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                emc电磁兼容基本介绍(一)ppt

                1、常用EMC滤波器件介㊣绍 共模电感 1、常用EMC滤波【器件介绍№ 例:电源线、常用EMC滤波〓器件介绍 例:电源线、常用EMC滤」波器件介绍 例:电源线、常用EMC滤波★器件介绍 例:电源线、常用EMC滤波器件介ω绍 例:电源端未加共模线、常用EMC滤波器¤件介绍 例:电源端加共模↓线、抗干扰瞬态』抑制器件介绍 瞬态抑制器件分类: 基本上可以分为两大类型 1.第一种类←型为橇棒(crow bar)器件。其主要特点是器☉件击穿后的残压很低,因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放,而且◤也使功耗大大降低。另外该类型器件的漏电流小,器件极间电容量小,所以╲对线路影响很小。常用的撬棒器件包括气体▲放电管、气隙∴型浪涌保护器、半导体发电管等。 ?2. 另一种类型为箝位保护器,即保护器件在击穿后,其两端电压维持在击穿电压上不再上升,以箝位的方式起到保护作用。常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV),瞬态电压抑制器(TVS)等。 2、抗干扰瞬态抑制▓器件介绍 PTC作动时间曲线、抗干扰瞬态抑制器件介□ 绍 ◆ZnO压敏电阻MOV(metal-oxide varistor ) 是一种伏安特性ξ 呈非线性的电压敏感元件,在正「常电压下相当于一个小电容,当电路出现过电压时,它的内阻急剧▼下降并迅速导通,其工作电流增大几个数量级通过串联⊙在电路的“电阻压降”而◇维持原电压,压敏电阻与电路是并联使用,从而保护电路不受过电压的▆影响而损坏。氧化锌晶粒电阻率很低,而晶界层电阻率№很高,相接触的两个晶粒卐之间形成一个势垒,这就是压敏电阻单元,每个单元的击穿电压〖大约为3.5v,将许多单元加以串≡联和并联就构成了压敏电阻,压敏电阻在工作╱时每个压敏电阻单元都承受浪涌能量,基片的横截面积越大其通流量也越大,氧化锌压敏电阻是一种嵌位型的防护元件,分为单片型,组合型和模块型等结构。 2、抗干扰瞬态抑①制器件介绍 ZnO压敏电阻器是一种以ZnO为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。它的微观结构如图1所示,ZnO陶瓷是由ZnO晶粒及晶粒边界物质组成的,其中ZnO晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体,晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态,这样每一微观单元是一个ω背靠背肖特基势垒,整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基势垒串并⊙联的组合体。下图◇时压敏电阻器的等效电路。 2、抗干扰瞬态抑制器╳件介绍▽ 压敏电阻MOV电☆路保护原理 V=VsZv/(Zs+Zv) 式中Zv :压敏电阻阻抗 Zs:电路∮总阻抗(包〒括浪涌源阻抗Zs) 当过电压时,Zv的阻值可以从正常时的兆欧〖级降到几欧,甚至小于1Ω ,Zv在瞬间流过很大的︻电流,过电压大部分降落在Zs上。 2、抗干扰瞬态抑制器件○介绍 ZnO压敏电阻参数(Brightking) 2、抗干♀扰瞬态抑制器件介绍 8/20us电流测⌒ 试波形 2、抗干扰瞬态抑制器件卐介绍 ZnO压敏电阻伏安特性曲线、抗干扰瞬态抑制器件介绍 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 叠层式ZnO压敏电阻(简称MLV) 在MLV的内部ZnO陶瓷层与金属内电极层呈交替叠加结构,相邻两内电极层与所夹的陶瓷层组成一个单层“压敏电阻”,这些单层的压敏电阻又通过外电极并联在一起,从而大大提高了有效电极面积使瞬态︼过电压产生的热量散发在外电极,从而保证了能量耐受能力,MLV体积很小一般ω用于ESD防护。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ZnO压◣敏电阻元件的原则: 根据被保护电源压选择压☆敏电阻器的规定电流下的电压V1mA。一般选择原∩则为: 对于直□ 流回路:V1mA≥2.0VDC 对于交流回路:V1mA≥2.2V有效值 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ◆瞬态⌒抑制二极管管是半导体硅材料制造的特◇殊二极管,它与电路☆并联使用,是箝位型的干扰吸收器件。电●路正常时TVS处于∏关断状态呈现高阻态,当有浪涌冲击电压时能以nS量级的速度从高阻态转变为低阻抗吸收浪涌功率,使浪涌电压通过自身到地,从而保护电路。 2.特点:响应速度快,削减尖峰能力强。 3. TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种,它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TVS管伏安特性曲线 VB–击穿电压 IT –VB对应的◣反向电流 一◆般取值为1 mA VR—反向截止电压 VC–最★大箝位电压 PM–最大允许脉冲功率 PM=VC*Ipp TVP(TVS)管始终把被保护的器件或∩设备的端口电压限ω 制在VB~VC的有效区内 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TVS管电路应〓用 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TVS管参数(Brightking) PM=VC*Ipp 例: P6KE30A 41.4*14.4=596.16 即为600w TVS管使用时要根据☆传输信号的速率按“极间电容”和“工作频率”来选择。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TVS管与稳●压管(济纳二极管)区别 1.TVS管齐纳击穿电流更小,大于10V的稳卐压只有1mA,相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少 ; 2.齐纳〗二极管稳压精度可以做的比较高; 3.稳压二极管的响应时间通常要比TVS管的慢; 4. TVS管的功率较大,而稳压管的功率较小; 5. TVS管主要是防止瞬间大电压的影响。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ◆半导体放电∩管TSS(Thyristor Surge Suppressors) 将两个“晶体闸流管”的首尾反向并联便构成“半导体放电管”,半导体放电管与电路并联,它有一个转▅折电压Vbo,当浪涌◆电压大于“转折电压时它会产生“负阻效应”,瞬间从高阻抗进√入低阻抗,将“浪涌电流”通过其自身到地,从而保护↘电路不受损害,它的通①流量很大,当“导通电流”小于“保持电流”后又恢复到常态,半¤导体放电管工作在“关断”或“导通”两个状态就像一个自动切〓换的开关。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 半导体放电管的使用⊙要根据“浪涌冲击”的功率来选择,然后选择“转折电压”。 1.要根据传输信号的速率按♂“极间电容”和“工作频率”来选择; 2.由于有“自动转换♀开关”的特性,不宜在交流的的场合使用,以免造成∏电源短路; 3.半导体放电管的封装分为“轴向”和“贴片式”,贴片式的引线电感很小,焊接面积大。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TSSG管特性△曲线、抗干扰瞬态抑制器件介绍 TSS管电气特性(Brightking) 下表是参数定义: 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ◆气体放电管 气体放电管是封装在玻璃管或陶瓷管,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体→(氩气或氖气)构成。其电气性能基本上取决『于气体的种类、气体压力以及电极≡间的距离。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内∞的气体击穿时,气体放电管便开始放电,产生“负阻特性”,并由高︾阻变成低阻,使能量释放★到地达到保护的目的。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 气体放电管 要♀根据电路的“浪涌冲击脉冲电压”及“脉冲通流量♀”来原则气体放电管。 1.GDT对雷电的响应是以1KV/us的速度上升的,对于瞬态浪涌来讲响应速度较慢,残余电压ぷ较高; 2.在交流电路上使用必须考虑避免电路短路的问题; 3.GDT有效寿命较短,为保证可靠性要定期更换。 优点:通流量容量大,绝缘电阻高,漏电流小; 缺点:残压较高,反应时间慢(≤100ns),动作电压精度较低,有跟〇随电流(续流)。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 GDT电气参数(Brightking) 注: 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ◆ ESD器件 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ESD器件应用 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 各种器件性能※比较1 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 各种器件性能比较▃2 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 EMC元器件选择注意事项 滤波▲器方面: 电感、磁珠、共模电感♀等串在电路的器件 1.注意考虑器件额定工作电流; 2.加在信号线上】需要考虑不要影响信号质量工作频率 电容等↘并在线.注↓意考虑器件耐压要求,特别是电源电路 2.加在信号线上需要考虑不要影响信号质量工作频率 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 防护器件方面: 1.额定工作电压:设计时允许长期加在防护电路上,并使保护器件不导通的电压; 2.标称导通电压:在施加恒定1mA直流电流情况下,保护器件的启动电压; 3.标称放电电流:防护电路额定转移过电流的能力,以KA为单位,与测试波形的形↙式有关系; 4.冲击▼通流容量:防护电路所能承受过电流而不导致损坏●的最大电流; 5.响应时间:防护电路对瞬态过电压所控制作Ψ用所需ζ 的时间; 6.残余(限制电压):防护电路对瞬态过电压█的电压限制能力,是保护器件端子间呈现的电压,在末级保护里㊣,残压必须低于被保护器件的耐受〓水平。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 被防护接口【指标: 1.接口速率:被保护接口≡电路的运行速率,需要考虑极间电容影响信号接口速率; 2.工作电压:被保护接口电路运行时电压; 3.电路形式:差分形式还是非查分形式,是否有隔离♀变压器; 4.信号接◤口驱动电流:对于使用半导体放电管需要考虑。 3、EMC元件应用 防护器件的配合 3、EMC元件应用 防护器件的配合 3、EMC元件应用 共模与差模电流滤波器 3、EMC元件应用 典型的一级电源滤波器架构 3、EMC元件应用 典型的二级电源滤波器架构 3、EMC元件应用 保护元件 3、EMC元件应用 突波抑制器与保险丝的配合安装 3、EMC元件应用 计算机数据通信雷击保护装置 加压敏电阻前后波形比较 单向TVS管特性曲线@@ TVP管电源过压保护及尖︽峰抑制电路 a.常用电路b.全保护电路 单向TVS管特性曲线 VDRM:断态电压 VS:转折电压 VT:通态压降 IH:维持电流 IT:连续导通电流 IS:转折电流 IDRM:截止漏电△路流 1、常用EMC滤波器∞件介绍 ◆铁氧体材料 1.铁氧体:是对一类非」导电性陶瓷材料的统称,这类陶瓷材料由氧化铁、钴镍锌㊣镁及稀土组成。 2.优点:高电阻率,能产生涡流损耗〒。 3.铁氧体珠在1MHz以上能对信号提供非常有效的衰【减。铁氧体珠可用于高频去耦█、寄生抑制及屏蔽,而不会对直流及低频产生损←耗。 4.经常称为软磁材料:介电常数远【大于1,电导率很低。 1、常用EMC滤波器件介㊣绍 铁氧体损耗角 1、常用EMC滤波器件ξ 介绍 ◆磁珠(Bead) 铁氧体珠绕在一根线上就构成了有耗电感。 ●材料:由含铁、镍、锌等金属←的氧化物构成,俗称铁氧体。 ●高频特性:高频时可看成一个阻⊙值随频率变化的电阻。 ●与电〖感比较:分布电容小,所以高频特幸好。 ●应用:电源或信号滤波。 电源线、常用EMC滤波※器件介绍 磁珠等效电路和频率阻抗曲◤线、常用EMC滤波→器件介绍 磁珠参数(MURATA) 使用时应考虑的参】数:直流电阻DCR,额定电流I,100MHz时阻抗值及ξ 封装。 1、常用EMC滤波器件〒介绍 ◆磁环 1、常用EMC滤波器件介〓绍 磁环 ●材料:由含铁、镍、锌等金属的氧化物构□成,俗称铁氧体。 ●高频特性:高频时可看成一个阻值随频率变化的电阻。 ●优点:可进行差模滤波和共模滤波,便于◇整改验证。 ●应用:电源电■缆或信号电缆。 1、常用EMC滤波器●件介绍 磁环参数(MURATA) 1、常用EMC滤波器件介※绍 磁环频率阻抗曲线、常用EMC滤波№器件介绍 ●抑制共模干扰〖:将电源的两根线(正负)同时穿过磁环,有效信号为差模信号,磁环对其没有影响,对共模信号则表现出较大电感量。 ●增加电感量方法:穿过磁环的导线反复绕数圈; ●干扰抑制效果: 1.磁导率越高,抑制的频率就越低; 2.铁氧体体♀积越大,抑制效果越好; 3.体积◣一定时,长而细的◣形状比短而粗的抑制效果好,内径越小抑制效果越好; 4.抑制元件横截面越@ 大,越不易饱和,可承︼受的偏流越大。 1、常用EMC滤波器件介︽绍 ●在低频段,铁氧体磁芯呈现出低感抗值,不影响信号传╳输。在高频段,从10MHz左右开始,阻抗增大,感抗仍◆很小,电阻性分量迅速增加,当有高☆频量穿过时,电阻分量就把这些能量转化为热能耗散掉。可看成为低通□ 滤波器。 1、常用EMC滤●波器件介绍 ◆变压器 1.经常用于在两个电路间提供隔离,如消除〖共模干扰。实际变压器的初次级绕组间除了感性耦合之外,还存在容性耦合。 2.为减小容性耦合,可以使用静电屏蔽(法拉第屏蔽)。变压器应当安装在接近负载处并且将屏蔽部分在负载接地端接地。 1、常用EMC滤波器件介绍 ◆组合EMC器件 组合EMC器件等效电路 1、常用EMC滤波器件介绍 组合EMC器件插入损耗特性(MURATA) 1、常用EMC滤波器件介绍 组合EMC器件参数(MURATA) 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 -抗干扰瞬态抑制器件: 即SPD(Surge protection Device)器件,是限制雷∩电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电︼压和泄放电涌电流(沿线ω路传送的电流、电压或功率的暂态波。其特性是先快速上升后缓慢下¤降)的器件。 主要器件◆有:PTC、压敏电阻(MOV)、瞬态抑制二极管(TVS)、半导体放电管(TSS)、气体放电管(GDT) 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 ◆ PTC (Positive Temperature Coefficient)器件 PTC是高分子聚会材♂料制造的“电流限制”固态元件,在正常温度下呈现欧姆特性,当超过特定的温度以后电阻值会随着温度上升而呈现剧烈变化,依据P=VI。元件会☆发热,这样的加热造成“高分子结构”,由“结晶相”转变成”分晶相”结构,使阻值增加几个至十几个数量级,此时电路中的电压几乎都加在PTC两端,因此可起到保护其他元件和电路的作用,当人为切断电路故障后,PTC会恢复到原来的状态,PTC无需更换而继续使用。 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 PTC参数(Brightking) 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 PTC参数说明: I hold:额定电流 I trip:作动电流 Imax:最大承受电》流 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 PTC温度特性曲线 微观结构 参数说明: Max allowable voltage:电路额定√电压 V1mA:作动电压 Max clamping voltage:最大耐受电压(注入8/20us,电流为Ip波形时测得的电◣压) Withstanding surge current:通流量(注入8/20us电流波形,测得的最大承受▅电流) Max energy :最大承受能量(注入10/1000us电流波◆形时,测得能量) 1、常用EMC滤波器件介绍 EMC滤波设计常用元件 电容:高频Ψ 滤波电容、穿心电容 电感:差模电感、共模电感 磁珠:高频滤波磁ω 珠 磁环:多孔珠、各种形①状磁环 滤波器:馈通¤滤波器、普通EMI滤波器、组合滤波器件 1、常用EMC滤波器件介绍 插入损耗IL 是用来衡量EMI滤波器对干扰噪声的抑制能力。 定义为:没有滤波器接入时,从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后,从噪声源传输到负载的功率P2之比,用dB表示,如下图: 1、常用EMC滤波器件介绍 由定义有 插入损耗用分贝(dB)表示,分贝值愈大,说明抑制噪声干扰的能力愈强。如下图: 由图可见,该滤波※器可将1MHz~30MHz的噪声电压衰减65dB。 1、常用EMC滤波器件介绍 典型的插入损耗曲线、常用EMC滤波器件介绍 ◆电容 实际电↑容的等效电路是电容和电感的◣串联电路。确定电容类型时,工作频率范围是一个重要▃方面(主要受到引线及结构引起的等效电感L限制)。 1、常用EMC滤波器件介绍 电容 电容实际就是一个★串联谐振电路,谐振频率: 1.f f谐振时容性,阻抗随频率增大而↘减小 2. f f谐振时①感性, 阻抗随频率增大而增加 1、常用EMC滤波器件介绍 电容 不同种类电容的频率范围 1、常用EMC滤波器件介绍 实际电容器特性 1、常用EMC滤波器件介绍 采用电♂容滤波设计需要考虑参数: ESR; ESL; 耐压值; 谐振频率(SRF); 1、常用EMC滤波器件介绍 两端式晶片电容 1、常用EMC滤波器件介绍 两端式晶片电容插入损耗 1、常用EMC滤波器件介绍 三端式晶片电容 1、常用EMC滤波器件介绍 三端式与两端式晶片电容插入损耗比较 1、常用EMC滤波器件介绍 由上可看出,三端贴片╱电容的ESL比两端电容的要小,因此插↑损较大,干扰■抑制能力较强! 1、常用EMC滤波器件介绍 表面贴装电〇容阻抗特性 1、常用EMC滤波器件介绍 ◆三端电容(插件) 1、常用EMC滤波器件介绍 三端『电容的正确使用 接地点要求: 1.干净地 2.与机箱或其它较大的金属件射≡频搭接 1、常用EMC滤波器件介绍 三端电容的不足 1、常用EMC滤波器件介绍 ◆馈通滤波器(包含穿心电▓容):滤波效果▲更好 1、常用EMC滤波器件介绍 馈通滤波器插入损耗 1、常用EMC滤波器件介绍 馈通滤波器使用注意事项: 1.必须安装在金属板上,并在一周接地; 2.最好焊接,螺纹安装时要使用带齿垫片; 3.焊接时间不能过长; 4.上紧螺纹时扭矩不能过大。 1、常用EMC滤波器件介绍 滤波器选用原〗则 1、常用EMC滤波器件介绍 ◆电感:差模电感(一般用在信号线或电源线上) 电感上寄生电容 1、常用EMC滤波器件介绍 电感谐振频率和等效∑ 电路: 1.f f谐振感性, 阻抗随频率增加而增加。 2.f f谐振容性, 阻抗随频率的增加△而减小。 3.空芯电感: 容易引起干扰, 由于磁通会扩展到离电感很远的距离。 4.磁芯电感: 较空芯」电感具有较大的电感量, 又可㊣分为闭合或开放式。磁芯电感较空芯▼电感对磁场更为敏感。 1、常用EMC滤波器件介绍 差模感指标电(TDK) 1、常用EMC滤波器件介绍 ◆共模电感(应用:电源线,信号线,CAN-BUS) 用于滤波,其构造同1:1的变压器相█同。 共模电感一般被绕在一个环形铁芯上以减少发射及抗扰度问题 特性:对共模骚扰能提供很大的衰减而不影响差模信号(一般为有用信】号)。 1、常用EMC滤波器件介绍 共模电感绕制方式 1、常用EMC滤波器件介绍 共模电感衰减特性 1、常用EMC滤波器件介绍 共模电感参数(TDK) 1、常用EMC滤波器件介绍 共模电感阻抗频率曲线、常用EMC滤波器件介绍 例:共模电感应用(电源『线滤波器基本电路) 共阻抗耦↙合 共∑ 地阻抗耦合之一 共ξ阻抗耦合 共地阻抗耦合】之二 共阻抗耦合 共电源㊣阻抗耦合 RS 共阻抗耦合 串联地阻抗▼耦合 共阻抗耦合 共阻抗耦●合对策 ●共地阻抗耦合:增大接Ψ地面积,减小█接地阻抗,避免地环路形成。 ●共电源阻抗耦合:尽量减小电源内阻。 辐射耦合 电磁〓场耦合传播 辐射耦合 ● 辐射电磁场是干扰耦合的另一种模式,除了从源有意图辐射之外,还有无意图辐射,例如有短(小于λ/4)单极天线作用的线路和电缆,或者起小环天线作用的线路和电缆,都可能辐射电场或磁场,属频率较高部分(高于30MHz)。 ● 基本辐射源结构: 非闭合载流导线辐射源 : 单极天线 闭合载流导线辐射源 : 小环形◎天线 辐射耦合 基本天『线结构 小环形天线 偶极天线 单级天线 辐射耦合 电偶极与磁偶极 辐射耦合 电磁场分量 电偶极 磁偶极 辐射耦合 式中: ω—角频率, ω =2π; β—相位常数, β = 2π /λ; ε0—自由空间〖介电常数。 辐射耦合 ●波阻抗:某观@测点的波阻抗定义为该点的横向电场与横向磁场之比,用ZW表示, ZW =Eθ/HΦ (短直导线)或ZW =E Φ /H θ(圆环) ●近︽场与远场 1.临界条件:当βr=1即r= λ/ 2π 为近场与远场交界△条件。 2.远场:当βr1即r λ/ 2π ,为远场。 Zo=√μo/εo=120π=377Ω 式中: Zo—自由空间辐射场波阻抗 μo、εo—分别是自由空间场磁导率⊙和介电常数 辐射耦合 3.近场:当βr1即r λ/ 2π ,为近场。 ZW (电)=120π(λ/2πr)377Ω; ZW (磁)=120π(2πr/λ) 377Ω; 辐射耦合 波阻抗与距离的关系 辐射耦合 说明: 1)近场耦合也称为感应场耦合ξ 分磁场耦合和电场¤耦合。 磁场耦合:在近场条件下,磁场为低←阻抗场。安装有电感器的设备产生的磁场应该用磁偶极子来代表。 电场耦合:在近场条件下,电场为高阻抗场。设备机箱产生的■电场可用电偶极子模型来计算。 2)远场耦合:在远场区,电波传播的特点是电场与磁场同时存在。而不像近场区,以电场为主或以磁场为主。工程实践表明,对于远场耦合,大量是通过天线进行的。 共模、差模辐射 一般产品对外辐射分为共模辐射和差模辐射。 共模辐射:又称为对地感应信号或不对称信号,把线地间的辐射称为共模辐射。V1=V2;大小相等,相位差为0° 差模辐射:差模信号又称为〓常模、串模、线间感应和对称①信号等,在两线电缆传输回路,每一线°。 共模、差模辐射 差模信号 共模信号 共模、差模辐射 共模、差模辐射 共模辐@射场强: E=1.26ILf/r (v/m) 其中: I—共模电流强度 L–共模︼电流路径长度 f—共模电◤流频率 r—测试点距共模路径距离 减小共◣模发射:应减ξ 小共模电流路径『长度,减小共模干扰电流 共模、差模辐射 差模辐射强∩度: E=2.63*10-16f2AIS/r (v/m) 其中:I—差模电流强度; A—差□模电流环路面积; f—差⊙模电流频率; r—测试点距离差模环路的距离。 减小差模辐◇射:应减小差模电流,减小环电路面积。 当线路不平衡时,共模噪声会转换成差模噪声。 共模、差模辐射 生成因素 差模噪声: 1)噪声在信号线和信号地构成的回路中感应出来的(幅度较小); 2)电源线上其它电器发射出的和感性负载通断造成的(幅度较大)。 共模噪声: 1)外界电磁场在导线)电缆两端设备所接的地电位不同; 3) 设◤备上电缆与大地有电位差。 共模、差模辐射 共模、差模电流判断 共模、差模辐射 共差模主要出现的频段 ?低频信号常常以差模为主(0.01~0.1MHz) ?高频信号多以共模为主(1~30MHz) ?介于两者间为共模差模共存ぷ(0.1~1MHz) 共模、差模辐射 共模与差模干扰比较 分贝(dB)概念 因为要描述的幅度和频率♀范围都很宽,在图形上用对数坐标更◣容易表示 分贝(dB)概念 分贝(dB)概念 dBm、dBuv、dBn和dBp之间的换算 由公式P=U2/R可推导出 P dBm=UdBuv-90-10lgR 式中R—仪器输◣入阻抗 X电容,Y电容 根据IEC 60384-14,电容@ 器分为X电容及Y电容: 1. X电容是指跨于L-N之间的ω电容器, 2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的︼电容器。(L=Line, N=Neutral, G=Ground) X电╳容底下又分为X1, X2, X3: 1. X1耐□ 高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV; 2. X2耐高压小于等于2.5 kV; 3. X3耐高压小于等于1.2 kV ; X电容,Y电容 Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3,Y4: 1. Y1耐高压大于8 kV; 2. Y2耐高压大于5 kV; 3. Y3耐高压n/a; 4. Y4耐高压大于2.5 kV Q&A 四、EMC整改常用元件选择与应用 1、常用EMC滤波器件介绍 2、抗干扰瞬态抑制器件介绍 3、EMC元件应用 1、常用EMC滤波器件介绍 EMC元件分类 1、电磁〓噪声的频谱 各条谱线幅度可由下式公式表示: 一般只需注意包络顶端连线的变化规律,就会对不同的时域波形同时域波形相应的频域↑特性有个概括地了解。 1、电磁噪声♀的频谱◣ TTL电平的1MHz脉∴冲的频率 1、电磁噪声↓的频谱 上升沿越陡高频越丰富 2、电磁干№扰耦合途径 耦合途径 2、电磁干扰◤耦合途径 2、电磁干》扰耦合途径 电磁干扰耦合一般分为传√导耦合和辐射耦合 2、电磁干扰耦合★途径 -传导耦合 传导是干扰源与敏感设↘备之间的主要干扰耦ω合途径之一。传导干扰可以透过电源线、信号线、互连线、接地导体等进◣行耦合。 解决传导耦合的办法是在干扰进入敏感电路之前☆用滤波方法从导线上除去噪声。 属频率Ψ 较低的部分(低于30MHz)。 2、电磁干『扰耦合途径 为何30MHz以上为RE,30MHz以下为CE? 30 MHz以上的噪声频率信号能量,一般较容易以輻射的形式出现;反之30 MHz以下的噪声频率信号能量,一般较容易以传导的形式出现。原依军规RE检测1米距離量测需求,近、远场距離需求为R= λ/2π,如R= 1m,λ= 6.28m,?= 47.7MHz,当?47.7MHz,RE量测资料均为近场资料,?47.7MHz,RE量测资料均为远场资料,当?47.7MHz,RE为近场资料难分析,故改为CE量测;其噪声强度大小直接由ㄨ安培定律计算噪声信号电流大小 。 2、电磁干》扰耦合途径① 换言之,?47.7MHz,以RE量测均为远场响应资料较易分析信号强度大小与噪声频谱。而在?47.7MHz则改为CE量测,题设为30MHz为概念值,实则应为47.7MHz。但因30MHz与47.7MHz相差不大,故商规中◤常以30MHz为准,而军规则以47.7MHz为准。 2、电磁干扰耦合¤途径 1)电导→性耦合 2、电磁干扰耦合途径 如上图示,当电路1的电流I1流经公↓共阻抗√√Z时,就会在电路2中形成一个↘压降V2(V2=I1Z)。此电压影响电路▅2的负载。引起这种耦合的公共阻抗可以是任何电路元件◆,甚至也包括导线、电磁干扰耦合途径 电场与磁场分布 2、电磁干扰耦合途径 单一轨线、电磁干扰耦合途径 两轨线、电磁干扰耦合途径 两轨线、电磁干扰耦合途径 互感、互容与间距间的关系 2、电磁干扰耦合途径 2)电感性↑耦合:即磁感性(感性)耦合 当变化的电流产生磁通时,使源电路与另一电路(敏感电路)链环,结果出现磁感性(感性)耦合。 感应电流是原电流、频率、导体几何形狀和电路阻抗的函數。当一根导线上的电流发生变化,而引起周遭的磁场发生变化时,若另一根导线在此变化的磁场卐中,则这根导线上会感应※出电动势。于是,一根导线上的信号就耦合进了另一根导线。这种耦合称为电〇感耦合,或磁场耦╱合。 2、电磁干扰耦合途径 2)电感性耦合 2、电磁干扰耦合途径 磁感■性耦合:回路电▃流变化时,会在本回路中产生感应电动势,称为自感现象※.兩个回路C1和C2,电流I1,I2变化时,I1产生的磁场B1穿过C1产生『的磁通为Φ11,正比于I1,比值L1=Φ11/I1,称C1的自感; 同理,L2=Φ22/I2,称C2的自感.当电流在电路↘1中流动时,在电路2中产生磁通,使电路1和2之间存在互感∞M12: 2、电磁干扰耦合途径 I1产生的B1穿过C2产生的磁通为Φ12,与I1成正比,比值M12=Φ12/I1为互感,将引发感应电压: 可見, 感应电压正比于回路电流的变化率、闭合面积A越大,总磁通就越大,引起的感应电压也越大.为了减小感应电压,就必须减小闭合回路的面积A, 可以将导线、电磁干扰耦合途径 磁场(感性)感应 2、电磁干扰耦合途径 减小互感耦合的方法 互感耦合︰当一个电路产生的交变磁场穿过另一个电路时,在这个电路中会感应出电压。这說明前〗一个电路中的能量耦合进了后一个电路∞╱。它是由兩个电路之间的互感产生的。耦合电压的↑數值为︰ VN=M dI1/ dt 从公式中可▼以看出,减小互感耦合的关键是减小互⌒ 感M。通过以下方▃法可以减小互感︰ 增加兩个回路之间的距離; 减小接收回路→的面积; 2、电磁干扰耦合途径 减小第一个回路产生的磁通密度(在电流幅㊣度不变的情况下),例如将第一个回路的兩根长导线用双绞线; 调整兩个回路的相对位置、角度关系。 例:减小接收回路的面积 2、电磁干扰耦合途径 3)电容性耦合▓:即电感应(容性)耦合 源电路上的电压可产生电力线,它与敏感电路相互作用后,就出现电感应(容性)耦合。感应电压是源电压、频率、导体几何形狀和电路阻抗的函數。 由于电容实际是由兩个导体构成的,因此兩根导线就构成了一个电容。我们称此电容是导线之间的寄生电容。由于此电容的存在,一个导线中的能量能够耦合到另一导线上。这种耦合称为⌒电容耦合,或电场耦合。 电场(容性)感应 电场(容性)感应 电场(容性)感应 电场(容性)感应 电容〗耦合模型 等效 电场(容性)感应 电路分ξ析的有效性 当电缆的长度与波长相比很短时,小于1/20波长可以用』集总參數模型來描述电容耦合。这样,可以用电∑ 路分析的方法來计算耦合 。将左图的导线电容耦合模型用电路形式简化后如右图所△示,对右图计算,得到上式。 式中: C12 是兩导体之间的电容 C1G 是导体1与地之间的」电容 C2G 是导体2与地之间的电容 R 是导体2到地之间的电▼阻 电场(容性)感应 电容耦合的近似分析 低频很●低时 频率很Ψ高时 电场(容性)感应 说明: ●頻率很低的情況︰ ◆这时,R远小于 C12 和 C2G 构成的阻抗,也即︰ R 1 / [ jω( C12 + C2G )] ◆在这个条件♀下,电容耦合公式化简为︰ VN = jωR C12 V1 ◆从公式中可以看出︰电容耦合的强度直接与频率、被干扰导体对地电阻、兩导体之间的电容成正比。 ●頻率很高的情況: ◆这时,R远大于 C12和C2G构成的阻抗,也即︰ R 1 / [ jω ( C12 + C2G )] ◆在这个条件下,电容耦合公式化简为︰ VN = V1 [ C12 / ( C12 + C2G ) ] ◆从公式中可以看出︰电容耦合的强度与频率和电路的阻抗都无关。 而仅与兩个导体之间的电容和☆接收导体与地之间的◎电容有关,这些 參數都与导线的架构直接相关。 电场(容性)感应 电容∑ 耦合对策 电场(容性)感应 电容耦合『对策(非接地屏蔽) 屏蔽】效果不好,干扰更严重ξ  电场(容性)感应 电容ξ耦合对策(接地屏蔽) 屏蔽︽效果好 3、 EMS测试项目 2)试验配置 注:1—示波器或等效设备;2—电压探头; 3—电源内阻为▼Ri的试验脉冲发生●器;4—DUT; 5—接地平板;6—接地线—电阻(Rv)用于模拟车辆系统负载的 抛负载试验脉冲5a和5b。Rv典型值介于0.7Ω~40Ω之间;8—二极管桥,用于模拟具有集中抛负载抑制的交流发电机抛负载波㊣形的脉冲5b 沿电源线、 EMS测试项目 Upper view I/O线电容耦合钳(CCC)测试方法 适用范围:耦合快速瞬态干扰脉冲,尤其是带线、 EMS测试项目 Side view 3、 EMS测试项目 I/O线直接电容耦合(DCC)方法 适用范围:可进行慢速或快速瞬态脉冲测试。 3、 EMS测试项目 I/O线电感耦合钳(ICC)方法 适用范围:耦合慢速瞬态干扰脉冲,尤其是带线束较多的受试设备。一般地线) 5种典型试验脉冲 脉冲波形#1 物理来源:模拟电源与感性负载断开连接时所产生↓的瞬态现象(例 如电动座椅的马达以及车窗和座椅的加热系◎统) ,它影响与感『性负载 并联♀的装置。 波形及其参①数 3、 EMS测试项目 脉冲#1原理图 当断开开关1时,感性负载ㄨ对DUT产生脉冲@干扰。 3、 EMS测试项目 脉冲波形#2a 物理来源:模拟由于线束电感的原因,与DUT并联的︽装置内电流突 然中断引起的瞬态现象 波形□及其参数 3、 EMS测试项目 脉冲波形#2b 物理来源:模拟直流电机充当发电机,点火开关断开时的瞬态现象 波形及其◣参数 3、 EMS测试项目 脉冲#2a ,#2b原理图 3、 EMS测试项目 说明: 对脉冲#2a :由于汽车内连接各种ECU的线束多而且较长¤,所以线束会表现出感性特性。当与DUT并联的设备突然断开时,由于线束电感的存在,会产生瞬态现象。 对脉冲#2b :与DUT并联的直流电机正在运行时,突然断开点火开关,因为电机的机械惯性它不能瞬间停下,这时电机充当发电机对DUT产生瞬态干扰。 3、 EMS测试项目 脉冲波形#3a 物理来源:汽车电子系统中各种开关、继电器以及保险∮丝在开启或者 关闭的过程中,由于电弧所产生的快速脉冲群(#3a或者#3b中波形 的极性是由于系统♀连线的分布电感以及◥电容造成)。 波形及其参∏数 3、 EMS测试项目 脉冲波形#3b 物理来源:波形#3b多用于〓电动门窗的驱动单元,喇叭或者是中控门锁系统。 波形ξ 及其参数 3、 EMS测试项目 脉冲#3a ,#3b原理图 3、 EMS测试项目 脉冲波形#4 物理来源:由于接入大的负〗载(例如打开空调)或者给内燃机︼启动电机 加电压对系统的电源造成的电压变低,不包括起动时的尖峰◣电压。 波形及其参数 3、 EMS测试项目 脉冲#4原理图 当开关闭合给启动电机加电压时,由于电机负载较大ξ 会影响系统电源电压的波动。 3、 EMS测试项目 脉冲波形#5a 物理来源:是危害比较大的一种现象,脉冲#5模拟抛负载瞬态现象, 即在发电机给蓄电池充电的过程中蓄电╳池突然断开(例如保险熔断; 修理过程中人为断开蓄电池)所产生的作用于其他电子设备上的电压 脉冲。 波形及其参数 3、 EMS测试项目 脉冲波形#5b 物理来源:脉冲波形#5b是带有钳位二极管限定最高电压的#5a,产 生的原理与#5a一样。 波形及其参数 3、 EMS测试项目 脉冲#5原理图 3、 EMS测试项目 5)案例(RES ISO7637试验) ●电源线、 EMS测试项目 测试脉冲波▲形1、2a 3、 EMS测试项目 测试脉冲波形4、5b 3、 EMS测试项目 Overall setup EUT setup (Pulse 5b) 3、 EMS测试项目 ●I/O线、 EMS测试项目 测试脉冲3a、3b 3、 EMS测试项目 Overall setup EUT setup Q&A 三、EMC相关基础理论 1、电磁噪声↘的频谱 2、电磁干扰耦合途径 -传导耦合 -辐射耦合 3、共模、差模辐射 4、分贝(dB)概念 5、X、Y电容 1、电磁噪声的频谱 时域-频域变换 1、电磁噪声的频谱 脉冲∞波形由正弦波组成 1、电磁噪声的频谱 电磁噪ぷ声的频谱非常宽,下图是脉冲的时域-频域◣的基本特性: 周期梯形脉冲的时域波◣形 周期梯形脉冲的频谱 如(t0+tr)=T/5 3、 EMS测试项目 5)试验配置 用于实验室试验的试验电压直◣接耦合到交流/直流电源端口/端子的试验配置示∩例 3、 EMS测试项目 用于实验室试验的利用容性耦▓合夹进行试验的试验配置示例 3、 EMS测试项目 冲击(雷击浪涌)抗扰度 1)试验来源 雷电电ω磁场、大功率负载开关动作或电力系统故障会在输电线或通讯线上感应出很高的电压。 浪涌频率较低,能通过输电线或通讯线传送到很远的设备,干扰设备的正常工作甚至对设备造成损坏。 参考标准:国标GB/T17626.5( 等同于国际标准IEC61000-4-5)。 试验目的:检验设备在雷电环境中能否正常工作。 3、 EMS测试项目 A.雷电知识 雷电是一种极为宏伟壮观的自然现象.在雷电的形成过程中,某些云团带有正电荷,另一←些云团带有负电荷,它们对大地的静电感应使地面产生异性电荷.当这些云团电荷积聚到一定程度时,不同【电荷的云团之间或云团与大地之间的电场强度就可击穿空气(一般为25-35kv/cm)开始游离放≡电,我们称这种游离放╲电为”先导放电”。 放电过程中由于大量异性电荷的剧烈中和,会出现很∴大的电流(一般为几十KA到几百KA),随之发◣生强烈的放电闪光,这就▅是闪电;强大的电流把闪电通道内的空气急剧加热到一№万度以上,使空气骤然膨胀而发出巨大响声,这就是雷,这就√形成了雷电 。 3、 EMS测试项目 常见的雷电形式↘有: 片状雷、线状雷(带状雷)和球状雷电等。 雷电造成危害的形式主要有: ★直击雷:是云层与地面凸出物之间放电形成的。 ★球形雷:是一种球形,发红光或极亮白光的★火球。能从门、窗、烟囱等通道侵入室内,极其危险。 ★雷电感应:雷电感应分为静电感应和电磁感应两种 。 ★雷电侵入波:是由于雷击在架空线路上或空中金属管道上,产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。 3、 EMS测试项目 B.防雷接地 供电网中的保护接地 3、 EMS测试项目 独立避雷针 3、 EMS测试项目 接地装置的埋设 钢接地体〒最小尺寸表 3、 EMS测试项目 地线、 EMS测试项目 试验等〖级根据安装环境情况选择: 3、 EMS测试项目 3)试验设备 综合波信号发生╱器:用于ㄨ电源线路上试验的浪涌发生器又称“综合波信→号发生器”,这是指在一个发生器里可提供两个波形:发生卐器输出开路的时候提供电压波;发生器输出短路的时候提供电流波。由于将两个波◤形(综合)在一个发生器里》发生,所以称为“综合波发生器”。 综合←波信号发◣生器:至少能√输出±4kV、1.2/50μs(开路电压)和2kA、8/20μs(短路电流)。用于通信线μs信号发生器(CCITT)应至少能输出±4kV、10/700μs开路电压、100A的短路▅电流。 3、 EMS测试项目 Figure1-Simplified circuit diagram of the combination wave generator(见IEC61000-4-5) 3、 EMS测试项目 组合※波信号发生器参数 3、 EMS测试项目 4)试验波形 见GB/T17626.5 电压波前时间为1.2us±30%;半峰值时间(脉冲持续】时间): 500us±20% 3、 EMS测试项目 见GB/T17626.5 电流波前时间为8us±20%;半峰值时间(脉冲持续时间): 20us±20% 3、 EMS测试项目 5)试验配置 Example of test set-up for capacitive coupling on a.c. lines(3 phases); line L3 to L1 coupling 3、 EMS测试项目 Example of test set-up for capacitive coupling on a.c. lines(3 phases); line L3 to earth coupling; generator output earthed 3、 EMS测试项目 BCI抗扰度(汽车电子) BCI:Bulk current injection大电流注入 试验参考标准:ISO11452-4,标准规定连续窄带电磁场抗扰度。 试验场地:屏蔽室 电源电压:13.5±0.5V 测试环境温←度:23±5℃ BCI测试频〒率范围:1MHz-400MHz RF信号发生器:1-500MHz 电流探头:1-500MHz 3、 EMS测试项目 1)试验等级 见ISO11452-4 3、 EMS测试项目 频段步长 见ISO11452-4 3、 EMS测试项目 2)汽车电子功⌒能状态分类(FPSC) FPSC:Functional performance status classification 分5类: -Class A: all functions of a device or system perform as designed during and after exposure to a disturbance. -Class B: all functions of a device or system perform as designed during exposure; however, one or more of them may go beyond the specified tolerance. All functions return automatically to within normal limits after exposure is removed. Memory functions shall remain class A. 3、 EMS测试项目 -Class C: one or more functions of a device or system do not perform as designed during exposure but return automatically to normal operation after exposure is removed. -Class D: one or more functions of a device or system do not perform as design during exposure and do not return to normal operation until exposure is removed and the device or system is reset by a simple “operator/use” action. -Class E: one or more functions of a device or system do not perform as design during and after exposure and cannot be proper operation without repairing or replacing the device or system. 3、 EMS测试项目 3)试验配置 Upper view 3、 EMS测试项目 Side view 3、 EMS测试项目 注入电流钳位置(距主机■连接器):150±10mm,450±10mm, 750±10mm 测量电流№钳位置(距主机连接器):50±10mm 注:在通用GMW3097Jul2006标准卐中规定:BCI中分⌒ 差模和共模两种测量方式。1-30MHz做差模BCI(DBCI),30-400MHz做共模BCI(CBCI)! DBCI:电源的地线放在注入电流钳外,即地线不被干〇扰。 CBCI:电源的地线放在注入电流钳内,即地线)案例(通用RES BCI试验) 试验等级(通用GMW3097Jul2006) 3、 EMS测试项目 3、 EMS测试项目 测试设备 3、 EMS测试项目 3、 EMS测试项目 -电源线/信号线电瞬态抗→干扰(汽车电子) 参考标准:ISO7637,它针对道路车辆及其挂车内↑通过传导和耦合引起的电骚扰,提高汽车电子部件或系统的▽电磁抗扰度。标准的第2部分介绍沿电源线部分是信号线、控制线的▃瞬态试验,标准提供了三种方法:电容耦合钳(CCC)方法、直接电容耦合(DCC)方法和电感耦合钳(ICC)方法。 1)试验条件 环境温度:23 ℃±5 ℃ 时间、电阻和电容参量的容差:±10% 3、 EMS测试项目 电压容差:+10%~-0% 试验电压 注:UA——发电机工作时的试验电压 UB——电池供电时的试验电压 3、 EMS测试项目 试验电压▲波形: 用1kHz的正弦波对↙未调制信号进行80%的幅度调制。调制后电∑ 压峰值为V mod=(1+M) ·V unmod是未调制△信号电压的1.8倍。 见下图: 3、 EMS测试项目 参见IEC61000-4-3 3、 EMS测试项目 3)天线kHz范围内主要有磁场分量造成电磁骚扰,因◆此选择带电屏蔽的环形天线MHz范围内既有磁场也☆有电场。磁场天线选择电屏蔽的环形天线MHz范围内主要由电场分量造●成电磁骚扰。因此选择平衡偶极子ξ天线MHz范围主要选择∏对数周期天线、对数∑ 螺旋天线、喇叭天线GHz以上主要选择喇叭天线、 EMS测试项目 对数周期〗天线规定: 对数周期天线MHz 双锥天线、 EMS测试项目 偶极子天线 双↙锥形天线)试验程序 ●运用校验场时获得的数据产生试验场。 ●使受试设备的一面与均匀场▼平面重合。 ●用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅△度调制后,在80~1000MHz频率→范围内进行扫描测量。扫描步长不超过前一个频率的1%。 ●每个频率点上的驻留时间不『应短于受试设备操作和反应所需的时间。 ●改变天线极化方式重新开始试验。 ●受试设备的每个侧面均要进行垂直极化和水平极化试验。 3、 EMS测试项目 5)试验配置 3、 EMS测试项目 参ISO11452-2 Example test set-up— Biconical antenna 3、 EMS测试项目 6)案例(倒车RS试验) 30~80MHz 80~1000MHz 3、 EMS测试项目 1000~3000MHz 3、 EMS测试项目 性能判据 其中CW: Unmodulated sine wave ; AM: Sine wave amplitude modulation; PM: Sine wave Pulse modulation 3、 EMS测试项目 测试仪器 3、 EMS测试项目 射频场感应传导干扰抗扰度(CS/CI) 1)试验来源 射频场感应传导干扰抗扰☆度试验国标为 GB/T17626.6 (等同于IEC61000-4-6)。 通常情况下,被干扰设备的尺寸要比频率较低的干扰波(如80MHz以下频率)的波长¤小很多,相形之下,设备引线(包括电源线及其架空线的延伸、通信〓线和接口电缆线等)的长度则可能达到干扰波的几个波长(或更长)。这样设备引线就变成被动天线,接□ 受射频场的感应,变为传导干扰侵入设备内部,最♂终以射频电压和电流形成近场电磁场影响设备的⌒工作。 实验目的:检验设备是否能抵抗沿设备引线)试验电压波〗形 传导抗扰度@的频率范围是150kHz~80MHz(对于小于λ/4的小尺寸设备可以●扩展到230MHz。用1kHz的正弦波对未调制信』号进行80%的幅度调制。调制后电压峰值为V mod=(1+M) ·V unmod是未调制信号电压的1.8倍。 3、 EMS测试项目 4)试验设备 A.耦合/去耦网络(CDN-coupling and decoupling networks) 3、 EMS测试项目 被耦合电缆不同,所选ζ 用的耦合/去耦网络也不同 ●直接注入网络:信号源(内阻50欧)经一个100欧电阻(它与信号源内阻一起形成150欧的共模电阻)直接注入同轴电缆屏蔽层的简单网络。 ●适合于非屏蔽电缆试验的耦合/去耦网络:作用是将干扰信号以一个确定的共模阻抗耦合到各条非屏蔽电缆去。通常对所有电源线都推荐使用耦合/去耦网络,但对于大功率的(如电流大于等于16A)和复杂的供电线路(多相或多种电压供电的线路)可考虑选用Ψ 其他注入方式。 3、 EMS测试项目 直接注入 3、 EMS测试项目 CDN注入 3、 EMS测试项目 B.电磁耦合夹(EM-clamp) 电流夹(Current clamp) EM-clamp Current clamp 3、 EMS测试项目 5)试验配置 Immunity test to RF conducted disturbances (见IEC61000-4-6) 3、 EMS测试项目 用注入钳ω 试验的配置图 3、 EMS测试项目 耦合方式: 注♀入电源线 注入屏蔽电缆或同轴电缆 注∏入非屏蔽非平衡电缆 注入非屏蔽平衡电缆 注入屏蔽⊙平衡通信电缆 电磁钳/电◎流钳注入方式 3、 EMS测试项目 电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT-Electrical fast transient) 1)试验来源 电感性负『载(如继电器、接触器等)在断开时,由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原◤因,会在断开点处】产生暂态骚扰。这种暂态骚扰以脉冲群的形式出现。 如果电感性负载多次重复@开关则脉冲群就以相应的︽时间间隔多次重复出现。 这种暂态骚扰能量较小但频谱很宽,所以仍会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。 3、 EMS测试项目 受试设备(EUT)的试验部分主要包括设备的供电电源端口、保护接地(PE)、信号和控制端口。 参考标准:国标GB/T17626.4(等同于国际标准IEC61000-4-4)。 试验目的:检验设备是否能抵抗临近电感性负载断开时产生的干扰 3、 EMS测试项目 2)试验等级 参IEC61000-4-4 3、 EMS测试项目 3)试验设备 3、 EMS测试项目 用于交流/直流电源端口/端子的耦合/去耦网络 3、 EMS测试项目 容性耦合夹的结构 3、 EMS测试项目 实物照片 电快速瞬变脉冲群发生器和◥CDN耦合网络 耦合夹 3、 EMS测试项目 4)试验电压波形 脉冲群发生器的基本技术指标: 脉冲上升♀时间(10%至90%):5ns±30%(50欧时测) 脉冲持续时间(前沿50%至后沿50%): 50ns±30%(50欧时测) 3、 EMS测试项目 脉冲重复频率:5kHz或2.5kHz 脉冲群持续〓时间:15ms 脉冲群重复周期:300ms 2、EMI测试项目(汽车) 传导发射(CE) 电气和电子设↓备在工作时所产生的电磁骚扰主要ぷ是由于其内部的各种电子线路、开关电源、电动机、机械开关和保护器的动作形成的。骚♀扰沿电源线、信号线传播的传导◣骚扰,用骚∏扰电压(端子电压)度量。CISPR25中分电压量测和电流探〓头量测,前者测量电源线后者是控制线或信号线。 测@量设备工作时在连接线上产生的干扰电流,得到各个频段上的干扰︽电流值,这些干扰电流值不得超过规定的值。参照标准CISPR25,基本等同GB18655。 试验目的:检验设备是否通过电源线、控制线或信号线、EMI测试项目(汽车) 1)试验设备 ◆接受机 带有准峰值检波器的接收机和带有平均值检波器的接收机都应符合GB 6113的规定。 ◆人工电源网络 人工电源网络是电源端子传导骚扰电压测量的主要设备,又称线路阻抗稳定网络(LISN)。 能在射频范围内,在受试设备端子与参考地之间,或端子之间提供一稳定阻抗。 同时将来自电源的无用信号与测量电路隔离开来,而仅将受试设备的干扰电压耦合到∞测量接收机输入端】。 2、EMI测试项目(汽车) ◆电流探头 是测量传导骚扰的一种特殊的测量设备。 部分标准明确规定用电流∮探头测量传导骚扰。 优点是不需与源导线↓导电接触,也不用改变其电路▲。 电流探头(罗德与施瓦茨公〖司) 2、EMI测试项目(汽车) 2)试验等级 电压量测限值 参见IEC CISPR25 1995 2、EMI测试项目(汽车) 电流探头量测◥限制 参见IEC CISPR25 1995 2、EMI测试项目(汽车) 3)试验配置 电压量测 俯视图 2、EMI测试项目(汽车) Figure 7 – Conducted emissions – EUT with power return line remotely grounded(正视图) 2、EMI测试项目(汽车) 电流探头量测 Figure 10 – Conducted emissions – Example of test layout for current probe measurements 2、EMI测试项目(汽车) 4)案例(CCD CE试验) CE测试照片 2、EMI测试项目(汽车) 测试数据(正极性) 2、EMI测试项目(汽车) 测试数据(负极性) 2、EMI测试项目(汽车) 测量仪器 3、 EMS测试项目 静电放电抗扰度 静电放电抗①扰度试验国家标准为GB/T17626.2(等同于国际标准IEC 61000-4-2)。 目的:检验∩设备是否能抵抗静电放电产生的干扰 3、 EMS测试项目 典型条件下◥能产生的静电电压 3、 EMS测试项目 人体带电模型 人◣体静电电压2000V,人体对地电容为2000pF时,放电火花能量足以引爆爆炸性混合物。 人体电容典型值50-250pF,人体电阻典型值1000-5000欧姆! 人体是损坏器件的主要静电放电源,因此标准用人体带电模型试验电路来做试验,由电容与电阻串联组成,标准推荐为100pF、1500欧姆。 3、 EMS测试项目 1) 试验设备 ◆静电枪 直接接触电极 空气接触电极 3、 EMS测试项目 人体模㊣型电路 静电枪内部原理 3、 EMS测试项目 静电放々电发生器 IEC61000-4-2 Figure1:Simplified diagram of the ESD generator 静【电放电发生器主要部分包括:①储能电容(CS) ;②分布电 容Cd;③充电电阻Rc;④放电电阻Rd;⑤电压指示器;⑥放电开关;⑦可更换█的放电电极头;⑧放电←回路电缆;⑨电源装置。 3、 EMS测试项目 静电放电发生器的特性规范: ①CS+ Cd: 150pF±10%; ②放电电阻Rd: 330Ω±10%; ③充电电阻RC: 50~100MΩ之间; ④输出电压:接触放电8kV ,空气放电15kV; ⑤输出电压极性☉:正和负极性; ⑥放电模式:单次,连续; ⑦放电电流◤波形: 3、 EMS测试项目 静电放电发生器的》放电电极 3、 EMS测试项目 静电放电的模拟放电电流波形 IEC61000-4-2 Figure3:Typical waveform of the output current of the ESD generator 3、 EMS测试项目 2)试验放∞电方式 分直接和间接两种。标准规定直接放电以接ぷ触放电为首选方式,只有在不能用◣接触放电的地方才改用气隙放电。对间接放电,标准是用金属板来模拟被试设备附近的放电物体。标准规定,凡被试设备正常工作时,人手可以触摸到的部位,都是需要进行静电放电试验的部位(如按键、机壳、旋钮等)。 ◆间接放电 ①对水平耦合板,放电枪垂直的在离开试品0.1m处用接触放电方式进行放电 ②对垂直耦合板「,耦合板应放在离试品0.1m处,放电枪要 3、 EMS测试项目 垂直于耦合板一条垂直边的中心位置上进行放电。对试品垂直方向的四个面都要用垂直耦合板做间接◇放电试验。 ◆直接放电 原则上,凡可以用接触放电的地方一律用接触放电。如未说明漆膜█为绝缘层,则发生器的№电极头应穿入漆膜,以便导电层接触;如指明卐漆膜是绝缘层,则应只进行空气放电◤。这类表面不【应进行接触放电试验。为改善试验≡结果的重复性和可比性,放电电极要垂直试品表面。 3、 EMS测试项目 3)试验等级 3、 EMS测试项目 4)试验配置 Example of test set-up for table-top equipment laboratory tests( 见IEC 61000-4-2) 3、 EMS测试项目 3、 EMS测试项目 5)案例(RES ESD试验) Overall setup 3、 EMS测试项目 Test points 3、 EMS测试项目 ESD, Test during Operation of the Device (Power-On Mode) 3、 EMS测试项目 测试设备 3、 EMS测试项目 射频电磁场抗扰度╲(RS/RI) 1)试验来源 ◆来自于有意产生电磁辐射的辐射∴源,如固定的无线广播电视台的发射机和各种工业电◣磁源。 ◆来自于无意产生电磁辐射的寄生辐射源,如电焊机、荧光灯、感性负载的开关操作等》。 ◆电磁辐射对大多№数电子、电气设备都会产生一定的影响。 试验标准:国标为GB/T17626.3(等同国际标准IEC61000-4-3);汽车行业标准为ISO11452-2。 实验目的:检验设备是否会受到空间干扰的影响 3、 EMS测试项目 2)试验等级 在国标GB/T17626.3中规定适用的频率范围为80MHz—1000MHz; ISO11452-2中适用的频率范围为80MHz—18GHz。 参见ISO 11452-2 1、EMC测试相关⌒标准 国际上卐有关标准↑化组织 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): ◆TC 210:电磁兼容(EMC) ◆WG1:通用标准 ◆WG2:基础标准 ◆WG3:电力设施对▆电话线:电波暗室与半电波暗室 1、EMC测试╱相关标准 ◆WG5:用于民用的军用设备 ◆SC 210A:信息技术 按照IEC与CENELEC之间的〒协议,TC 210主要是尽可能地在电〖磁兼容领域与IEC联系以促进其表决过程,提出建ㄨ议或修正。以及按CENELEC的需要向IEC提出有关标准的准备等等。 1、EMC测试相关ξ标准← 国际上有╱关标准 1)IEC的标准 IEC的技术委员会的标准称为“国际标准(International Standard)”。实际上IEC出版的电⌒ 磁兼容标准主要包括于TC 77的IEC61000系列中。在80年代中TC 65出版的IEC801系列(IEC801-1至IEC801-6)已被IEC61000-4系列所取代〇,内容略有修改,相应的编号为IEC61000-4-1至IEC61000-4-6。IEC61000系列分为9个部分(Part),每个部分下又分为若干个Section。因而IEC61000系列为一个庞大的电磁兼容标准系列。 1、EMC测试◇相关标准 其9个部分的名称分别为: 第一部分:总论 第二部分:环境 第三部分:限值第 四部分:试验与测量技术 第五部分:安装与抑制导则 第六部分:通用标准 ……… 第九部分:其他 例如下表: 1、EMC测试相关№标准 1、EMC测试相关标准 国际上有关标准 2)CISPR的标准 CISPR的标准名称是“出版物(Publication),现行有效的出版物有: ◆CISPR 10 组织、章程 ◆CISPR 11 工、科、医、无线电骚扰 ◆CISPR 12 火花点火发动机无线电骚扰 ◆CISPR 13 收音机/电视机∩无线电骚扰 ◆CISPR 14 家用电器/电动工具无线电骚扰/抗扰度 ◆CISPR 15 荧光灯□ 与照明器具无线电骚扰 ……… ◆CISPR 25 为保护车辆上安装的接收机而制定的骚扰限值与测量方』法。 1、EMC测试相关标准 国际上有关标准 3)欧洲EMC标准编号规则■ 欧洲标准冠以字头“EN”,1997年1月开始,IEC采用了新的编号规●则:其标准号卐为以6字开始的5位数。这样IEC的所有标准号与来自欧洲标准的IEC标准编∑ 号完全相同了。 欧洲标准编号规则: 1、EMC测试相关标准 国际上有关标准 4)汽车类EMC国际测试标准 ◆EMI测试:IEC CISPR25 1995(GB18655-2002) ◆辐射抗↑扰度测试:ISO11452(汽车零部件) ISO11451(整车测试) ◆线路传导和耦合干扰测试(瞬态):ISO7637 ◆ESD(静电测试):ISO10605 / IEC61000-4-2 如下表: 1、EMC测试相关标准 中国电磁兼★容标准 我国从1957年成为IEC的成员,我国于1976年正式参加CISPR。从1984年CISPR成立50周年的巴黎会议开始,我国代表团每年均出席CISPR的全会、分委员会会议以及部分工作组会议。 为了对应CISPR的工作,于1986年8月10日至13日成立了全国无线电干扰标准化技术委员会(China Technical Committee of Standardization on Radio Interference—CTCSRI) 1、EMC测试相关标准 中国电磁兼容标准 我国电磁兼容标准∩化工作的组织机构 1、EMC测试相关标准 中国电磁兼容标准 相关国标: ◆GB/T 17624.1-1998 电磁兼容综述电磁兼容基本术语和定义的应用╳与解释 ◆GB/T 17626.1-1998 电磁兼容◆试验和测量技术抗扰度试验总论 ◆GB/T 17626.2-1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 ◆GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪●涌(冲击)抗扰度试验 ◆GB/T 17626.6-1998 电磁兼容试验和测量技术射频∏场感应的传导骚扰抗扰度 ◆GB/T 17626.7-1998 电磁兼容试验和测量∑ 技术供电系统及所连设备谐〗波、谐间波的测量和测量仪器导则 ……… 1、EMC测试相关标准 电磁辐射骚扰试验标准 1、EMC测试相关标准 电磁抗干扰试验标准 1、EMC测试相关标准 国标汽车EMC测试标准 2、EMI测试项目(汽车) – 辐射发射(RE) 1)试验场地 电磁兼容的测试项目都要求有特定的测试场地,其中以辐射发射、辐射接收和辐射抗扰度对测试场地的要求最为严格。相关标准规定辐射发射与接收测试应在开阔试验◆场(OATS)或电波暗室进行。 注: OATS:开阔试验场Open area test site 2、EMI测试项目(汽车) 2、EMI测试项目(汽车) 1)试验场地 电波暗室(anechoic chamber) ◆有两种结构形式:半电波暗室和全电∏波暗室 ◆半电波暗室由电磁屏蔽室加射ζ频吸波材料组¤合构成,侧面和室顶敷设射频吸波材料,地面为电波〓反射面,模拟开阔试验场 ◆六个内表★面全部敷设射频吸波材料时,称为全电□ 波暗室,模拟自由空间。 实验目的:保证设备♀不会产生过强的辐射干扰,这种干扰会干扰邻近的无限接收设备。 全电波暗室 2、EMI测试项目(汽车) 2)试验等级 参见IEC CISPR25 1995 2、EMI测试项目(汽车) 3)试验设备 接收机(罗德与施瓦茨♀公司) 2、EMI测试项目(汽车) EMI 分析软件 2、EMI测试项目(汽车) EMI 分析软件 2、EMI测试项目(汽车) 四线LISN网络(罗德与施瓦茨公司) 2、EMI测试项目(汽车) Artificial network schematic(参见IEC CISPR25 1995) Example of 5 uH AN schematic 2、EMI测试项目(汽车) 接收天线(BiLog?天线、EMI测试项目(汽车) 4)试验配置 Figure 11 –Radiated emissions – Example of test layout (general plan view) 注:汽车电子为1m法测试 2、EMI测试项目(汽车) 5)范例(CCD RE试验) 30~300MHz 2、EMI测试项目(汽车) 300~1000MHz 2、EMI测试项目(汽车) 2、EMI测试项目(汽车) 3.EMC测试标准 EMC标准类别 ●基础标准:基础标准不涉及具体的产』品,仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配置等给出定义及详细描◤述。 ●通用标准:通用标准给通用环境中的所有产品提出一系列最低的电磁兼容性要求。 ●产品标准:这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它包含产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求的两方面内容 ●专用产品标准:专用产品标准通常不单独形成电磁兼容标准,而以专门条款包含在产品的通用技术条件中 3.EMC测试标准 EMC标准体系 3.EMC测试标准 产品标准分类 产品类别 北美地区 FCC认证 欧盟地区 CE认证 中国3C认证 信息≡技术设备 FCC PATR15 EN55022 EN55024 GB9254 GB/T17618 音视频设备 FCC PATR15 EN55013 EN55020 GB13837 GB/T9383 医疗设备 FCC PATR18 EN55011 GB4824 4.EMC认证介绍 CE认证 欧盟(European Union ――EU)过去∞称为欧共体(The European Communities-EC)。包括:德国、法国、意大利、荷兰、比利时、卢森堡、英国、丹麦、爱尔兰、希腊、西班牙、葡萄牙以及1995年1月1日加入的奥地利、芬兰、瑞典等15个国家。下面★提到的CE标记也适用于欧洲自由贸易联盟(EFTA)国家,包括:列支敦士Ψ 登、挪威、冰岛。共18个国家,涉及3亿6千多万人♀口。 欧盟CE标记 4.EMC认证介绍 CE认证 CE是欧盟许多国家语种中的“欧共体”这一词组♀的所写,原来∏用英语词组EUROPEAN COMMUNITY缩写EC,因欧盟在法文〓是COMMUNATE EUROPEIA,所以称为CE认证。 a.强制认证 b.EMC+LVD(根据产品⊙不同,需要满足的指令不同) c.没有◥工厂审查 d.证书『没有有效期 e.可以以自我宣称的形式认证 4.EMC认证介绍 CE认证 CE认证▲的要求是以指令(Directive)的形式发布要求。 以下是常用CE指令: 1.EMC DIRECTIVE: 89/336/EEC (2004/108/EC) 2.LVD (Low Voltage Directive) DIRECTIVE: 73/23/EEC 3.R&TTE(Radio and Telecommunications Terminal Equipment) DIRECTIVE: 1999/5/EC 4.MDD (Medical Devices Directive ) DIRECTIVE : 93/42/EEC 4.EMC认证介绍 CE认证 4.EMC认证介绍 CE认证 4.EMC认证介绍 FCC认证 FCC是美国联邦通信委员会(Federal Communication Commission)的缩写,成立于1943年,它主要对无线电、通信等进行管理与控制,属政府机,有执法权。 FCC认证是美国EMC强制性认证,主要针对9K—3000GHZ的电子电器产品,内容涉及『无线电、通信等各方面,待别是无线电通信设备和系统的无线电干扰问题,包括无线电干扰限值与测量方法,以及认证体系与※组织管理制度等。 4.EMC认证介绍 FCC认证 FCC认证特点: a.证书没有有效期 b.没有工◎厂审查 c. FCC认证的要求是EMC要求(只包括EMI部分) FCC标志 4.EMC认证介绍 FCC认证 FCC认证根据产品不≡同和对认证实验室资质的不同分为以♀下3种: a. Verification A类产品可进行此项认证 b. DoC (Declaration of Conformity)

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