电磁兼容( 二 )


电磁兼容

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图2系统、分系统与设备关係图(3)电磁环境(electromagneticenvironment)存在于给定场所的所有电磁现象的总和 。“给定场所”即“空间”,“所有电磁现象”包括了全部“时间”与全部“频谱” 。EMC:(Electromagneticcompatibility)电磁兼容性EMI:(Electromagneticinterference)电磁干扰EMS:(ElectromagneticSusceptibility)电磁敏感度RE:(Radiatedemission)辐射骚扰(俗称:电磁辐射、辐射发射)CE:(Conductedemission)传导骚扰(俗称:传导发射)CS:(ConductedSusceptibility)传导骚扰抗扰度RS:(RadiatedSusceptibility)射频电磁场辐射抗扰度ESD:(Electrostaticdischarge)静电放电EFT/Burst:(Electricalfasttransientburst)电快速瞬变脉冲群RFI:(RadioFrequencyInterference)无线电频率干扰ISM:(IndustrialScientificMedical)工业、科学、医疗用射频设备电磁兼容类型电磁兼容(EMC)分为电磁干扰(EMI)与电磁耐受(EMS),所有电子产品均须符合电磁兼容的一般规定 。电磁兼容问题在电子、电机、信息、通信等各类产品不断运用高新科技推陈出新之下,除了使用者要求通信质量外,同时也在各国政府积极制定相关规範进行管制之下,更突显出电磁兼容相关问题的重要性与紧迫性 。例如,欧洲已加强对进口产品执行后市场检测,造成了许多卡关现象发生 。
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图3电磁兼容确定一个产品会不会影响另一个产品功能的技术仍不是一门精确的科学,且由于产品组合太过複杂,认证机构不可能针对每一种产品组合都进行检测,因而相关主管机关莫不採取从严把关的态度 。图1是国际无线电干扰特别委员会(CISPR)针对每个国家所发射的电磁干扰所制定的标準 。CISPR是国际电工委员会(IEC)的特别委员会 。作为全球两大电子产品消费市场,美国和欧洲的认证标準不太一样,简略而言,美国仅要求电磁干扰,而欧洲则还要求符合电磁耐受的规定 。美国FCC标準认证严苛当电流通过电路时,会产生电磁场 。这个电磁场从设备电路向外发射,其强度取决于电流的频率与大小 。任何电子电路所需功能以外的多余副产品都被称为电磁干扰 。前市面上各种先进电子产品的电磁干扰大多来自高频率的数位讯号,信号频率越高,产生的电磁干扰就越多 。由于美国联邦通信委员会(FCC)与其它监管机关严格规定每个电子产品的电磁干扰上限,以确保电子产品不会互相干扰,因此上述情况将会产生严重问题,只要产品想销往美国,就必须符合FCC制订的电磁干扰认证标準 。在美国境内销售电子产品,FCC要求必须经过在电磁干扰範围的特定环境下测量其电磁干扰 。这些产品在特定的频率波段中,必须让其电磁辐射远低于特定值 。FCC提供了两种等级的辐射层级:A等级与B等级(表2) 。A等级的产品是适用于商业、工业与工作环境的数码产品,而非消费者日常或在家使用的产品;B等级的数码产品则不仅适合家用,也可在其它环境下使用 。大致来说,B等级的标準较A等级更为严苛 。表1FCC针对A等级与B等级的规定
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表1列出内容,规定A等级产品的电压层级为10米,B等级电压层级为3米 。假设待测物(DUT)超过这些限度,则多余能量必须降至表2所列出的限度以下 。如果电磁干扰能量只是刚好低于规定限度是非常危险的,因为这些能量会由于製造过程与环境的改变稍微提高 。特别指出的是,在第五谐波上降低过量的特定干扰频率是件十分困难的事情,如果企业强行将安全限度提升至4dB,则将使问题更加严重 。通过FCC认证需要注意的十个问题专家总结,通过FCC认证失败通常是以下十个方面的因素造成的:在初期设计阶段就忽略或低估了FCC的要求;选择速度最快零组件与最高频率速率;使用单一或双层机板,而不是选用多层印刷电路板(PCB)机板;在频率布线上,没有考虑到辐射问题;没有使用足够的旁路电容;使用无禁止的缆线;使用塑胶连线器;没有在缆线设计上使用陶铁磁体;没有整合电路滤波器;没有适当地禁止机架 。欧洲ESTI标準要求同时符合电磁干扰与电磁耐受欧洲方面,有关电信产品的电磁兼容规定可参考欧洲电信标準协会(ETSI)公告的档案 。ETSI是一个负责制定欧洲电信标準的非营利组织,其所制定的标準被很多国家所参考採用,例如中国 。ETSI所公告的档案中有关电磁兼容的一般规定为EN301489一1,内容除电磁干扰的规定外,还有电磁耐受的规定,主要是检测产品在各种电磁干扰环境下能否正常工作 。测试内容包括:辐射耐受性测试(RadioFrequencyElectromagneTIeField):主要为仿真无线电波、电台信号对产品的影响; 静电测试(ElectrostatieDiseharge):主要为模拟人体所带静电或手持工具对产品的影响;电性快速瞬时干扰耐受测试任(FastTransients,commONMode):本试验目的为验证产品的电源线,信号线(控制线)遭受重複出现的快速瞬时脉冲时的耐受程度;电磁传导耐受测试(RadioFrequency,commonMode):本试验为验证产品对射频产生器通过电源线传导的噪声耐受程度;电压瞬断变异耐受测试(VoltageDIPsandInteruptions):本试验为验证产品通过电源线仿真电压变化的耐受程度;雷击耐受性测试(Surges):本试验为针对产品在操作状态下,电源线或通信连线埠承受开关或雷击瞬时过电压/电流突波的耐受程度 。技术标準1.国外标準EN55014-1电磁干扰EN55014-2电磁抗扰度EN60555-2/EN61000-3-2电源谐波检测EN60555-3/EN61000-3-3电压闪烁检测EN61000-4-2(ESD)静电放电抗干扰性检测EN61000-4-3静电放电抗干扰性检测EN61000-4-4(EFT/B)电性快速脉冲群抗干扰检测EN61000-4-5(Surge)雷击抗干扰检测EN61000-4-6(CS)传导抗干扰检测EN61000-4-8电源频率磁场抗干扰检测EN61000-4-11(V.Dips)电压瞬降抗干扰检测EN61000-4-12振荡波浪涌EN61000-4-13(Harmonic&interharmonics)谐波、谐间波抗干扰2.国内标準CISPR15:2005电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法GB/T19287电信设备的抗扰度通用要求YD/T1536.1电信设备的电磁信息安全性要求和测量方法YD/T1312无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法GB1565城市无线电噪声测量方法GB6833电子测量仪器电磁兼容试验规範GB/T17626电磁兼容试验和测量技术GB/T12572-2008无线电发射设备参数通用要求和测量方法GB/T26256-20102.4GHz频段无线电通信设备的相互干扰限制与共存要求及测试方法GB/T21646-2008400MHz频段模拟公众无线对讲机技术规範和测量方法GB8702-1988电磁辐射防护规定GB9175-88环境电磁波卫生标準GB12638-90微波和超短波通信设备辐射安全要求