EMC标准与测试

EMC－标准与测试讲座内容EMC介绍标准与测试原理典型案例IEC60601-1-2介绍什么是EMC定义Electromagneticcompatibility(EMC，电磁兼容):Abilitytooperatein,andnotoverlycontributeto,anenvironmentofelectromagneticradiation.Whenthisgoalismet,allelectronicequipmentsoperatecorrectlyinoneanother'spresence.Electromagneticinterference(EMI，电磁骚扰):Electromagneticenergyemanatingfromonedevicecausingdegradedperformanceinanother.Electromagneticimmunity,orsusceptibility(EMS，电磁抗扰):Toleranceofthepresenceofelectromagneticenergy.定义EMC：ElectromagneticCompatibilityThecapabilityofelectricalandelectronicsystems,equipment,anddevicestooperateintheirintendedelectromagneticenvironmentwithinadefinedmarginofsafety,atthespecifiedlevelofperformance,withoutsufferingorcausingunacceptabledegradationasaresultofelectromagneticinterference.EMC概述EMC=EMI+EMS传导：通过电源网络、信号线等。辐射：通过空间电磁波。EMC概述EMISSION（EMI）：EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）IMMUNITY（EMS）EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）医疗电子的EMC产品标准：EN60601-1-2:2001产品标准引用基础标准取代EN60601-1-2:1993过渡期：2004年11月起草中的国标，基本等同采用EN60601-1-2:2001FDA的需求基本等同于EN60601-1-2:2001发射EN55011RFEmission;Radiated（辐射发射）EN55011RFEmission;Conducted（传导发射）产品分类分类依据：使用场地和预期用途。EN55011分类：CLASSA：不直接连接到公用和住宅电网（工业）CLASSB：直接连接到公用和住宅电网（家用）GROUP1：不直接利用电磁能量，如监护仪。GROUP2：直接利用电磁能量，如高频熔炉等。我公司产品：目前：CLASSAGROUP1（超声：CLASSB）趋势：CLASSBGROUP1限值：CLASSB=CLASSA-10dBEMISSIONSLIMITS检波方式Peakdetector（峰值）Quasi-Peakdetector（准峰值）Averagedetector（平均值）对于连续波，三个测量值相同。时钟谐波。对于一定重复频率的脉冲，峰值准峰值和平均值电源开关电路的振铃，继电器接点，电机等。注意：均为包络检波测量评判程序辐射发射测试Set-up为什么要升降？辐射测试－10m开阔场辐射测试－3m暗室测试规格EN55011:1998ClassAGroup1FREQUENCY(MHz)dBuV/(at3m)30-23050230-100057实际扫描图宽带噪声来源：开关电源DC/DC振铃数据线特征：山丘形随测量带宽的减小，读数减小准峰值较峰值低实例：见上图。窄带噪声来源：时钟及谐波高频振荡器、发射电路特征：细长形状不随测量带宽而变峰值＝准峰值＝平均值实例：见上图6dB原则宽带噪声的幅度低于窄带噪声6dB以下，则对总幅度的贡献可以忽略。－抓住重点。接收机和环境噪声本底低于限值6dB，则对测试的影响可以忽略。－预测试原则。C=√(A2+B2)80/80原则批量产品：80％置信度下，80％的样本通过，即可认为该批产品通过。测试不确定度：+/-4～5dB（信华，80%置信度）测试余量：建议大于4dB辐射预测试－近场探头典型案例DA8KMASIMO血氧DC/DC板整流二极管开关振铃引起38MHZ宽带噪声超标。主控板晶振布局靠近接插件，引起辐射扩散。数字接口屏的时钟线处理不完善，引起辐射超标。相关因素外部电缆时钟电路内部走线板卡安装方式，接地整机结构振铃传导发射测试set-up测试原理示意图LISN的作用LISN：LineImpedanceStabilizationNetwork（线路阻抗稳定网络），ArtificialMainsNetworks（人工电源网络）稳定相线和零线端的阻抗：50欧//50uH，提供测量基准。隔离外部干扰。LISN实物及安装测试规格EN55011:1998ClassAGroup1FREQUENCY(MHz)Quasi-peak(dBuV)Average(dBuV)0.15-0.5079660.5-30.07360整流电路中的传导发射LISN内部电路测量模型差模、共模分量都得以测量共模形态的传导发射共模电感注意：减小共模电感的分布电容！－采用多段工艺典型的电源滤波器X电容、Y电容、共模扼流圈、PE电感扫描曲线典型案例NECLLCOR血氧板DC/DC转接板整流二极管振铃引起传导超标：16MHZ。共模电感分布电容过大，DA8K电源板传导余量不够。相关因素整机功耗供电电压AC/DC变换器整机各处的DC/DC变换器电池充电电路发射EN61000-3-2harmoniccurrentsemissions（谐波）EN61000-3-3voltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）Harmonic：谐波电流起源测试原理测试规格BasicStandard:EN61000-3-2:1995LIMITSFORCLASSAEQUIPMENTHARMONICSORDERNMAXPEMISSIBLEHARMONICSCURRENTAODDHARMONICS32.3051.1470.7790.40110.33130.2115=n=390.15x15/nEvenharmonics21.0840.4360.308=n=400.23x8/nvoltagefluctuationsandflicker（电压波动和闪烁）测试规格BasicStandard:EN61000-3-3:1995TESTITEMLIMITNOTEPst1.0Pstmeansshort-termflickerindicatorPIt0.65PItmeanslong-termflickerindicatorTdt(ms)200Tdtmeansmaximumtimethatdtexceeds3%Dmax(%)4%dmaxmeansmaximumrelativevoltagechange.Dc(%)3%dcmeansmaximumrelativesteady-statevoltagechange抗扰度测试EN61000-4-2ElectrostaticDischarge(ESD，静电放电）EN61000-4-3Radiated,radio-frequency,electromagneticfield(RS，辐射抗扰）EN61000-4-4Electricalfasttransient/burst(EFT/B，电快速脉冲串）EN61000-4-5Surge（浪涌）EN61000-4-6conducteddisturbances,inducedbyradio-freqencyfields（传导抗扰）EN61000-4-8Powerfrequencymagneticfield（工频磁场）EN61000-4-11Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariations（电压跌落、中断和电压变化）ESD：静电放电实际应用中的ESD现象电流回流路径为分布电容测试set-up测试set-up放电电流波形30A尖峰电流流过CPU部分的地线！静电发生器等效电路人体模型半导体器件手册给出的ESD保护等级通常基于人体模型。测试方法接触放电可触及部位，如螺钉，金属板+/-2KV，+/4KV，+/6KV依次测试尖头空气放电不可直接触及部位，如塑料外壳的缝隙、插座孔等+/-2KV，+/4KV，+/8KV依次测试圆头耦合板放电垂直耦合板（VCP）、水平耦合板（HCP）模拟对装置附近的物体放电的影响电池供电设备每次放电后都必须确保电荷的泻放，如短暂接地或者通过470K泻放电阻。测试规格BasicStandard:EN61000-4-2:2001DischargeVoltage:ContactDischarge+/-2KV,+/-4kv,+/-6kV(Direct/Indirect)AirDischarge+/-2KV,+/-4kv,+/-8kV(Direct)ESD与环境典型案例按键板前的铁板一体化参数板的血氧输入24C××看门狗/复位电路5000按键板相关因素输入接口电路复位电路可编程逻辑器件PCB布板MOSFETPLLEFT/B：电快速脉冲串起源测试波形实际环境中出现的脉冲频率在10KHZ～1MHZ，由于技术实现的原因，标准只规定到5KHZ。测试set-up干扰以共模的方式通过33nF电容引入测试规格BasicStandard:EN61000-4-4:1995TestVoltage:PowerLine±2kV,I/Ocable±1kV干扰频谱EFT/ESD干扰中包含频率极高的成分典型案例可编程逻辑器件复位电路监护参数－ECG、SPO2、RESP相关因素一般来说，ESD敏感部分同样EFT敏感接地的金属外壳，是保证EFT性能的重要一环。电源输入端的滤波。RS：辐射抗扰实际环境中的辐射干扰测试set-up实际场地测试规格BasicStandard:EN61000-4-3:2001FrequencyRange:80MHz-2500MHzFieldStrength:3V/mModulation:2HZSineWave,80%,AMModulationDwelltime3s调制医疗电子产品的调制频率规定为2HzSURGE：浪涌（雷击）同步叠加测试原理测试波形测试原理