EMC设计认证高级班培训教材

EMC设计认证高级班培训内容♦电磁兼容标准与测试♦地线干扰问题和抑制技术♦电磁屏蔽设计技术♦电磁干扰滤波技术♦PCB电磁兼容设计掌握电磁兼容设计技术♦降低电路自身的干扰，完成功能设计计划♦顺利达到电磁兼容标准，降低开发成本♦大大缩短开发周期，抢占市场先机掌握电磁兼容技术的途径理解电磁兼容机理+丰富的实践培训的目标♦较完整的了解电磁兼容标准和测试技术♦掌握接地、屏蔽、滤波等关键技术♦理解典型电磁干扰现象的机理♦提高产品电磁兼容设计的实战技能♦为电磁兼容技术的深造打下良好基础-电磁兼容标准与测试电磁兼容标准介绍电磁兼容测试介绍由■磁等容标准_户品EMC标志：通过EMC测武，得到EMC认鉦典型EMC认证欧盟：EMC指令一89/336/EEC■电气电子产品必须满足相关EMC标准■一旦发现产品不满足标准，将采取一切措施使其在市场上消失电磁兼容标准美国：FCC■任一不满足FCC行政和技术要求（包括未能取得FCC的认证或检定_)的电磁辐射体都不得工作，也不能投放市场。中国：CCC制度■CCC—ChinaCompulsoryCertification■自2003年5月1日起，未获得强制性产品认证证书和未施加中国强制性认证标志的部分产品不得出厂、进口和销售。2002年5月1日开始受理这些产品的认证申请。电磁场场电源线/信号线立要EMC组积玫盟-「欧洲电工标准化委员会，CENELEC—19731欧洲电信标准协会ETSI美国美国国家标准委员会（ANSI)中国I全国无线电干扰标准化技术委员会，1983飞全国电磁兼容标准化联合工作组，1996EMC标准立要内容电源线-制线天线上山m□电场磁场静电放电IEC—国际电工委员会，日内瓦，1906J-TC77—电网谐波、电磁抗扰性IciSPR_国际无线电干扰特别委员会，消除10KHZ以上频率范围的工业无线电干扰的所有问题，研究测量方法和测量仪器，研究由各种电的和电子的设备所引起干扰的允许电平等问题。电磁兼容标准基础标准口基础标准规定了环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置，也规定不同的试验等级及相应的试验电平。□基拙标准是制定其他EMC标准的基袖，一般不涉及具体的产品。通用标准□通用标准规定了一系列的标准化试验方法与要求（限值），并指出这些方法和要求所适用的环境.即通用标准是对给定环境中所有产品的最低要求。（1.居住、商业和轻工业环境2.工业环境）□如果某种产品没有产品类标准，则可以使用通用标准。i■要电磁兼I甙验'项9•辐射干扰发射(电磁场）•福射敏感度测试（电场、磁场）•传导千扰发射（射频发射、谐波）•传导敏感度测试（电快速脉冲、浪涌）•静电放电（直接、间接）电磁兼容标准产品类标准□产品类标准针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求(发射或抗扰度限值）以及详细的测量程序。□产品类标准比通用标准包含更多的特殊性和详细的规范，其测量方法和限值须与通用标准相互协调。电磁兼I武验'測甙场地电磁敏感度测试根据具体测试要求’有在标准场地，也有在普通环境中的，但不应对周围其他设备造成不良影响。测试仪辐射发射测武旋转找最大面天线EUT\\\\\\\I\\\\\\\\\,\\\\\\\\\卜1、3、10米1S00n门n1■°电皮碏蚩❖试验等级（严酷度等级)频率范围：80~1000IHz等级试验场强V/m1123310X特定■干扰电场强度的波形（1kHz正弦波80%调幅）-s_BM.------■试验的实施Z用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在80~1000MHz频率范围内进行扫频测量，扫描步长为前一频率的1%。^每一频点上扫描停留时间一般设为一秒钟，如果对产品有特别要求，可以延长停留时间。Z受试设备应在发射天线的水平和垂直极化下进行试验。❖试验结果判定a.在试验过程中，设备的工作完全正常。b.在试验中，设备受干扰影响产生了暂时性的功能降低，但撤消千扰后，设备的功能可以自动恢复正舍。c.在试验中，设备受干扰影响产生了暂时性的功能峰低，但干扰撤消后，设备的功能需要人工复位后方能恢复。d.在试验中，受干扰的设备产生了不可逆转的损伤，包括元器件的损伤、软件或数据丟失等。测试评估对于情形a，判为合格。对于情形d,判为不合格。情形b、成具体情况而定。传导发射测武示例,师-CUTwdhnarofnpIMIIiAtOnunfmmVBP得导发射测武EUT50ohmLISN1--1—-测试仪\\\\\\\\10.8m•\\\\\\\\\待导敏為肩剛武_1:电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT)目的：评估通讯和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口对来自操作暂态过程（如开断感性负荷、继电器触头弹跳等）中的各种类型瞬变扰动的抗扰性。开路输出试验电压（±10%)和脉冲重复频率（±20%)等级电源端口、保护地I/O、数据、控制端口电压峰值kV重复频率kHz电压峰值kV重复频率kHz10.550.2552150.5532515442.525电快速瞬变脉冲群试验布局连辅助设备容性卡钳距参考地与端接100mm,轮流卡每根电缆脉冲群信号源EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米参考地平面的每个边要00mm并与大地相连EUT与参考地平面之间的距^离大于100mm电磁兼容标准电快速瞬变脉冲群试验脉冲注入原理电源线上........................................：__mru耦合/解耦器脉冲输入EUT信号线上耦合钳，或在电缆上绕lm金属箔，产生约lOOpf耦合电容❖试验结果判定同辐射敏感度判据电磁兼容标准0快速瞬变脉冲群图示电磁兼容标准2:雷击浪涌抗扰度试验(Surge)目的：此试验一般用来模拟被测设备在不同环境下遇到的间接雷击，或开关切换过程中所造成的电压和电流浪涌。等级开路试验电压（土10%)kV10.521.032.044.0EUT与间的电缆小于2米保护地线要雏够未受浪涌黾流试验的实施Z电源端口、无屏蔽通信线路端口、无屏蔽互联线路端口都有相应不同的耦合网络。Z在每个选定部位上，正负极性的千扰至少要各加5次，每次间隔1min。Z浪涌冲击必须施加到线-线和线-地，进行线-地试验时，如没有其它规定，试验电压必须逐次地施加到每一线路和地之间。❖试验结果判定同辐射敏感度判据电磁兼容标准3:静电放电抗扰度试验(ESD)目的：模拟操作人员或物体在接触设备时放电及人或物体对邻近物体的放电，以考察通过导体直接搞合放电的影响和通过空间辐射搞合间接放电的影响。1a—接触放电1b—空气放电等级试验电压，kV等级试验电压，kV12122424363848415对于落地设备’水平耦合板=垂直親合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上静电测量布局1-6x0-8mv直接对爾放电•垂直板间接放水平板醜触.\\IH9绝缘桌垂直耦合板500mm正方形，距EUTlOOmmFigureTlwstanrdiardiENl61水平耦合板EUT绝缘垫Z接触放电使用尖形放电电极。空气放电使用圆形放电电极。Z接放电试验，放电电极对用户在使用中可能触及到的任何地方以及在带电维护和校正时可能触及的地方。如：金属簧片、机壳、机框、按键、螺丝、指示灯、开关等。Z间接放电试验可对水平耦合板和垂直耦合板进行放电,Z试验速率1次/S，每个放电点至少在正负极性各放电10次，❖试验结果判定同辐射敏感度判据电磁兼容标准设备分类ZA类：平衡的三相设备以及除下述几类设备外的所有设备ZB类：便携式电动工具ZC类：照明设备(包括调光设备）ZD类：输入有功功率不大于600W，且输入电流具有下图所定义的特殊波形的设备■■■薩■«■■■■rUV■Ifc■HZ]JLB电磁兼容标准4:低压电气及电子设备发出的谐波电流测试目的：规定了准备接入到公用低压供电系统中（频率为50Hz,电压为220/380V)每相输入电流不大于16A的电气、电子设备谐波电流发射的限值。AC-HV电流谐波1357911设备分类流程谐波限值电流测量原理谐波测量仪示例什么是地？电工：地是大地，即地球——安全地电子工程师：地是电路的基准电压■结构工程师：地是设备的金属外壳--信号地属冗电磕兼東技术讲差二接地设计技术m地的分类和作用m常见地干扰问题in地的拓扑结构m实用接地技术in地的搭接指-i+it_去全地大地-电子设备的金属外壳与大地（Earth)相连接，其目的是防止当事故状态时金属外売上出现过高的对地电压而危及操作人员和设备的安全接地设计技术理想Z=0的地不存在！今实际的地（线或平面）存在阻抗，会存在电压降，不是等电位的！在EMC频段@电路中的回流走最小阻抗路径的，但该路後常不是我们主观设想的那条，地电流失控！接地设计技术“理想的地----Z=C，，,则不仅电器的电气安全和抗浪涌、快脉冲的能力会有足够的保证，而且由PCB地线电压驱动的线缆辐射发射也会消失。电器内部也不存在阻抗搞合和电源电压降落。对EMC改善很有利！电流驱动福射接地设计技术导线的阻抗频率Hzd=0.65cm10cmlmd=0.27cm10cmlmd=0.06cm10cmlmd=0.04cm10cmlm10Hz51.4^517j_t327^3.28m5.29m52.9m13.3m133mlk429^7.14m632^8.91m5.34m53.9m14m144m100k42.6m712m54m828m71.6m1.090.3m1.071M426m7.12540m8.28714m10783m10.65M2.1335.52.741.33.57503.865310M4.2671.25.482.87.141007.710650M21.33562741435.750038.5530100M42.65471.477150M63.981107115接地设计技术地线问题-地环路磁场耦合引起接地设计技术如何减4、地环路的影响？■改变接地方式源负载源负载电路单点接地示意图（LF)混合接地示意图接地设计技术案例-fkl.不同接地方式对50kHz磁场千扰的相对衰减值。第一个电路的测量结果是基准。'.■接地设计技术如何减、地环路的影响？■采用光耦器件..光搞器件接地设计技术如何减小地环路的影响？采用隔离变压器金属屏蔽层必须接2点屏蔽接地设计技术如何减小地环路的影响？■采用共模扼流圈5接地设计技术如何减小地环路的影响:采用平衡电路VLAV7-改进1改进21严:\^-c接地设计故术地的拓扑结构浮地单点接地多点接地混合接地接地设计故术单点接地(串联)优点：简单缺点：存在共阻抗搞合接地设计技术-单点接地（并联）优点：没有共阻抗耦合缺点：接地线过多接地设计技术单点接地高频下接地导线的特性高频情况下接地导线与地系统须考虑传输线效应接地线长度接近四分之一波长时，其阻抗非常大一般要求，接地线长度小于二十分之一波长UoU(x)I(x)tU(x)=t/0cosh(^x)-I0ZCsinh(^x)I(x)=I0cosh(^x)-sinh(^x)ZcZ(0)=yZctan(^0X接地设计技术混合接地电路1电路1电路2电路3XZf10MHz接地设计故术混合接地接地设计技术显示电路=m—实用接地技术控制电路数字电路模拟电路一供电电路///接地设计故术PCB上的地II—噪声~~I模拟一_丨—4数字接地设计技术实用接地技术■小型低速(1MHz)设备可以采用工作地浮地(或工作地单点接金属外壳)、金属外壳单点接大地PE_N'P■E内部地悬浮内部地单点接保护地接地设计技术实用接地技术■小型高速(10MHz)设备的工作地应与其金属机壳实现多点接地,接地点的间距应小于最高工作频率波长的1/20,且金属外壳单点接大地(8)(8)h~A/20~iPCB全属机亮(8)(8)③接地设计技术保护器件接地设计在印制版上，1000V以上级别的雷击浪涌保护器件必须单独设立保护地。保护器件应尽可能靠近插座或印制板的边缘，保护地线应尽可能粗、短且均勾。一般地，保护地除了与保护器件相连以外不能与其它元器件和其它地线相连，保护地与其它焊盘、走线应隔离足够距离。保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护