EMI测试项目及相关法规介绍

•PCEG電子R/DLabagency•戴林軍•2004年4月6日电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220VAC为什么要“调”电路信号畸变不能达到预期的功能信号本身失真•反射•损耗串扰地线、电源噪声外界干扰（辐射、传导）电磁兼容设计信号完整性何为EMIEMI:ElectromagneticInterferenceElectromagneticenergyemanatingfromonedevicewhichcausesanotherdevicetohavedegradedperformance电磁干扰引起EMI的三大要素1.干扰源2.耦合路径3.敏感源常见干扰源雷电NEMP脉冲电路ESD无线通信感性负载通断直流电机、变频调速器电磁兼容标准分析环境中的各种电磁干扰分析设备受电磁干扰的机理编成电磁兼容标准保证各类电子设备的正常工作及良好的电磁环境国家或组织制订单位标准编号IECCISPRCISPRPub.IECTC77IEC欧共体CENELECEN美国FCC，DODFCCPart,MIL-STD.日本VCCIVCCI中国质量技术监督局,国防部门GB-GJB-标准编号的识别国际上常用EMI法规CISPRFCCEN內容11Part18EN55011工业、科学及医学(ISM)12汽车13Part15EN55013无线电广播14EN55014家用器具/工具15EN55015灯具类16测量设备/方法22Part15EN55022资讯产品类(ITE)EN50081-1,2共通标准ITE产品定义:1能对资料和电信消息进行录入,存储,显示,检索,传输,交换或控制;该设备可以配置一个和多个通常用于资讯传输的终端.2额定电压不超过600V.ClassB满足B级ITE骚扰限值的设备,主要在生活环境中使用,包括:------不在固定场所使用的设备,例如靠内置电池供电的便携式设备------靠电信网络供电的电信终端设备------个人计算机及相关辅助设备ClassA满足A级限值但不满足B级限值的设备,不限制其销售,但须在其相关使用说明中包含以下内容的声明:声明此为A级产品,在生活环境中,该产品可能会造成无线电干扰.在这种情况下,可能需要用户对其干扰采取切实可行的措施.ITEProductionClassificationInformationTechnologyEquipmentEMI法规的频率范围EMI测量项目辐射测量(RadiatedEmission)传导测量(ConductedEmission)谐波测量(Harmonics)电压闪烁测量(Flicker)RadiatedEmission辐射测量我们为什么要进行辐射测试电磁环境日益恶劣，各个国家都相应的制订了关于电子类产品的EMC法规。要取得相应的法规认证后产品才能在此国销售，所以。我们进行EMI测试的目的就是看产品是不是符合法规的要求。例如中国的CCC强制认证。RadiatedEmission当频率高于30MHz时，辐射变成主要的传播方式，由两种形式之辐射发射器：[意图]与[非意图]。[意图]发射器，例如广播以及雷达，会产生伴随其发射信号的干扰辐射。[非意图]发射器，例如PC，干扰主要是伴随其主要功能而产生。EMITestProcess--RadiatedEmission--HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHRFAbsorbingMaterialRFAmplifierReportGenerationGroundReflectionPlanetoeliminatereflection半无反射室实景高度扫描天线杆天线金属地板转台上的受试件开阔场实景马达驱动高度扫描天线杆天线EUT防雨棚转台和桌子金属网地面椭圆区内没有其它物体1电波暗室Chamber7*4*3,适于产品开发阶段Debug测试和Pretest2吸波材料,吸收电磁波,减少反射3方形木桌,可以360度旋转(160*80*80)4接收天线,2G以下频率,在上下高度2m范围内分水平和垂直接收方向5E7405A频谱仪,测量频率为9KHz~26.5GHz注：1在过渡频率处应采用较低的限值。2在0.15MHz~0.5MHz频率范围内，限值随频率的对数呈线性减小。Limit0.150.450.51.705530882162309601000CISPR22BQPCISPR22BAVCISPR22AQPCISPR22AAVFCCBQPFCCAQPFrequency(MHz)Standard(dB)56~464650303766~56566040477973575069634047484046546069.549.5566054ConductionRadiation43.5PowerLineEnoughisasgoodasafeastPeakDetect适合对连续的大信号进行测试Quasi-PeakDetect适合对Burst(脉冲)信号进行测试AverageDetect适合对噪声环境中连续波小幅度信号进行测试三种检波方式检波器将输入信号功率转换为输出视频电压对同一信号不同检波测试:PeakQPAverageAllthatendswelliswell检波器输出端电压始终能跟踪中频信号的峰值,及能跟踪包络中可能的最快变化;若所测的所有信号都处在极限Limit以下,则产品合格无需进一步测试.PeakDetectorDon'tbiteoffmorethanyoucanchewQuasi-PeaktestingismuchslowerthanPeaktesting.准峰值检波器充电速率比放电速率快得多,它是按照信号的重复频率对信号进行衡量,随着重复频率的增加,检波器没有时间充分放电,从而导致较高的输出电压.对于连续(CW)波,其与峰值检波效果一样Quasi-PeakDetectorFortunefavorsthebrave峰值检波信号通过其带宽远小于分辨带宽的滤波器,该滤波器对包络检波器输出端上的高频分量进行平均.AverageDetectorThefirststepisthehardest分贝（dB）的概念分贝的定义：分贝数=10lg(P2/P1)P2、P1是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数=20lg(V2/V1)电流增益的分贝数=20lg(I2/I1)使用分贝的好处是，用较小的坐标可以描述很宽的范围。由于在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝表示幅度，而用对数坐标轴表示频率更加方便。防止电磁辐射的措施最主要的是从设计阶段采用系统的设计方法，把系统的潜在的电磁兼容问题解决，这样成功率高，节约开发时间和成本：1.电路板的Layout方面考虑2.机构方面的技术措施对产品设计阶段不考虑，采用对样品的测试修改法，但这样可能增加成本，使产品的开发时间延长。ConductedEmission传导测量ConductedEmission电磁能量可能以共模和差模方式传导。经由电源线，信号线，接地线，天线输入端和其它的低阻抗路径。在频率30MHz以下传导干扰可能性极高。高于此频率，传导干扰衰减很大，因此由其它方式来主导。ConductionEmission电源端子传导干扰主要测量被测设备沿电源线向电源网络发射的骚扰电压;另一部分通过信号线传导干扰相连的其它周边设备.系统工作时产生的一部分低频信号会经由cable线(powerlineandcommunicationsignalline)辐射干扰电源网络和相关设备,影响连接到同一电源网络的其他设备正常工作.mistakeaction30MHz30MHzPublicPowerNetworkTherainoftearsisnecessarytotheharvestoflearningRadiationEmission对于较高频(30MHz)电磁波,主要以空间传输进行辐射,从而影响处于同一区域的其它设备的正常运行.Testlocation:ShieldingRoom(7*3*3)TestEquipments:EMCAnalyzer(E7405A9KHz~26.5GHz)Receiver(ESCS309KHz~2750MHz)LISN(EMCO4825/250ohm9KHz~30MHz)TransientLimiter(Agilent11947A9KHz~200MHz)TestStandard:CISPR22EN55022FCCPart15Scope:AppliestoITequipmentCoverthefrequencyrang9KHz~40GHzDescribesmethodsofmeasurementStandardizeoperationconditiongivesInterpretationofresultgiveslimitsConductionEmissionTwoheadsarebetterthanoneLISN(LineImpedanceStabilizationNetwork)LISN线性阻抗稳定网络,提供纯净电源,提取EUT产生之杂讯信号;由于电源端子传导发射的强度与电网的阻抗有关,因此为使测量具有唯一性,必须在特定的阻抗条件下测量,LISN就提供了此种环境.GB9254标准使用LISN为50ohm/50μH.TransientLimiter瞬态限制器,衰减尖峰信号,保护EMC测试仪器的输入端不受大的瞬态信号的损伤.接通或切断被测设备电源都可能引起LISN中产生大的尖峰信号.接地金属板屏蔽室中接地金属板须有垂直接地板和水平接地板,受试设备要放置在接地金属板上进行实验,该金属板比被测设备边框大0.5m,最小尺寸为2m*2m.onsecondthoughts1悬垂电缆末端与水平接地平板距离不足40cm,又不能缩短至适宜长度,超长部分折叠成30cm~40cm的线束;2电源线超长部分应在中心折叠成线束或缩短至适宜的长度;3EUT单独与一LISN相连,其他周边设备通过多插座电源板接至另一LISN,LISN与EUT的水平距离应为80cm;4带电周边设备之间相互距离为10cm,显示器可以直接放于控制器上面;5EUT及外设的后缘须与测试桌后缘切齐;6木桌后缘与垂直参考平面水平距离为40cm;LISN1LISN2传导测试示意图ThegrassisgreenerontheothersideofthehillE7405AESCS30ConductionEmissionTestSetupControlcomputerLISN2LISN1HHHHHHHHHHHHHHHPrinterGroundReferencePlaneVerticalGroundReferencePlaneLineImpedanceStabilizationNetworkTransientLimiterTwoiscompany，butthreeisnoneEMI测试最小的PC架构:1个人电脑2键盘3视讯显示单元4对两种不同形式之I/O界面,(如串行并行口)各接一个外接周边5EUT专属之有特殊目的之周边,如鼠标榜摇感等OurConductionTestAreaConductionSetupLISNHarmonicsTest谐波测量测试目的测量设备在工作时向电网注入的电源高次谐波的强度。看其是否符合法规要求。Whyarecurrentharmonicsaproblem?1.Reductionoftheeffectivepowerfactorofaload*increaseofVAthereforehighercostfortheelectricity*highercostbasedonhigherratingofwires,connectors,filters,etc2.Distortionofthea.c.supplyvoltage*productsareaffectede.g.fi