“電磁兼容性(EMC,即Electromagnetic Compatibility)"主要分為兩種,一種是設(shè)備本身的電磁噪聲對其他設(shè)備或人體帶來的影響(電磁干擾,EMI:Electromagnetic Interference, Emission),另一種是設(shè)備是否會因來自外部的電磁干擾而發(fā)生誤動作(電磁敏感性EMS:Electromagnetic Susceptibility, Immunity),之所稱為“電磁兼容性",是由于為了避免發(fā)生故障,這兩方面都要兼顧。
01 什么是電磁兼容性(EMC)?
電磁兼容性(EMC,即Electromagnetic Compatibility)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁騷擾的能力。包括兩個方面:電磁干擾(Electromagnetic Interference)和電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility)。
電磁干擾(Electromagnetic Interference)
電磁干擾(EMI)是指電子設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的電磁波,這些波可能對設(shè)備本身的其他部分或外部的其他設(shè)備造成干擾,它主要關(guān)注的是設(shè)備在運(yùn)行過程中可能對其他電子設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。
電磁干擾主要有兩種形式,分別是傳導(dǎo)干擾和輻射干擾:
傳導(dǎo)干擾:這種干擾是通過導(dǎo)電介質(zhì),如電線和其他電網(wǎng)絡(luò),將信號從一個網(wǎng)絡(luò)耦合到另一個網(wǎng)絡(luò)。在電子設(shè)備中,例如印刷電路板(PCB)上的高頻信號線、集成電路的引腳、以及各類接插件等都可能成為傳導(dǎo)干擾的源頭。
輻射干擾:這種干擾是通過空間傳播的,干擾源通過電磁波的形式將其信號耦合到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中,許多元件可能會表現(xiàn)出天線特性,發(fā)射電磁波,從而影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作
電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility)
電磁敏感性(EMS)是指設(shè)備、器件或系統(tǒng)在受到電磁干擾時,可能導(dǎo)致其工作性能降級的特性,它關(guān)注的是設(shè)備在面對外界電磁干擾時的抵抗能力。
02 EMC測試為何如此重要?
電子、電器產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)是一項非常重要的質(zhì)量指標(biāo),它不僅關(guān)系到產(chǎn)品本身的工作可靠性和使用安全性,而且還可能影響到其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常工作,關(guān)系到電磁環(huán)境的保護(hù)等問題。
03 進(jìn)行EMC測試的原因是多方面的,主要包括以下幾點:
保護(hù)電磁頻譜:電磁頻譜是有限的資源,用于各種無線電傳輸、通信等。電子產(chǎn)品即使不作為發(fā)射器,也會由于電子電路的開關(guān)電流和電壓而產(chǎn)生電磁輻射。如果不對這些非預(yù)期的電磁輻射進(jìn)行限制,可能會對為無線電傳輸保留的頻帶造成干擾,影響電磁頻譜的正常使用。
確保設(shè)備安全:對于醫(yī)療、軍事、工業(yè)、航空航天和汽車等領(lǐng)域的安全關(guān)鍵應(yīng)用,EMC性能至關(guān)重要。良好的EMC設(shè)計能夠確保這些產(chǎn)品在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,避免因電磁干擾導(dǎo)致的安全事故。
滿足法規(guī)要求:許多國家和地區(qū)對電子產(chǎn)品有嚴(yán)格的EMC標(biāo)準(zhǔn)和測試要求。通過EMC測試是產(chǎn)品上市的基本要求,有助于產(chǎn)品順利進(jìn)入市場并獲得消費(fèi)者的信任。
提升產(chǎn)品質(zhì)量:EMC測試有助于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的缺陷和不足,從而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。
維護(hù)公共利益:EMC測試有助于確保電子設(shè)備不會對公共通信網(wǎng)絡(luò)和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施造成干擾,維護(hù)社會公共利益和秩序。
04 如何對電氣電子產(chǎn)品進(jìn)行EMC測試?
EMI測試:
輻射發(fā)射(輻射騷擾)
輻射發(fā)射,也稱為輻射騷擾,是指電子、電氣產(chǎn)品或系統(tǒng)在工作時向周圍空間發(fā)射的電磁波。這些電磁波通過空氣傳播,而不是通過導(dǎo)線,如信號線或電源線。輻射發(fā)射測試是電磁兼容性(EMC)測試的重要組成部分,它評估設(shè)備在正常工作狀態(tài)下對外界的輻射干擾強(qiáng)度。
傳導(dǎo)騷擾
傳導(dǎo)騷擾,也稱為傳導(dǎo)發(fā)射,是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在工作時通過電源線、信號線和互連線等傳輸路徑向外發(fā)射的干擾信號。這種干擾信號可能會影響同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常工作,因此需要通過傳導(dǎo)發(fā)射測試來確保這些干擾信號的能量不會超過標(biāo)準(zhǔn)要求的限值。
諧波電流
諧波電流是電力系統(tǒng)中的一種現(xiàn)象,是非正弦周期性電流函數(shù)中,頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱。當(dāng)電流通過非線性負(fù)載時,與所加電壓不呈線性關(guān)系,從而形成非正弦電流,進(jìn)而產(chǎn)生諧波。
諧波電流測試是一系列檢驗電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波水平的流程,以確保它們不會對電網(wǎng)造成不良影響。通常情況下,電流、電壓總畸變率不應(yīng)大于5%,并且對各次諧波都有具體的要求。不同的行業(yè)和應(yīng)用可能有不同的標(biāo)準(zhǔn)和限制。
電壓變化和閃爍
電壓變化和閃爍測試是評估電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的重要手段。
電壓變化通常指的是電網(wǎng)上突然發(fā)生的較大電壓變動,這種變化可能是由連接在電網(wǎng)上的設(shè)備(如電動機(jī)啟動或大型工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行)引起的。電壓變化的幅度和頻度都會對電網(wǎng)中的其他設(shè)備產(chǎn)生影響,尤其是對電子設(shè)備的影響可能更為顯著。
閃爍指的是由電壓波動引起的照明亮度的變化,這種變化是可以被人眼感知的。閃爍是電壓波動的一種有害結(jié)果,它會影響人們的視覺舒適度,甚至可能導(dǎo)致眼睛疲勞或不適。
EMS測試:
輻射抗擾度
輻射抗擾度測試,也稱為輻射敏感度測試,是評估設(shè)備或系統(tǒng)在電磁輻射環(huán)境中抵抗干擾的能力的重要方法。
輻射抗擾度測試使用特定的設(shè)備,如天線、發(fā)射器或輻射室,來產(chǎn)生一個模擬的電磁輻射場,這個輻射場用于模擬設(shè)備在實際工作環(huán)境中可能遇到的電磁干擾。將輻射干擾通過輔助裝置和耦合部件施加到受試設(shè)備(EUT)上,并通過一定的監(jiān)測方式來判斷EUT所受影響。監(jiān)測的方式可能包括直接的性能評估或通過特定的傳感器和儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在輻射場中觀察設(shè)備的工作狀態(tài)和性能是否受到干擾或降低。如果設(shè)備能夠在輻射環(huán)境中維持其正常功能和性能,那么它被認(rèn)為具有良好的輻射抗擾度。
傳導(dǎo)抗擾度
傳導(dǎo)抗擾度測試是評估設(shè)備在射頻場感應(yīng)下通過電源線或其他連接線路的傳導(dǎo)騷擾的抵抗能力的一種電磁兼容性測試。進(jìn)行傳導(dǎo)抗擾度測試的目的是確保設(shè)備在實際使用中能夠抵抗來自各種射頻信號的干擾,從而保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。這對于電子設(shè)備的設(shè)計和制造至關(guān)重要,尤其是在電磁環(huán)境日益復(fù)雜的今天。
傳導(dǎo)抗擾度測試主要關(guān)注來自射頻發(fā)射機(jī)的電磁場對設(shè)備的影響,尤其是這些電磁場如何通過設(shè)備的電源線、通信線和接口電纜等I/O線路耦合到設(shè)備上。盡管被騷擾設(shè)備的尺寸可能比騷擾頻率的波長小,但由于電纜長度可能是幾個波長,因此它們可能會成為無源的接收天線網(wǎng)絡(luò)。
傳導(dǎo)抗擾度測試的主要標(biāo)準(zhǔn)包括IEC 61000-4-6和GB/T17626.6,這些標(biāo)準(zhǔn)描述了射頻感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾的抗擾度測試方法。這些測試模擬了對講機(jī)、手機(jī)、基站等射頻信號耦合到被試品上所造成的射頻干擾。在進(jìn)行測試時,需要使用專業(yè)的測試系統(tǒng)來產(chǎn)生特定的射頻干擾,并將其耦合到被測試設(shè)備的相應(yīng)端口或電纜上。然后觀察設(shè)備在干擾下的表現(xiàn),以評估其抗擾性能。
靜電抗擾度
靜電抗擾度測試是用來評估設(shè)備或系統(tǒng)在遭受靜電放電時抵抗干擾的能力的試驗。
該測試通常依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.2-2006進(jìn)行,這個標(biāo)準(zhǔn)等同于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2:2001。模擬并評估單個設(shè)備或系統(tǒng)在實際使用中可能遇到的靜電放電情況,以及其對此類電子騷擾的響應(yīng)能力。
工頻磁場抗擾度
工頻磁場抗擾度測試是用來評估設(shè)備在工頻磁場環(huán)境中的性能和抵抗干擾的能力。這項測試主要針對家用、商業(yè)和工業(yè)用的電氣和電子設(shè)備,尤其在連續(xù)和短時的工頻磁場中的表現(xiàn)。
工頻磁場通常由電力系統(tǒng)中的工頻電流產(chǎn)生,或者是由變壓器等電氣設(shè)備的漏磁通引起的。進(jìn)行工頻磁場抗擾度測試時,需要特定的試驗設(shè)備,包括一個用以產(chǎn)生磁場的感應(yīng)線圈、一個供線圈電流的工頻電源以及必要的輔助測試及測量設(shè)備。線圈有不同形式,如方形單獨感應(yīng)線圈和方形雙感應(yīng)線圈(霍爾姆茲線圈),這些線圈的設(shè)計旨在產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)尺寸和場強(qiáng)均勻度的磁場。
浪涌抗擾度
浪涌抗擾度測試是用于驗證電子設(shè)備在遭受高能量騷擾時能否維持正常工作性能的測試。浪涌抗擾度測試主要模擬由開關(guān)通斷和雷擊等自然或人為因素產(chǎn)生的浪涌電壓現(xiàn)象,這些浪涌電壓會通過電源線路和互連線纜進(jìn)入設(shè)備,可能對電子系統(tǒng)造成干擾或損害。
浪涌可能由多種原因引起,包括電力系統(tǒng)的開關(guān)瞬態(tài)、配電系統(tǒng)中的局部開關(guān)動作或負(fù)載變化、與開關(guān)器件相關(guān)聯(lián)的諧振現(xiàn)象以及各種系統(tǒng)故障,如設(shè)備組合對接地系統(tǒng)的短路和電弧故障等。在測試過程中,使用特定的測試設(shè)備產(chǎn)生模擬浪涌,然后將其耦合到被測試設(shè)備的電源線路或信號線路上。通過觀察設(shè)備在這些模擬浪涌作用下的反應(yīng),來評估其抗擾性能。
電快速瞬變脈沖群
電快速瞬變脈沖群測試(EFT測試)是用來評估電子設(shè)備在面對電快速瞬變干擾時的穩(wěn)定性和可靠性的一種電磁兼容性測試。主要目的是驗證電子設(shè)備在遭受如機(jī)械開關(guān)對電感性負(fù)載切換、繼電器觸點彈跳、高壓開關(guān)切換等引起的瞬時擾動時的抗干擾能力。這些擾動可能會對同一電路中的其他電氣和電子設(shè)備造成影響,導(dǎo)致設(shè)備誤動作或故障。
EFT測試通常涉及將一系列快速瞬變脈沖耦合到設(shè)備的電源線路、控制線路、信號線路上。這些脈沖群由許多快速瞬變脈沖組成,具有一定的重復(fù)周期、電壓幅值,上升時間和脈寬。脈沖群產(chǎn)生的共模電流流過線路時,對線路分布電容能量的積累效應(yīng)。當(dāng)能量積累到一定程度時,可能會引起線路或設(shè)備工作出錯。這種現(xiàn)象在實際測試中表現(xiàn)為一旦線路出錯,就會連續(xù)不斷地出錯,即使把脈沖電壓稍稍降低,出錯情況依然不斷。
電壓跌落/短時中斷測試
電壓跌落/短時中斷測試是評估電氣設(shè)備在面對電源異常情況時的穩(wěn)定性和可靠性的一種方法。具體來說,這種測試模擬電網(wǎng)中可能出現(xiàn)的電壓暫降和短時中斷現(xiàn)象,以確保電氣設(shè)備在這些情況下仍能正常工作。
電壓暫降通常指的是電源電壓在短時間內(nèi)降低到較低水平并持續(xù)一段時間,而短時中斷則是指電源電壓突然中斷并在短時間內(nèi)恢復(fù)。這兩種情況都可能對設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響,例如導(dǎo)致設(shè)備電壓不穩(wěn)定、電機(jī)停轉(zhuǎn)或計算機(jī)重啟等。
進(jìn)行電壓跌落/短時中斷測試時,需要依據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,如IEC 61000-4-11和GB T17626.11。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測試的具體方法和要求,包括測試等級的劃分,一般以暫降后剩余電壓的百分比(%UT)來表示,例如0%,40%,70%,80%。短時中斷一般指電源中斷達(dá)250個周期(50Hz)或者300個周期(60Hz)。
測試完成后,將對結(jié)果進(jìn)行分析,以確定產(chǎn)品是否符合所需的 EMC 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如果產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn),制造商可能需要進(jìn)行更改或修改,以提高其 EMC 性能。
不符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)可能會導(dǎo)致電子產(chǎn)品故障或失效,從而對人員或設(shè)備造成嚴(yán)重傷害。還可能導(dǎo)致法律或監(jiān)管處罰、產(chǎn)品召回和品牌聲譽(yù)受損。EMC 測試可確保產(chǎn)品符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)。
我司為施羅德中國區(qū)授權(quán)代理商
1、靜電放電模擬器
SESD 216(電壓范圍:200V~16.5kV)
SESD 230(電壓范圍:500V~30kV)
SESD 30000(電壓范圍:1kV~30kV)
ESD - Test System 30 kV
2、電磁兼容抗擾度測試系統(tǒng)
1)電快速瞬變脈沖群發(fā)生器
SFT 1400-1: 125kHz / 5.0kV
SFT 1420-1: 2MHz / 4.8kV
SFT 2400: 125kHz / 5.0kV / 觸摸屏
SFT 2420: 2MHz / 4.8kV / 觸摸屏
2)雷擊/浪涌發(fā)生器
CWG 520: 3x400V / 16A
CWG 1500: 1.2/50 μs_8/20μs / 4.4kV
CWG 2500: 1.2/50 μs_8/20μs / 4.4kV / 觸摸屏
3)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試系統(tǒng)
CDG700-25(功率25w,頻率范圍100kHz - 250MHz)
CDG700-75(功率75w,頻率范圍100kHz - 400MHz)
CDG700-75-10(功率75w,頻率范圍10kHz - 250MHz)
4)磁場發(fā)生器和分析器
MGA 1030(信號發(fā)生器DC-250 kHz)
5)共模傳導(dǎo)干擾模擬器
PGA 1240(DC至300kHz頻率范圍)
6)絕緣和沖擊耐受電壓測試發(fā)生器
PG 01-2000 (測試電壓4 kV – 10 kV,0,1 /2000μs的標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓波形)
7)電源故障模擬器
VIS 1700(280Vac / 360Vdc)
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