产品必须一致EMC欧洲规定销售违反电磁兼容法(89/336//EEC)产品将面临高额罚款。因此,商家越来越重视产品的电磁兼容性。
为了降低成本,应根据公司的不同需求和规模建立一个EMC实验室。 本文介绍了建筑公司内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内部内EMC测试设备的优点、缺点和方法。 建立电磁兼容实验室的最小需求取决于公司的需求和财务状况。通常,公司将努力节省资金(在设备和人力资源方面),并尽可能降低风险。但必须明白,世界上不会有低成本、低风险和低风险EMC技术是一件好事。工程师必须掌握高技能才能设计出性能相当高的低成本设备。产品的精度越低,风险就越高。 成立公司内部EMC无论实验室的规模如何,都必须遵循一些最起码的指导原则。 : m/ [3 \C& [! f/ x7 q8 ~9 ` 首先,建成EMC实验室的房间或地方必须干净,没有无关的物品,完全专门用于EMC测量。只要条件允许,绝对需要一个由金属制成并可靠连接地面的参考平面;如果条件不允许(如果房间不在一楼),至少应连接保护系统。实验室内的所有金属物体必须可靠接地或清除。电源系统必须净化EMC在实验室前正确连接线滤波器)。5 ?9 ?1 v0 [7 X7 N, l , g, r4 _4 m. ?6 ?a! z EMC测试设备的配置 传导发射测试-需要频谱分析仪(或EMI接收器)、电缆和LISN(线阻抗稳定网络,手工制作或购买),如果可能的话,应该有一个屏蔽室(至少有一个屏蔽帐篷)和一个距离地面80cm的绝缘桌。 辐射发射测试-需要相同的频谱分析仪或EMI接收器,一对天线,电缆和OATS(开放区域测试场地或(半)电波暗室);制作或购买吸收钳以测量干扰功率。r2 T# T. o0 }谐波测试(与闪烁测试)-如果要进行完全兼容的测试,则需要专用设备(专用谐波分析仪);但如果只是评估,便携式谐波分析仪甚至可以进行FFT评估的示波器就足够了。 ESD抗扰度测试(静电释放)ESD枪可以可靠地评估测试结果。 ) W/ }# S; Lu8 K9 Y 5)辐射电磁场抗干扰测试-需要类似于辐射发射测试的设备,以及信号发生器、放大器、衰减器和场地强度计,可能需要计算机。 8 mx; _, Y; H- @) B6 K' U' K$ x5 ^ 6) 传导骚扰抗扰试验-所需设备类似于1)和5)CND(异种耦合解耦网络),但不需要天线。 7) 电快速瞬变(EFT/Burst)抗干扰测试。 5 Q9 O3 E) n. M0 z5 g 8) 浪涌抗扰度试验。 2 g5 V" Y/ z2 N8 u; a 9) 磁场抗扰度测试的电源频率。 7 L8 E6 KN# @. y 10) 电压骤降、短期中断和电压变化抗扰度试验。 0 h( ~f5 T1 }1 C 从7) 到10)最后四项测试需要从多家厂家购买的专用设备。
值得注意的是,测量设备的制造商和经销商通常提供包装和(或)装置,以及如何按照最新标准进行指导甚至培训。请向最近的当地销售代表查询设备的性能和功能。大多数情况下,设备都有根据标准要求预设的测试程序,请先阅读说明书。 公司内部预兼容测试 预兼容性测试没有定义,但至少我们有理由假设测试必须尽可能接近标准要求。 1) 传导发射试验 - n, [4 N5 F" R% @/ i1 G4 } 多年来,电子产品制造商遇到的最困难的问题可能是传导和发射,以本文首先讨论了这一点。传导发射的测试装置如图1所示。 # v9 |9 B7 B/ X* M 该装置是基础CISPR 22 (EN 55022)成立,使用的设备必须符合要求CISPR 16-1的要求。该装置主要包括:EUT(被测设备),如果是台式的,必须放在距地80的地面上cm高绝缘桌;辅助设备(外设)按正常使用连接,未使用的输入输出必须正确端接,多余的电缆必须剪短或绕成直径30~40cm的一卷。频谱分析仪(或EMI接收器) 在0.15~30 MHz频率范围内必须有9kHz分辨率带宽(RBW)。测量过程在CISPR 详细描述了16-1和产品规范标准。如果实施正确,结果与第三方实验室的测试不会太不同。 2) 干扰功率测试 干扰功率测试(30~300 MHz)方法有点类似于1),但信号将来自吸收钳(而不是LISN)。CISPR 测试装置详细介绍了16-1和产品系列标准。一般来说,吸收钳放置在被测电缆(干线、直流、音频/视频)周围,并沿着一个6m在每个频率点上找到最大发射值进行长期移动。3 B) O; C! u- x) si& V 如图2所示。 2 K, n, ^1 R* E}% {: N 虽然这个测试看起来比之前的测试复杂,但并不是特别难。由图可见,EUT放在离地面80的绝缘桌面转盘上cm,以便在测试过程中转动EUT找出最大发射值。天线安装在天线杆上,1~4m移动之间的目的也是找出最大发射值。EUT距离天线中心(标记)3m或10m。同样按照接收器装置CISPR 16-1制作,在30~1000 MHz其分辨率带宽必须在接收范围内为120kHz。接收器可以设置辐射发射测量。! ]5 q/ F7 r# ]( t8 {" X6 w 对于上述的所有测量,需要注意在评估结果时必须将一些修正因子纳入考虑。首先,对于所有测量装置,±4dB这是接受的不确定范围CISPR 其次,还必须考虑电缆衰减和连接器衰减。但除此之外,还有更多的因素需要考虑。 对于传导发射,必须考虑LISN阻抗偏差及其容量。但其最大误差仅为2~4dB。吸收钳的情况不同,其衰减为14~22dB之间,平均17dB。* M1 w BL1 X 辐射发射试验中的因素最大,NSA(归一化位置衰减)-24~24dB。在这种情况下,不能进行任何类似,天线因子必须用于测试。此外,根据设计实践经验,在将产品送到第三方实验室进行测试之前,应预留6个额外的dB的设计余量。* F; Q$ E- ^4 U5 h: Y4 H$ w* o) Q 3) 谐波和闪烁测试 F谐波和闪烁测试没有环境要求。只需将EUT连接到谐波分析仪的电源入口,并根据制造商的说明和标准进行测试。同样,测试设备也会包含一些现有的设置,但工程师必须确保它们符合自己产品的标准要求。若采用其它方法(如便携式电源谐波分析仪)源谐波分析仪),请仔细阅读标准要求,然后评估测量结果。 4) ESD抗扰度测试 ! L h7 F! H: q; |' i ESD大型设备可能不太重要。但在当今各种产品普遍小型化的时代,ESD测试已成为大多数设备的关键EMC便携式计算器等测试之一MP3和MD播放器、USB存储棒、音频设备等。测试装置如图3所示。0 i. C7 m. d1 [' A7 C8 y8 e5 c 由图可见,EUT它仍然放在绝缘桌上HCP(水平耦合平面料制成的水平耦合平面),并通过绝缘抗静电衬垫与其隔离。VCP(垂直耦合平面)和HCP分别连接地参考平面,每个连接端各使用一只470 kΩ的电阻。对于EUT的每个侧面和VCP、HCP,以及EUT上每个用手能触摸到的金属表面,分别使用锋利尖端进行接触放电(直接放电),通常每个极性5次。对于机箱的所有塑料部分,则利用圆形尖端进行空气放电(间接放电)。
5) 辐射电磁场抗扰度的测试 辐射电磁场抗扰度的测试装置与辐射发射测试非常类似,但是在这项测试中,信号发生器和功率放大器将馈送给天线,以便在EUT附近产生“均匀电磁场”(±6dB)(在频率范围80~1000 MHz、AM、1kHz、80%调制深度下为3V/m或10V/m)。需要注意的是,不同产品的频率范围也不相同。 6) 传导骚扰抗扰度测试 W) L, @: E, H5 Q1 M. k2 ? 传导骚扰抗扰度测试的目的是在EUT端口输入建立3V电平(有效值,150 kHz~230 MHz、AM、1kHz、80%调制深度)。信号发生器和功率放大器必须提供足够的功率,以便CDN能将信号耦合到被测线。由于测试项目3)、7)、8)、9)、10)使用的是高度专业化的设备,如果实验室中有这些设备,工程师无需太多操作,只要正确连接EUT就可以了,最重要的任务是监控EUT的工作方式。- W
如何进行近场测试 本文前面的介绍部分讲过,近场测试非常适合产品开发阶段。在这个阶段,标准测试方法或许能给出精确的结果,但却无法显示问题的来源所在。在挑选元件时,有些控制器芯片的辐射要比其他芯片低40dB,或具有更高的抗扰度。即使在产品开发完成,执行兼容测试未通过之后,标准测试方法也几乎无法给出有关问题来源的任何信息。在印制板一级,工程师们使用近场测试探针进行测量,也可能使用缺陷检测器等。然而另一方面也必须了解,近场测试探针(几乎)不能给出有关设备传导或辐射水平的任何信息,其误差为20~40dB。但近场测试探针可以保证一点:每次使用时,其测量结果总要好于前述的各种测量。为了通过近场测试探针大致了解产品是否能通过EMC测试,需要在已经确知结果的样品上进行多次尝试。 图4(a)和(b)是一些磁场探针、电场探针和一根管脚探针的例子。它们的优点是容易制作,外购也相当便宜。它们都使用50Ω的电缆,并连接到一台(廉价的)频谱分析仪。' Q: q E近场探针用来拾取电磁场的全部两个分量。虽然市场上有一些非常灵敏的电磁场场强仪,但电磁场的近场场强并不太容易测量。它们无法给出辐射噪声频率成分的任何信息,但可以方便地指出“问题分量”。近场探针在连接到频谱分析仪时,还可给出频率成分信息。8 r2 G+ E7 Z7 M7 K 磁场探针提供一个与磁射频(RF)场强成比例的输出电压。利用这个探针很容易找到电路的射频源。不过,磁场的场强随距离迅速变化(成三次方关系)。另外,探针的方向至关重要,因为磁场方向一定是垂直于磁环路的。前面已经指出,探针将不会给出太多的量化信息,但对于某个元件(IC、开关三极管等),随着探针距离元件越来越近,探针的电压输出也将增大。即使周围有许多元件,通过研究原理图,设计者也可以很容易地辨认出噪声源。如果工程师决定更换元件,他将很容易测量出更换后的结果,这使得在开始时就选择可靠的元件成为可能。 k管脚探针允许直接在IC管脚或PCB的细导线上鉴别噪声电压。还能方便地判断滤波器的效果,尽管只是一种定性的判断。管脚探针可以在滤波器的前、后分别进行接触测量,并观察其效果情况。但工程师必须正确估计接触电容,并选择电容较小的探针(不大于10pF)。 M电场探针可拾取共模电压和需要的信号。共模电压是辐射电压的一个重要来源。此外,磁场探针无法拾取电场。可以证明,使用全部三种探针是有益和省时的。 本文小结 ' k0 `# O( r; g) ~+ G4 c5 b 本文介绍了拥有公司内部EMC测试设备的优点和缺点。总体而言,除了设备成本、占用空间,以及可能的人员培训这些投入之外,拥有EMC能力并没有什么不利。无论如何,EMC技术在产品开发中必不可少,公司必须以某种方式进行这方面的投资(如依靠第三方咨询公司的服务),忽视它的代价将是高昂的。