（原来直流的测，（原来直流的测试频段起始频率为试频段起始频率为20MHz20MHz，新版的欧洲，新版的欧洲386386标准将其改为标准将其改为150kHz150kHz，此外此外FCCFCC标准中测试频段也已经和标准中测试频段也已经和CISPR 22CISPR 22一致了）。一致了）。n n通信端通信端CECE、测试频段同上，此处描述的通信端指得是针对接驳到、测试频段同上，此处描述的通信端指得是针对接驳到公网的端口，如网口、公网的端口，如网口、ISDNISDN口等才有口等才有CECE测试要求，而对于接终测试要求，而对于接终端的信号端口如音视频端口则无端的信号端口如音视频端口则无CECE要求。要求。CE：测试示意图（电源端）测试示意图（电源端）电源电源取样LISN：Line impedance stabilization network线路阻抗稳定网络，用来进行电源端CE测试时的阻抗稳定，并且该网络上面有一取样端子，EUT沿电源线向外的干扰就从此端子取出，送至接收机进行检波。CE：测试示意图（通信端）测试示意图（通信端）EUT接收机辅助设备电流钳150欧姆共模电阻电源下图中的电流钳为取样设备，此外下图只是通信端口CE测试的一种方法（CISPR 22中的C1.2法）抑制抑制CE的原则对策的原则对策同同CSCS