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EMC知识大全:让你对电磁兼融有更深入了解(上)

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发表于 2019-5-10 13:51:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、EMC概要
EMC,Electromagnetic Compatibility,即电磁兼容,一般定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

EMC包括EMI(interference)和EMS(susceptibility) ,即电磁干扰度和电磁抗干扰度。

EMI,电磁干扰度,描述电子或电气产品对其他产品的电磁辐射干扰程度,是否会影响其周围环境或同一电气环境内的其它电子或电气产品的正常工作;

EMS,电磁抗干扰度,描述电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常工作。

为什么要考虑EMC?

1、国内外技术壁垒、强制要求;

2、产品的可靠性。

电磁兼容术语:

发射部分:

1、电磁发射(Electromagnetic Emission):源向外发射电磁能的现象。

2、发射限值(Emission Limit):定电磁骚扰源的最大发射电压。

3、发射裕量(Emission Margin):电子电气设备或系统的电磁发射电平与发射限值之间的差值。

电磁信号部分:

1、电磁环境(Electromagnetic Environment):存在于固定场所的所有电磁现象的总和。

2、电磁噪声(Electromagnetic Noise):明显不传送信息的时变电磁现象,它可能与有用信号迭加或组合。

3、无用信号(Unwanted signal/Undesired signal):可能损害有用信号接收的信号。

4、干扰信号(Interfering signal):损害有用信号接收的信号。

抗干扰部分:

1、电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance):任何可能引起电子电气设备或系统性能降低或对生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。

2、抗扰度(Immunity):电子电气设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。

3、抗扰度电平(Immunity level):将某给定的电磁骚扰施加于电子电气设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。

4、抗扰度限制(Immunity Limit):规定的最小抗扰度电平。

5、性能降低(Degradation of Performance):电子电气设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。

二、EMC认证及其标准
背景:随着电子电器设备的广泛使用,电磁干扰对环境的影响日益严重,以致实际应用中的各类电器的电磁干扰和相互不兼容时有发生。工业、科学、医疗、信息、机动车辆、电力设备和电气化铁道等电工电子设备产生的电磁干扰不仅会扰乱公共安全和通信设备的正常工作,而且对于居民日常的文化生活甚至人身安全都会造成影响和危害。为此,工业发达国家和地区都把对电磁干扰的控制纳入国家法制管理和环境保护的范畴。特别是90年代以来,许多国家都相继颁布了相关法令、管理规范及标准等,并对电工电子设备的生产和市场流通,以及从事有电磁辐射活动的台站和企业的建立,实行全面管理与监督,尤其是广泛开展了电磁兼容认证制度,以确保公共安全与公众利益。

国际上有关标准化组织:

1、国际电工委员会(International Electrotechnical Commission-IEC)

国际电工委员会(IEC)中,从事与电磁兼容标准化工作有关的有第77技术委员会(IEC/TC77),即电磁兼容技术委员会,国际无线电干扰特别委员会(IEC/CISPR),以及大约50多个关心特定产品的电磁兼容方面问题的产品技术委员会和分委员会。负责制定四类电磁兼容出版物和标准:1) 基础电磁兼容出版物;2) 通用电磁兼容标准;3) 产品类电磁兼容标准;4) 产品电磁兼容标准。

2、国际无线电干扰特别委员会(International Special Committee on Radio Interference -CISPR)

CISPR为国际电工委员会(International Electrotechnical Commission-IEC)的组成部分之一,其位置相当于IEC的技术委员会。CISPR为涉足电磁兼容标准的重要国际组织之一。

现在CISPR的组织结构如图所示。
QQ截图20190510134910.jpg
3、IEC第77技术委员会(IEC/TC77)

TC 77是目前IEC内与CISPR并列的涉及电磁兼容的组织,1974年9月成立。在80年代,负责工业过程测量与控制的TC 65也涉及电磁兼容的一些基础标准,并已出版了一些相关标准。

4、欧洲电工标准化委员会(CENELEC)

欧洲电工标准化委员会(European Committee for Electrotechnical Standardization-CENELEC)是欧洲范围的标准化组织。其中涉及电磁兼容领域的主要是210技术委员会(TC 210) 。

EMC标准体系
QQ截图20190510134945.jpg
基础标准(Basic Standards):是其他电磁兼容标准的基础,一般不涉及具体的产品。它规定了现象、环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置,也可以规定不同的试验电平范围。

通用标准(Generic Standards):规定了一系列的标准化试验方法与要求(限值),并给出这些方法要求适用于什么环境。即通用标准是对使用在给定环境中所有产品的最低要求。如果某种产品没有产品类标准或产品标准,也可以使用通用标准。

产品类标准(Product-Family Standards):针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求(发射或抗扰度)以及详细的测量程序。产品类标准不需要像基础标准那样规定一般的测试方法。产品类标准比通用标准包含更多的特殊性与详细的性能规范。其测试与限值必需与通用标准协调,如存在偏离,应说明其必要性与合理性,并可增加测试项目与测试电平。

(专用)产品标准(Dedicated Product Standards):通常专用的产品EMC标准包含在某种特定产品的一般用途标准之中,而不形成单独的EMC标准。对于电磁发射,当一个产品包含于某一产品类中时,很少需要考虑专用的产品EMC标准。只有在极特殊的情况下,TC210在其协调作用范围内考虑提出某些改变。当决定产品的抗扰度时,可能因其特殊的功能而需要考虑其抗扰度要求,为此专用的产品标准或相应的条款应给出清楚的性能准则。

我国电磁兼容标准化工作的组织机构图
QQ截图20190510134959.jpg
我国的标准化工作正在积极与国际接轨,包括标准接轨、规范程序协调、承担国际义务和国际互认。近些年我国制订或修订的电磁兼容标准一般都等同或等效于IEC/CISPR标准。现已发布实施的电磁兼容国家标准有三类:字头为GB的强制性标准,GB/T推荐性标准,GB/Z专业标准。

三、 EMC测试项目
QQ截图20190510135013.jpg
EMI试验:(参照CISPR22/GB9254)

传导发射试验

辐射发射试验

传导发射测量设备:

1. EMI接收机(或EMC频谱分析仪):测量电子电器设备工作时产生的连续波骚扰或脉冲骚扰等骚扰源的频谱很宽的电磁骚扰信号。

2. 线性阻抗稳定网络(LISN):提供稳定阻抗,提供待测设备产生的电磁信号给接收机,隔离电网电源干扰信号。

3. 瞬态限幅器:消除瞬态高电平信号,保护接收机。
QQ截图20190510135036.jpg
辐射发射测量设备:

1. 半电波暗室(或开阔场):以电磁波的发射和接收完全是空间直射波与地面反射波在接收点相互叠加的理论为基础的测试场地,地面是金属并可产生反射。

2. 宽带天线:获取电磁波信号。

3. EMI接收机(或频谱分析仪):测量电器设备工作时产生的连续波骚扰或脉冲骚扰等骚扰源的频谱很宽的电磁骚扰。

4. 信号放大器:对小信号进行放大,分离背景噪声。
QQ截图20190510135048.jpg

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