一、概念:
EMC(電磁兼容性)的定義包括兩個方面,一是設(shè)備應(yīng)能在一定的電磁環(huán)境中正常工作,即設(shè)備應(yīng)具有一定的電磁抗擾性(EMS);第二,設(shè)備本身的電磁騷擾不能對其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生太大的影響,即電磁騷擾(EMI)。
為了規(guī)范電子產(chǎn)品的電磁兼容性,世界各地和國家都制定了相關(guān)的EMC標(biāo)準(zhǔn)。例如,歐洲在CE強制認(rèn)證中發(fā)布了EMC指令。美國在FCC法規(guī)中發(fā)布了Part15B/CPart22/24CPart22/24.中國CC強制認(rèn)證中發(fā)布了GB9254.GB4943.1..這些政策為電子產(chǎn)品的EMC認(rèn)證提供了有力保障。因此,產(chǎn)品必須符合EMC法規(guī)的要求,違反電磁兼容法規(guī)的產(chǎn)品銷售將面臨高額罰款。因此,制造商越來越重視產(chǎn)品的電磁兼容性。
EMC測試項目主要包括兩部分:
首先是EMC實驗室:EMC實驗室是指EMC測試的外部環(huán)境。由于EMC測試是一種高精度的專業(yè)測試,外部環(huán)境不能有電磁干擾,EMC實驗室可以屏蔽外部電磁干擾,是EMC測試的首要保證。EMC實驗室有幾個參數(shù)需要考慮,首先是屏蔽效率,是衡量EMC實驗室屏蔽外部空間輻射的重要參數(shù),其次是接地電阻,CNAS規(guī)定接地電阻必須小于4Ω,如果接地電阻過大,會影響EMC測試的背景噪聲,影響測試結(jié)果的判斷。第三種是外部電源,EMC實驗室濾波器有漏電流,許多EUT是非常規(guī)電源電壓,因此電源至關(guān)重要。但如果電源本身的EMC性能不合格,將直接影響EMC測試的背景噪聲,從而影響測試結(jié)果的判斷。
二是EMC測試設(shè)備:EMC測試項目的實現(xiàn),測試設(shè)備是核心條件。EMC測試設(shè)備需要考慮更多的因素,雖然市場上有許多EMC測試制造商,國外有羅德和施瓦茨、EMTest等,國內(nèi)有杭州距離等,從成本的角度來看,國內(nèi)設(shè)備遠低于進口設(shè)備。從售后的角度來看,雖然進口設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量高于國內(nèi)設(shè)備,但進口設(shè)備的售后維護周期遠遠大于國內(nèi)設(shè)備。綜上所述,測試設(shè)備的選擇需要根據(jù)公司自身的情況來選擇最合適的方案。
二、常規(guī)EMC測試項目及配置
下表所列為EMC重要測試項目-測試設(shè)備-測試環(huán)境(實驗室)一一對應(yīng)關(guān)系:

三、EMC測試儀器選型及測試注意點
1、CE(傳導(dǎo)騷擾)
CE是目前EMC測試中最常見的項目之一。傳導(dǎo)騷擾指的是通過導(dǎo)線傳遞的電磁騷擾信號。從騷擾信號的種類來說,CE分成連續(xù)騷擾與斷續(xù)騷擾,從騷擾信號的端口來說,CE又分成電源端口、通信端口、負(fù)載端口。
CE測試種類復(fù)雜,那么我們該進行設(shè)備選型呢?首先我們需要明確EUT的類型,明確EUT對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),然后根據(jù)EUT對應(yīng)的測試端口確定CE測試所需要的設(shè)備。比如照明類設(shè)備,對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為GB17743(CISPR15),標(biāo)準(zhǔn)上對CE電源端、通信端、控制端的測試設(shè)備都有規(guī)定,以CE電源端為例,我們需要用到測試接收機,人工電源網(wǎng)絡(luò)。對于接收機我們需要關(guān)注哪些主要參數(shù)呢?首先是測試頻段,照明產(chǎn)品測試頻段為9kHz-30MHz,接收機必須能滿足該頻段要求,其次是測試帶寬及檢波器,接收機必須滿足200Hz、9kHz帶寬,必須包含Peak、Qpeak、CAvg3個檢波器。在實際使用中,也有客戶選擇頻譜儀代替接收機進行測試,但頻譜儀的帶寬和檢波器是不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的,測試結(jié)果肯定也會有一定誤差。對于人工電源網(wǎng)絡(luò),我們需要明確端口類型,電源端口我們采用V型LISN,阻抗要求為(50uH+5Ω)‖50Ω。另外我們還需要考慮EUT的供電電壓,根據(jù)不同電壓選擇對應(yīng)LISN。
那么CE測試有哪些需要我們注意的地方呢?首先是EMC測試環(huán)境,EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CE測試需要在屏蔽室內(nèi)進行,有些廠家在前期設(shè)備選型時,為了節(jié)省成本經(jīng)常只采購EMC測試設(shè)備,不考慮EMC實驗室,將EMC測試設(shè)備放置在惡劣的電磁環(huán)境中,測試結(jié)果往往會被極差的背景噪聲所淹沒,從而影響對測試結(jié)果的判斷。其二是設(shè)備的布置,CE的規(guī)范布置EMC標(biāo)準(zhǔn)上是有提及的,需要做到“2個80,1個40”,2個80指的是EUT距離水平參考接地板80cm(即測試桌高度為80cm)、EUT距離LISN輸出端口80cm(即LISN放置在測試桌邊緣正下方)。1個40指的是EUT距離垂直接地板40cm。其中提及EUT距離LISN端口80cm,而實際使用中經(jīng)常會出現(xiàn)線纜長度大于80cm,我們可以將其8字繞接,繞接長度小于40cm。由于CE屬于線纜上傳遞的電磁騷擾,線纜的布置是否標(biāo)準(zhǔn)會直接影響測試結(jié)果。
2、RFP(騷擾功率)
RFP目前普遍應(yīng)用于家電行業(yè),RFP實質(zhì)上是測試產(chǎn)品的輻射騷擾,RE天線法(輻射騷擾)是用接收天線來測量沿EUT外表面對外發(fā)射的電磁騷擾,而RFP(騷擾功率)是用電磁吸收鉗來測量沿著電源線對外發(fā)射的電磁騷擾。
RFP測試需要接收機、電磁吸收鉗、退耦鉗、導(dǎo)軌。RFP測試使用導(dǎo)軌配合承載著電磁吸收鉗的可移動小車對EUT電源線進行多點測量,用接收機對EUT的電磁騷擾量進行一個系統(tǒng)的判定。RFP測試設(shè)備中最重要的是接收機,接收機需要滿足以下幾基本點:1.頻段覆蓋30MHz-300MHz 2.包含120kHz帶寬3.包含Peak、Qpeak、CAvg3個檢波器。另外當(dāng)配置的是電動導(dǎo)軌的話,我們還需要配置一套軟件以便聯(lián)動接收機與導(dǎo)軌進行自動化測試。電磁吸收鉗及退耦鉗的選擇除了必須滿足頻段覆蓋30MHz-300MHz之外,還需要考慮EUT的測試電流及線徑。
RFP測試在實際使用中有一點我們需要注意,許多廠商甚至第三方測試機構(gòu)因貪圖測試方便會直接將可移動小車固定在同一個位置測試,這種操作其實會影響測試結(jié)果。從原理上講RFP是RE(輻射騷擾)的替代法,若固定小車僅僅測試一個位置點是無法準(zhǔn)確體現(xiàn)EUT的實際輻射狀態(tài)的,并且大多數(shù)家電產(chǎn)品有各種內(nèi)部控制程序,實際運行時的狀態(tài)也是時域變化的,單位置點的測試時間往往又特別短,無法體現(xiàn)EUT的實際運行狀態(tài)。故測試RFP(騷擾功率)是需要進行多點系統(tǒng)性測試。另外由于標(biāo)準(zhǔn)的變動,CISPR22標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被CISPR32所取代,并且CISPR32中也取消了RFP項目,但GB4343.1中還未取消。所以客戶在選擇該測試項目前需要明確產(chǎn)品需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)。
3、RE(輻射騷擾)
RE是EMC測試中成本最高的項目之一,因為RE需要半電波暗室的實驗室環(huán)境。半電波暗室在屏蔽室的基礎(chǔ)上內(nèi)部還需鋪設(shè)鐵氧體、吸波尖劈。所以半電波暗室需滿足屏蔽效能指標(biāo)外,還需滿足FU/NSA/SVSWR等性能參數(shù)。因輻射騷擾是指EUT通過外表面對外發(fā)射的電磁騷擾信號,測量該信號時需要全方位多角度測量。所以電波暗室內(nèi)部還需要用天線塔及轉(zhuǎn)臺,天線塔用于控制接收天線的高度(1m-4m)及極性變化(H/V),轉(zhuǎn)臺控制EUT的旋轉(zhuǎn)角度(0°-360°)。RE測試的信號路徑為:EUT-接收天線-接收機。所以RE測試還需要接收機及接收天線。接收機頻段需要覆蓋EUT對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻段范圍,如照明產(chǎn)品一般為30MHz-300MHz,還需包含120kHz帶寬及Peak、Qpeak、CAvg3個檢波器。另外由于涉及轉(zhuǎn)臺與天線塔的聯(lián)動,所以還需要EMC測試軟件聯(lián)動轉(zhuǎn)臺、天線塔及接收機完成自動化測試。接收天線的選型相對比較簡單,市面上的品牌也比較固化,我們只要滿足接收天線滿足RE測試頻段即可。
RE在實際使用時,我們發(fā)現(xiàn)接收天線在1m-2m時接收到的的輻射騷擾信號往往會高于3m-4m,若我們在多次測試發(fā)現(xiàn)EUT的確滿足這一規(guī)律時,可以僅測試1m-2m,這樣可以為我們節(jié)省不少測試時間。
4、RS(輻射抗擾度)
RS與RE相同都需要用到半電波暗室的實驗室環(huán)境,但由于RS屬于抗擾度測試項目,RS需要一套標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生設(shè)備:信號源、功率放大器、功率計、定向耦合器、發(fā)射天線、場強探頭。RS測試前需要進行均勻場域校準(zhǔn),測試方式同FU性能測試。并且為了確保功率放大器不達到飽和狀態(tài):校準(zhǔn)使用的場強至少為將要施加給EUT場強的1.8倍。校準(zhǔn)時我們一般會采用恒定場強法對1.5m×1.5m均勻域內(nèi)的16個點進行校準(zhǔn),若75%的校準(zhǔn)點的差值在6dB之內(nèi),則場均勻域滿足測試要求。為了滿足場均勻域的實現(xiàn),我們經(jīng)常會在地面上鋪設(shè)吸波尖劈,以達到減弱地面反射的效果。校準(zhǔn)過程中,首先由信號源在相應(yīng)頻點發(fā)出一個標(biāo)準(zhǔn)信號,通過定向耦合器進行分路輸出,兩路分別輸出至前向及反向功率計,另一路輸出至功放,由功放對設(shè)備進行功率放大,再由發(fā)射天線對外發(fā)出,最后由場強探頭對干擾信號進行測量,若未達到標(biāo)準(zhǔn)場強,則調(diào)整信號源輸出信號大小直至到達標(biāo)準(zhǔn)場強。RS的測試流程同校準(zhǔn)是差不多的,操作流程也相當(dāng)簡單。
5、另外
EMC測試中常見的還有諧波電流、電壓波動與閃爍、靜電放電抗擾度、電快瞬變脈沖群抗擾度等等,這些設(shè)備都是高度集成化的設(shè)備,并且軟件設(shè)計及EUT的標(biāo)準(zhǔn)布置也比較簡單,客戶在實際使用時也非常容易掌握。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子、電器產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)成為一項非常重要的質(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。另外研究表明惡劣的電磁環(huán)境會對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、感官系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成嚴(yán)重的危害。電磁環(huán)境關(guān)乎人類的生活及健康,EMC已經(jīng)成為產(chǎn)品必不可少的測試項目之一。
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