EMC测试概述
2023-08-04
EMC测试主要分为两大类:发射测试和抗扰度测试。前一种测试是保证被测设备不会对其他设备造成影响,对电磁空间的发射要满足限值;后一种测试主要是测试被测设备对来自空间的电磁干扰的承受能力,也就是测试系统的抗干扰能力。GJB151A中电磁发射和敏感度要求项目如下❖ 一、EMI测试电磁干扰度主要包括传导发射和辐射发射两个方面的测试,传导发射主要测试系统通过线缆对其他系统产生的干扰,辐射发射主要测试系统通过空间辐射的电磁能量。1.传导发射传导发射测试是为了衡量设备从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输的骚扰。测试设备主要由人工电源网络和接收机组成,人工电源网络是一种耦合去耦网络,主要提供干净的DC/AC电源品质,同时阻挡被测设备的骚扰回馈至电源,并提供特定的阻抗特性。接收机通过电源网络接收电子产品系统电源线上的干扰,并绘制在测试频率范围内的发射曲线。国军标涉及的传导发射测试项目为4项,分别为CE101、CE102、CE106、CE107,CE106是针对天线进行的测试,其他3项都是针对电源线进行的测试。2.辐射发射辐射发射测试主要测试电子、电气和机电设备及其组件的辐射发射,包括来自所有组件、电缆及连线上的辐射发射,用来鉴定其辐射是否符合标准的要求,是否在正常使用过程中影响同一环境中的其他设备。测试设备主要由接收天线、接收机组成,分别测试水平极化和垂直极化方向,均需要满足限值以下的标准。国军标中涉及的辐射发射测试项目有3项,分别为RE101、RE102、RE103,表示进行磁场、电场、天线谐波和乱真输出辐射发射。二、EMS测试电磁抗扰度(敏感度)中,国军标中涉及的测试项目有12项,分别为传导CS敏感度(9项)和辐射RS敏感度(3项)。国标中规定的电磁抗扰度测试有10项,分别为:静电放电抗扰度,电快速瞬变脉冲群抗扰度,浪涌(冲击)抗扰度,振铃波浪涌抗扰度,工频磁场抗扰度,脉冲磁场抗扰度,电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度,交流电源谐波抗扰度,射频场感应的传导骚扰抗扰度,射频电磁场辐射抗扰度。1.静电放电抗扰度静电放电抗扰度测试模拟操作人员或物体在接触设备时的放电;人或物体对临近物体的放电。静电放电可能产生以下后果:直接通过能量交换引起半导体器件的损坏、放电所引起的电场磁场变化,造成设备的误动作、放电的噪声电流导致器件的误动作。测试的机理是静电通过系统外壳进入到系统内部,影响产品器件的正常工作,根据电荷的运动特性(电荷总是沿着最小电阻的路径运动)可以采取适当的措施,降低或消除静电对系统的影响。静电放电抗扰度测试分为接触放电和空气放电两种,一般的电子产品系统都规定了具体的静电放电指标。接触放电主要针对金属设备的外壳、固定螺钉等,空气放电针对非金属外壳、孔缝、指示灯周围等。2.电快速瞬变脉冲群抗扰度电快速瞬变脉冲群抗扰度测试模拟电路中机械开关对电感性负载的切换,该切换通常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。测试的机理是利用群脉冲产生的共模电流流过线路时对线路分布电容能量的积累效应,当能量积累到一定程度时就可能引起线路(乃至设备)工作出错。通常测试设备一旦出错,就会连续不断地出错,即使把脉冲电压稍稍降低,出错情况依然不断出现。脉冲成群出现,脉冲重复频率较高,波形上升时间短暂,能量较小,一般不会造成设备故障,使设备产生误动作的情况较多见。电快速瞬变脉冲群测试主要对电源和通信信号线进行测试,对电源采用直接注入方式,对通信信号线采用容性耦合方式。3.浪涌(冲击)抗扰度浪涌主要模拟间接雷,如雷电击中户外线路,有大量电流流入户外线路或接地电阻,产生干扰电压,在线路上感应的电压和电流;雷电击中临近物体产生电磁场,在线路上感应的电压和电流;雷击中地面,地电流通过公共接地系统时所引入的干扰。模拟切换瞬变:主电源系统切换时产生的干扰,同一电网大型开关跳动时产生的干扰。浪涌是一种高电压短时能量,可能使电子元器件损坏;浪涌影响面很大,目前大功率设备日益增多,存在于电源中的浪涌电压比较多。浪涌主要对系统设备的入口电源进行测试,测试设备抵御电源浪涌的能力。4.振铃波浪涌抗扰度振铃波浪涌是一种浪涌电压测试,与浪涌(冲击)的区别在于浪涌波形电压不同,它模拟现场具有周期振荡浪涌的情况,如大型隔离设备的频繁通断及一些设备的往返运动等都会产生周期振荡浪涌。振铃波浪涌主要对系统设备入口电源进行测试。5.工频磁场抗扰度工频磁场抗扰度主要模拟工频磁场干扰,大功率的交流电子设备会在周围产生比较大的工频磁场干扰,影响其他设备工作。工频磁场是以空间辐射的方式进行测试的。工频磁场是利用线圈进行测试的,在线圈中注入工频大电流(电压)(国标四级要求100A),测试存在于线圈中的设备的工作情况。对工频磁场敏感的器件容易受到影响,如继电器、小型变压器、晶振等,会使设备产生错误动作,导致工作异常。工频磁场需要进行三个方向的测试,即X方向、Y方向、Z方向。6.脉冲磁场抗扰度脉冲磁场抗扰度模拟脉冲磁场干扰,大功率设备及继电器的通断会产生脉冲干扰,以脉冲磁场的方式影响空间存在的设备。脉冲磁场的测试方法与工频磁场类似,只是注入的是脉冲电压(电流)信号,一般一分钟一次,正、负脉冲各5次。对脉冲磁场敏感的设备容易受到干扰,如晶振、磁芯、采用线圈工作原理的设备等,可能使器件产生工作异常、波形畸变、采集数据波动等。脉冲磁场需要进行三个方向的测试,即X方向、Y方向、Z方向。7.电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度模拟电网电压变化、短时中断(几个周期)、电压暂时性降低等。在实际应用中电网的异常波动是很正常的,因为电网中的设备负载是变化的,这些设备负载一般都不是纯阻性的,一些感性的或容性的负载在通断时都会对电网产生影响。电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试是电子设备最基本的要求,电子设备的工作离不开电源,通常电子设备的电源电压范围都比较宽,用于防止由于电网的电压波动影响设备工作。电压瞬间跌落、短时中断是由电网、变电设施的故障或负荷突然出现大的变化所引起的,电压变化是由连接到电网中的负荷连续变化引起的。8.交流电源谐波抗扰度交流电源谐波是一项专门针对电源中的谐波而进行的测试,电网中负载的各种特性(感性或容性)使得电网中存在多次谐波,这些谐波的存在严重威胁着电子设备的正常工作。交流电源谐波抗扰度主要是衡量电子设备电源的一项测试。交流电源谐波的频率测试范围一般为15Hz~2GHz,按照不同的间隔、不同的百分比进行测试。9.射频场感应的传导骚扰抗扰度射频场感应的传导骚扰主要是模拟现场传导骚扰,电子产品设备原理复杂、工作环境复杂,使得传导骚扰很可能影响设备工作,测试是为了评价电子产品系统的传导抗扰度性能。在通常情况下,被干 扰设备的尺寸要比频率较低的干扰波的波长小得多,相比之下,设备引线的长度可能达到干扰波的几个波长,这些引线可以通过传导方式对设备产生干扰,设备引线变成了被动接收天线,接收射频场的感应,变成传导干扰入侵设备内部,最终以射频电压电流形成近场电磁场影响设备工作。射频场感应的传导骚扰抗扰度测试频率一般为150kHz~80MHz,有时可以扩展到230MHz,采用1kHz的正弦波进行幅度调试(调制深度为80%)。射频场感应的传导骚扰抗扰度测试对系统的电源及通信信号线进行测试,电源采用耦合去耦网络进行测试,通信信号线采用电磁钳进行测试。10.射频电磁场辐射抗扰度对设备的干扰往往是设备操作、维修和安全检查人员在使用移动电话时所产生的,无线电台、电视发射台、移动无线电发射机和各种工业电磁辐射源,以及电焊机、晶闸管整流器、荧光灯工作时产生的寄生辐射,都会产生射频辐射干扰。测试的目的是建立一个共同的标准来评价电子设备的抗射频辐射电磁场干扰能力。射频场辐射可能使电子设备工作异常,可能产生不应有的声响,使采集数据出现偏差,影响设备的使用。射频场辐射一般是暂时性的干扰,干扰消除后,电子设备会恢复正常工作。
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