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常用電磁兼容測試項目和測試要點
閱讀：2484 發(fā)布時間：2010-6-25
常用電磁兼容測試項目和測試要點
| 企業(yè)名稱 | 蘇州泰思特電子科技有限公司 | 聯(lián) 系 人 | 婁軍 |
| 企業(yè)類型 | 生產(chǎn)型企業(yè) | 電子 | @ |
| | | 傳真 | |
| 企業(yè)地址 | 蘇州高新區(qū)金山路198號 | 在線 | |
| 所屬地區(qū) | 江蘇 | 郵政編碼 | 215000 |
我國于2001年12月3日（當時正值正式加入世貿(mào)組織的前夕）頒布*批實施強制性產(chǎn)品認證目錄（*），共涉及9個行業(yè)、19大類共計132種產(chǎn)品。在強制性產(chǎn)品認證目錄上的19大類產(chǎn)品中，除少數(shù)明顯與電技術(shù)無關(guān)外（如機動車輛輪胎、安全玻璃和乳膠制品等），多數(shù)都有電氣安全，有相當多的產(chǎn)品還涉及電磁兼容問題。
在國家標準GB/T4765-1995《電磁兼容術(shù)語》對“電磁兼容”的定義是：“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中的住何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”。
從字面理解看，設(shè)備的電磁兼容性包含了兩方面的意思：首先，設(shè)備要有一定的抗*力，使其在電磁環(huán)境中能夠正常工作；其次，設(shè)備工作中自身產(chǎn)生的電磁騷擾應(yīng)抑制在一定水平下，不能對同處于一個電磁環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾。
由此看來，設(shè)備的電磁兼容性包含了對設(shè)備的抗*力和設(shè)備自身騷擾抑制這兩方面的要求。
盡管電子設(shè)備的品種數(shù)不勝數(shù)，但除了特殊的設(shè)備對電磁兼容測試項目可能有些特殊要求外，實際上，對絕大多數(shù)產(chǎn)品來說其測試項目都是共通的。例如，對設(shè)備的電磁騷擾發(fā)射在0.15～30MHz范圍內(nèi)測傳導發(fā)射；在30～1000MHz范圍內(nèi)測輻射發(fā)射；對一些有定時控制和程序控制的設(shè)備還要在0.15～30MHz范圍內(nèi)加測斷續(xù)干擾（俗稱喀嚦聲干擾）發(fā)射。對于設(shè)備的抗擾度試驗，目前主要做靜電抗擾度試驗、由射頻場引起的輻射抗擾度試驗、電快速瞬態(tài)脈沖群抗擾度試驗、雷擊浪涌抗擾度試驗、由射頻場感應(yīng)所引起的傳導抗擾度試驗、及電壓瞬時跌落和短時中斷抗擾度試驗等6種。此外，考慮到設(shè)備的非線性工作狀態(tài)對電網(wǎng)的污染，還要做設(shè)備工作時的諧波電流發(fā)射試驗。因此，對大多數(shù)設(shè)備來說，所做的電磁兼容試驗也只是的幾項而已。為方便廣大讀者了解起見，今簡述于下：
一.設(shè)備工作時的電磁擾騷發(fā)射
對傳導騷擾的測試，特別是對電源線上的傳導騷擾測試，盡管產(chǎn)品千變?nèi)f化，但基本方法都是一樣的。其試驗配置都是人工電源網(wǎng)絡(luò)和干擾接收機（見圖1）。其中人工電源網(wǎng)絡(luò)可以在射頻范圍內(nèi)向受試設(shè)備端子間提供現(xiàn)定的阻抗（50Ω），并能將試驗電路同電源上的無用射頻信號隔離開來，進而將干擾電壓耦合到干擾接牧機上。干擾接收機則是一種按專門要求設(shè)計的接收機，具有平均值和準峰值兩種檢波功能，這是執(zhí)行CISPR標準所必須的檢波方式，尤其是后者，它較好地反映了干擾對聽覺造成的效果（因為CISPR標準的本意就是要解決對通訊和廣播的保護，所以檢波的結(jié)果必然要與人耳的客觀反應(yīng)相一致）。
圖1
對于家用電器中有定時或程序控制的設(shè)備，在開關(guān)切換瞬間會產(chǎn)生比正常工作狀態(tài)大得多的斷續(xù)干擾。在一些標準中提出了對這類干擾的判別辦法（根據(jù)斷續(xù)干擾的幅度、頻度、持續(xù)時間和間隔時間來加以判別）以及設(shè)備的合格評定辦法（上四分位法）。測試方法目前大體有兩種：一種是將圖1干擾測量接收機面板的中頻輸出信號用50Ω電纜接到數(shù)字示波器，由測試人員目測、記錄、判別和評定; 另一種是采用專門的干擾分析儀自動完成對斷續(xù)干擾的測試和評定。
以上試驗在屏蔽室里進行。
對騷擾發(fā)射的測試，隨試品的不同，測試方法有較大變化：
對于家用電器和電動工具等一類產(chǎn)品，由于外形尺寸比較小巧，一般認為從試品表面向外的輻射尚不及通過電源線向外的輻射來得更多，更直接。基于這一想法設(shè)計了一個利用吸收鉗測試電源線輻射的方案（見圖2）。利用干擾接收機測試吸收鉗前端電流變換器檢測到的吸收電流值（輻射出來的騷擾波以渦流形式被吸收鉗所吸收）來反映騷擾的輻射功率的大小。此方法簡單，測試的重復(fù)性和可比性均較好。試驗在屏蔽室里進行。
圖2
對于工、科、醫(yī)設(shè)備和信息技術(shù)設(shè)備等的測試，標準規(guī)定在開闊場或電波暗室中進行。典型布置見圖3所示。被測設(shè)備放在轉(zhuǎn)臺上，測量天線分別處在水平和垂直兩種極化狀態(tài)下，轉(zhuǎn)臺應(yīng)360度旋轉(zhuǎn)，記錄每個測量頻率上的輻射騷擾zui大值。另外，天線高度應(yīng)在1～4m內(nèi)調(diào)節(jié)，以測出其zui大值。測試結(jié)果由干擾接收機讀出。
圖3
對于照明燈具等一類設(shè)備，輻射騷擾是通過設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的磁場分量來測試的。為此，標準給出的測試方案見圖4所示。大環(huán)天線提供的電流探頭通過同軸開關(guān)和干擾接收機用同軸電纜相連。測試的頻范圍為9KHz～30MHZ。測試結(jié)果在干擾接收機上讀出。測試在屏蔽室內(nèi)進行。測試有較好的重復(fù)性和可比性。
圖4
二.產(chǎn)品的抗擾度試驗
靜電放電試驗主要檢查人或物體在接觸設(shè)備時所引起的放電（直接放電），以及人或物體對設(shè)備鄰近物體的放電（間接放電）時對設(shè)備工作造成的影響。靜電放電可能產(chǎn)生的后果是：①直接通過能量交換引起半導體器件損壞。②放電所引起的近場電場和磁場的變化造成設(shè)備誤動作。靜電放電是通過放電槍直接對試品表面和鄰近耦合板的放電來模擬的。由于
靜電放電引起的干擾波的前沿達到0.7～1ns（接觸放電時），其高次諧波成分極其豐富，故對設(shè)備的考核也特別嚴格。
抗脈沖群干擾是模擬電網(wǎng)中眾多的機械開關(guān)在切換電感性負載時所產(chǎn)生的干擾。這類干擾的特點是：成群出現(xiàn)的窄脈沖（一群脈出現(xiàn)個數(shù)達到幾十個乃至上百個）、脈沖的重復(fù)頻率較高（KHz～MHz級）、上升沿陡峭（ns級）、單個脈沖的持續(xù)時間短暫（10～100ns級）、幅度達到KV級。成群出現(xiàn)的窄脈沖可對半導體器件的結(jié)電容充電，當能量積累到一定程度后可引起線路（乃至設(shè)備）的出錯。試驗時將脈沖疊加在電源線（通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)）和通信線路（通過電容耦合夾），對設(shè)備形成干擾。通常這一試驗造成設(shè)備誤動作的機會較多，除非有合適的對策，否則較難通過。
值得指出，由于靜電放電和脈沖群試驗所產(chǎn)生干擾波形的邊沿十分陡峭，持續(xù)時間十分短暫，故對試驗配置的規(guī)范性要求很高。不良的配置可以對試驗結(jié)果的重復(fù)性、可比性，以及試驗的嚴酷程度帶來明顯的影響，務(wù)必引起試驗人員的注意。
抗浪涌試驗又稱抗雷擊干擾試驗。這是模擬自然界里的雷擊（間接雷）對供電線路和通信線路的影響。對于供電線路中因大型開關(guān)切換所引起的線路擾動也用浪涌試驗加以模擬。浪涌試驗的特點是脈沖重復(fù)率低（每分鐘1次，每次1個脈沖）、波形一般（前沿為
μs級，持續(xù)時間為0.01～1ms）、幅值較高（KV級），但能量特別大（幾百焦耳級。相形之下，脈沖群的單個脈沖為毫焦耳級；靜電放電為皮焦耳級）。因此浪涌試驗對設(shè)備的影響可能是破壞性的（很可能因試驗造成設(shè)備中器件的損壞）。需要一提的，浪涌試驗是設(shè)備在正常工作狀態(tài)下，通過電源線或通信線來加脈沖試驗，所以是在線的抗干擾試驗。它有別于設(shè)備的脈沖耐壓試驗，盡管兩者波形相同，但脈沖耐壓試驗用的發(fā)生器內(nèi)阻較大（為500Ω。而做浪涌試驗的發(fā)生器的內(nèi)阻僅2Ω），而且設(shè)備是在非工作狀態(tài)下進行試驗的，所以兩種試驗不能混為一談。
電壓跌落和短時中斷試驗是模擬電網(wǎng)或變電設(shè)施由于故障或負荷突然出現(xiàn)大變化所引起的。這些現(xiàn)象本質(zhì)上是隨機的，其特征為偏離額定電壓，并持續(xù)一段時間。作為大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，一般都有內(nèi)置的斷電檢測線路，以便在電壓跌落或短時中斷發(fā)生時能及時保護現(xiàn)場數(shù)據(jù)，而當電源恢復(fù)時，設(shè)備能按正確方式起動，繼續(xù)電源故障前的工作。反之，如果斷電檢測線路如果不能及時作出反應(yīng)，就可能引發(fā)現(xiàn)場數(shù)丟失或改變，這樣設(shè)備在電源電壓恢復(fù)時就不可能正確再起動。
射頻輻射電磁場試驗用來模擬設(shè)備遭受射頻輻射干擾的情形，尤其是模擬設(shè)備操作、維修和安全檢查人員在使用時可能對設(shè)備帶來的影響。盡管單臺的功率并不大，但由于使用人員靠近設(shè)備，造成局部場強很高的情況屢見不鮮。其他如無線電臺、電視發(fā)射臺、移動無線電發(fā)射機、各種工業(yè)電磁輻射源，以及電焊機、可控硅整流器、熒光燈等在工作時也會對設(shè)備產(chǎn)生輻射現(xiàn)象。射頻輻射電磁場的試驗頻率在80～1000MHz；試驗用場強在1～10V/m之間。
對于頻率較低（150KHz～80MHz）的射頻信號，由于其波長較長，相形之下比一般設(shè)備的尺寸要長得多，但與設(shè)備的引線（包括電源線及其延續(xù)-戶外架空線；以及通信線和接口電纜）的尺寸相當，這樣這些引線就可以作為被動天線通過傳導方式將射頻信號以電壓和電流形式的近場電磁騷擾在設(shè)備內(nèi)部對設(shè)備形成干擾。
上述6項試驗中的靜電、脈沖群、浪涌和電壓跌落試驗都可以用單臺儀器來實現(xiàn)，而且由于試驗電壓較高（遠大于一般的環(huán)境電磁條件），試驗都可以在普通實驗室進行。
對于射頻輻射電磁場和射頻傳導試驗，都要用一套儀器才能完成一項試驗。其中射頻輻射電磁場試驗要用信號發(fā)生器、射頻功率放大器、天線、電磁場測試探頭、場強監(jiān)視儀、以及計算機和相應(yīng)軟件構(gòu)成的閉環(huán)試驗系統(tǒng)。射頻傳導試驗需要用信號發(fā)生器、射頻功率放大器、衰減器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)、耦合鉗、電子毫伏計、以及計算機和相應(yīng)軟件構(gòu)成的閉環(huán)試驗系統(tǒng)。這里要注意的是信號發(fā)生器和射頻功率放大器應(yīng)與使用的試驗頻段相適應(yīng)。射頻輻射電磁場試驗應(yīng)在電波暗室中進行，作為替代，也可在GTEM小室中進行。射頻傳導試驗一般應(yīng)在屏蔽室中進行。
三.設(shè)備運行時所產(chǎn)生的諧波電流測試
開關(guān)電源和可控硅器件的大量使用，一方面提高了人們對電源的利用效率；另一方面由于非線性的電能轉(zhuǎn)換又在電網(wǎng)里引進了大量諧波電流，它不僅使同一電網(wǎng)中的其他用電設(shè)備受到干擾，產(chǎn)生故障，它還會使電網(wǎng)的中線電流超載，影響輸電能力。此外，對電源的相位控制還會引起電網(wǎng)有效值電流發(fā)生變化，導致負載側(cè)的有效值電壓產(chǎn)生波動，引起照明燈具的燈光閃爍。作為對電網(wǎng)質(zhì)量的控制，在這次要做電磁兼容測試的認證產(chǎn)品中，大多數(shù)都己提出了這方面的要求，足以說明國家對這項指標的重視程度了。
設(shè)備運行所產(chǎn)生的諧波電流的測量線路見圖5所示。其中試驗電源S是一個理想化的交流電源，具有內(nèi)阻小、波形純、電壓穩(wěn)和頻率準的特點。測量設(shè)備M是個離散富里葉變換的時域分析儀器，可以分析1～40階次的諧波電流值。
圖5
試驗之所選擇諧波電流而不是我們比較熟悉的諧波電壓為測試對象，是考慮了各地各處的電網(wǎng)阻抗各不相同，即使相同的諧波電流值在不同的電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的壓降也是各不相同的，使相互間缺少了可比性。相形之下，電網(wǎng)阻抗總是遠小于設(shè)備阻抗，因此不同電網(wǎng)中的實際電流（包括由設(shè)備引起的諧波電流）相差并不大。故選擇諧波電流測試的方案是可取的。另外，在試驗線路中采用理想的電源，目的在于排除電網(wǎng)中已有的諧波電壓和電流對設(shè)備工作電流造成的影響，使試驗結(jié)果有較好的重復(fù)性和可比性。