一、電磁兼容概念
電磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility):是一門(mén)新興的綜合性學(xué)科,是電子、電氣設備或系統的重要技術(shù)性能。國家標準GB/T 4365-2003《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對電磁兼容所下的定義為“設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”,即電子、電氣設備或系統在同一電磁環(huán)境中能良好執行各自功能的這樣一個(gè)共存狀態(tài),簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),就是各種設備都能正常工作又互不干擾,達到“兼容”狀態(tài)。要注意電磁兼容所要求的兩個(gè)基本方面:在共同的電磁環(huán)境中,不受干擾且不干擾其他設備。
那么明白了以上呢我們知道,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指電子、電氣設備或系統在正常運行過(guò)程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值,即EMI(Electro Magnetic Interference)電磁干擾。
另一方面是指電子、電氣設備或系統對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即EMS(Electro Magnetic Susceptibility)電磁抗擾度。
EMC(電磁兼容)=EMI(電磁干擾)+EMS(電磁抗擾度)
如果這么說(shuō)我們還是覺(jué)得抽象的話(huà),下面我們舉幾個(gè)例子來(lái)說(shuō)明一下:
生活中我們是否見(jiàn)到過(guò)這樣的現象
如果圖中兩人為設備的話(huà)那么二者電磁兼容都不合格,一方面說(shuō)明脫襪子的筒子1產(chǎn)生的干擾顯然影響了筒子2而使其不能正常工作,另一方面呢說(shuō)明筒子2的抗干擾能力不足以致受筒子1影響,哈哈……
好了,下面說(shuō)幾個(gè)正常點(diǎn)的
例子1:打開(kāi)電視時(shí),室內的日光燈會(huì )出現瞬間變暗的現象,這是因為電視打開(kāi)的瞬間大量電流流向電視機,電壓驟然下降導致使用同一電源的日光燈受到影響。
例子2:在手機來(lái)電時(shí),話(huà)筒會(huì )出現失真伴有刺耳的“吱吱”聲或者電視/電腦屏幕出現閃爍,這些是因為你手機通訊的電波從空間耦合到話(huà)筒、電視/電腦接收天線(xiàn)上使其受到干擾。
像例子1中由一個(gè)設備中產(chǎn)生的電壓/電流變化通過(guò)電源線(xiàn)、信號線(xiàn)傳導并影響其他設備時(shí),將這個(gè)電壓/電流的變化稱(chēng)為傳導干擾;而像例子2中通過(guò)空間傳播并對其他設備產(chǎn)生無(wú)用電壓/電流,造成危害的干擾稱(chēng)為輻射干擾。
了解了電磁兼容的概念,我們再一起來(lái)看看電磁兼容由何組成~
二、電磁兼容三要素
任何產(chǎn)生電磁兼容問(wèn)題都必須具備以下三個(gè)條件:騷擾源(干擾源)、耦合途徑、敏感設備,我們稱(chēng)之為電磁兼容三要素,缺少任何一個(gè)都構不成電磁兼容問(wèn)題。騷擾源即產(chǎn)生騷擾的電子、電氣設備或系統,說(shuō)明騷擾從哪里來(lái);耦合途徑是將騷擾源產(chǎn)生的騷擾傳輸到敏感設備的途徑,說(shuō)明騷擾如何傳輸;敏感設備是受到騷擾影響的電子、電氣設備或系統,說(shuō)明了騷擾到哪里去。
電磁干擾源通常分為自然干擾源和人為干擾源。
自然干擾源包括:
(1)大氣噪聲干擾:如雷電產(chǎn)生的火花放電,屬于脈沖干擾,其頻率從幾Hz到100MHz以上。
(2)太陽(yáng)噪聲干擾:指太陽(yáng)黑子的輻射噪聲。在太陽(yáng)黑子活動(dòng)期.黑子的爆發(fā)產(chǎn)生的強烈噪聲可致使通信中斷。
(3)寧宙噪聲:指來(lái)自宇宙天體的噪聲。
(4)靜電放電:人體、設備上所積累的靜電電壓可高達幾萬(wàn)伏乃至幾十萬(wàn)伏.常以電暈或火花方式放掉,稱(chēng)為靜電放電。靜電放電產(chǎn)生強大的瞬間電流和電磁脈沖,會(huì )導致靜電敏感器件及設備的損壞。
人為干擾源指而電氣電子設備和其他人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾。這里所說(shuō)的人為干擾源都是指無(wú)意識的干擾,至于為了達到某種目的而有意施放的干擾,如軍事上或者比賽等的電子對抗則不屬于本文討論范圍。
常見(jiàn)的人為干擾源包括:
(1)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設備:包括移動(dòng)通信系統、廣播、電視、雷達、導航及無(wú)線(xiàn)電接力通信系統.
(2)工業(yè)、科學(xué)、醫療(ISM)設備:如高頻手術(shù)刀、X光機、核磁CT、高頻理療設備等.
(3)電力設備:包括電機、繼電器、電梯等設備
(4)汽車(chē)、內燃機點(diǎn)火系統:汽車(chē)點(diǎn)火系統產(chǎn)生寬帶干擾,從幾百千赫到幾百兆赫。
(5)電網(wǎng)干擾:指由50Hz交流電網(wǎng)強大的電磁場(chǎng)和大地漏電流產(chǎn)生的干擾,以及高壓輸電線(xiàn)的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的微弧和受污染導體表面的電火花。
(6)高速數字電子設備:包括計算機和相關(guān)設備。
電磁干擾的傳輸途徑分兩種方式:傳導傳輸方式和輻射傳輸方式,從被干擾的敏感器角度來(lái)看,干擾的耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩類(lèi)。
還拿例子一來(lái)說(shuō),電視就是騷擾源,電線(xiàn)則是耦合路徑,日光燈則是敏感設備,三者一起導致了EMC問(wèn)題的發(fā)生。需要強調的是:任何電子電氣設備都可能是騷擾源,也可能是敏感設備;騷擾源可以是無(wú)信息的電磁噪聲也可以是有用的功能性信號!
三、電磁兼容測試項目
結合醫療器械行業(yè)標準YY0505-2012簡(jiǎn)單介紹一下試驗項目,后續會(huì )單獨詳細介紹每一個(gè)測試項目:
YY0505-2012針對EMC規定中的電磁發(fā)射測試項目(4項)如下
電源端子傳導騷擾電壓(傳導騷擾 CE):GB4824、GB4343、GB17743;輻射騷擾(RE):GB4824、GB4343.1、GB17743;斷續騷擾(喀嚦聲):GB4824、GB4343.1;諧波電流發(fā)射:GB17625.1;電壓波動(dòng)/閃爍發(fā)射:GB17625.2
輻射發(fā)射RE—通過(guò)空間以電磁波的形式發(fā)射電磁騷擾能量。
傳導發(fā)射CE(其中包括功率,喀嚦聲)—通過(guò)導線(xiàn)以電壓電流的形式發(fā)射電磁騷擾能量。
諧波(Harmonics) —設備工作時(shí)向交流供電電源注入的50Hz高次諧波。
電壓波動(dòng)和閃爍(Flicker) —設備工作時(shí)引起的交流供電電壓的起伏波動(dòng)。
YY0505-2012針對EMC規定中的電磁抗擾度測試項目如下:
靜電放電(ESD):GB/T17626.2射頻輻射抗擾度(RS):GB/T17626.3射頻傳導抗擾度(CS):GB/T17626.6電快速瞬變脈沖群抗擾度(EFT):GB/T17626.4工頻磁場(chǎng):GB/T17626.8浪涌抗擾度(Surge):GB/T17626.5電壓力暫降、短時(shí)中斷和電壓變化:GB/T17626.11
輻射抗擾度 RS—對空間騷擾電磁波的抗擾度。
傳導抗擾度CS—對導線(xiàn)傳導的騷擾電壓和電流的抗擾度。
靜電放電ESD—對靜電放電產(chǎn)生的脈沖騷擾的抗擾度。
電快速瞬變脈沖群EFT—對某些電路產(chǎn)生的群脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導線(xiàn)加入。
浪涌(surge)—對雷電或某些電路產(chǎn)生的脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導線(xiàn)加入。
電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化(DIP)—對供電電源變化的抗擾度。
工頻磁場(chǎng)(PMS)—對50Hz交流電產(chǎn)生的強磁場(chǎng)的抗擾度
電磁兼容診斷(預)測試:
產(chǎn)品在研發(fā)階段、生產(chǎn)線(xiàn)上的質(zhì)量控制測試、送權威實(shí)驗室檢測之前進(jìn)行的預測試、送檢產(chǎn)品不合格后的整改測試。
調查是否存在電磁兼容問(wèn)題和產(chǎn)生的原因,確定產(chǎn)生騷擾和被干擾的具體部位,在采取抑制措施后有否改進(jìn)。
并不要求完全按標準在正規實(shí)驗室中進(jìn)行。
電磁兼容一致性(符合性)測試:
根據有關(guān)電磁兼容標準規定的方法對設備進(jìn)行測試,評估其是否達到標準提出的要求。
產(chǎn)品在定型和進(jìn)人市場(chǎng)之前必須進(jìn)行符合性(一致性)測試,國家產(chǎn)品強制認證制度(3C 認證)規定的電磁兼容測試就是屬于符合性測試。