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1、电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性(EMC)知识培训知识培训知识培训知识培训研发部研发部研发部研发部徐勇强徐勇强徐勇强徐勇强一一一一:电磁兼容测试的重要性电磁兼容测试的重要性电磁兼容测试的重要性电磁兼容测试的重要性人类所处的自然环境，不仅仅包括我们自身容易察觉的空气、水、土地等环境外，还有我们自身不容易觉察的电磁环境，例如，各类无线电广播发射台，无绳电通讯等等。随着科学技术的快速发展，各类电子产品层出不穷，从最初的模拟电路，向数字电路，高速数字电路发展，这使得电子产品本身产生的电磁干扰对电磁环境的主动性影响与日俱增。甚至达到“污染”电磁环境的程度。近年来，世界各国都非常重视电磁兼容技术，
2、并且把对电气电子产品的电磁兼容性要求纳入国际贸易中的产品技术法规。例如，欧盟从96年1月1日起强制法规。例如，欧盟从96年1月1日起强制执行89/336/EEC指令，即进入欧共体市场销售的电气电子产品必须符合EMC要求，并加贴CE标志。而像美国就有FCC认证的要求,即美国联邦通信委员会.我国为适应加入世贸组织的需要,促进我国市场经济和对外贸易的发展,我们国家在2001年成立了国家认证认可监督管理委员会,接着又制定了新的国家强制性产品认证制度,简称为“CCC”了新的国家强制性产品认证制度,简称为“CCC”认证,并于2001年12月3日颁布了第一批实施强制性产品认证的产品目录,该目录明确要求对所有
3、在市场上销售的民用电子电器产品国家强制性要求通过“CCC”认证,这其中就要求通过EMC测试.二二二二:电磁兼容电磁兼容电磁兼容电磁兼容(EMC)基本名词术语基本名词术语基本名词术语基本名词术语1.电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性:电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,简称EMC），在GB/T43651996电磁兼容术语中的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。该定义概括了3个方面的内容:其一，电磁骚扰的可限制性。电磁骚扰是普遍存在的，但可以用质量规范约束，以技术手段限制它的危害性。这就是说应当对产品
4、规定其向外发送电磁骚扰强度的限制值，以保证电磁环境合格。其二:电磁骚扰的敏感性（EMS），这就是说产品在规定电磁骚扰强度的电磁环境下应能正常工作而不应降低其性能指标。其三:电磁环境的规范性和兼容指标。其三:电磁环境的规范性和兼容性。即对电磁骚扰采取任何措施都不能使自身或使处于同一电磁环境的其它产品或系统性能下降，只能友好地“和平”共处.电磁兼容电磁兼容电磁兼容电磁兼容(EMC)组成示意图组成示意图组成示意图组成示意图电磁兼容电磁干扰电磁抗扰度电磁干扰电磁抗扰度传导干扰辐射干扰传导抗扰度辐射抗扰度2.电磁干扰电磁干扰电磁干扰电磁干扰:（Electromagnetic interference）指
5、电磁骚扰引起的设备，传输通道或系统性能下降的过程. 3.电磁骚扰电磁骚扰电磁骚扰电磁骚扰:（Electromagnetic Disturbance）3.电磁骚扰电磁骚扰电磁骚扰电磁骚扰:（Electromagnetic Disturbance）指任何可能引起装置，设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。注：电磁骚扰可能是电磁噪声，无用信号或传播媒介自身的谨防变化。4.电磁发射电磁发射电磁发射电磁发射（Electromagnetic Emission）指电磁干扰源向外发出电磁能量的现象，它包括传导发射和辐射发射，传导发射是指干扰信号通过像电源线或信号线，I/O线进行传播出
6、去，而辐射发射是指干扰信号是通过空间进行传播。5.电磁敏感性电磁敏感性电磁敏感性电磁敏感性(Electromagnetic Electromagnetic Electromagnetic Electromagnetic Susceptibility),Susceptibility),Susceptibility),Susceptibility),简称为简称为简称为简称为“EMSEMSEMSEMS”指在存在电磁骚扰的情况下，设备，分系统或系统不能避免性能降低的能力，它包括传导敏感度和辐射敏感度。6.电磁兼容裕量电磁兼容裕量电磁兼容裕量电磁兼容裕量(Electromagnetic Electrom
7、agnetic Electromagnetic Electromagnetic Compatibility margin)Compatibility margin)Compatibility margin)Compatibility margin)指装置,设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值.三三三三:CE认证简介及测试项目认证简介及测试项目认证简介及测试项目认证简介及测试项目CE标志是用法语(Communaut Europene欧盟)的缩略词表示,加贴CE标志的电子产品表示符合有关欧洲指令规定的主要要求（Essential Requirements），并用以要求（Essenti
8、al Requirements），并用以证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，真正成为产品被允许进入欧盟市场销售的通行证.CE认证包括:EMC和LVD,即电磁兼容和安全1.CE认证认证认证认证EMC测试项目测试项目测试项目测试项目静电放电抗扰度静电放电抗扰度静电放电抗扰度静电放电抗扰度(Electrostatic discharge )ESD试验模拟单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟：1）操作人员或物体在接触设备时的放电。2）人或物体对邻近物体的放电。时的放电。2）人或物体对邻近物体的放电。静电放电可能产生的后果：1）直接通过能量交换、引起半导体器件的损坏。2）放电所引
9、起的近场的电场与磁场变化，造成设备的误动作。 试验标准:IEC6100-4-2试验方法 按标准要求：凡设备表面人手能够触摸到的地方都要进行ESD测试，试验中一般以1次/秒的速率进行放电,即正极性10次和负极性10次共进行20次放电。另外次和负极性10次共进行20次放电。另外正式试验前要用20次/秒的放电速率，对被试设备表面很快扫视一遍，目的是找出设备对静电放电敏感的部位，试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。放电方式放电方式放电方式放电方式直接放电（直接对设备的放电）：接触放电为首选形式；只有在不能用接触放电的地方（如表面涂有绝缘层的情况，及计算机键盘缝隙的放电等）才改用间及计算机键盘缝隙的放电
10、等）才改用间隙放电,标准规定:对于设备的金属表面或部件,采用接触放电,而对设备的绝缘表面或部件则采用空气放电.试验严酷等级序号接触放电空气放电1级2试验结果评定评定评定评定试验结果应该按受试设备的运行条件和功能规范进行如下分类:a)在技术要求限值内性能正常工作;b)功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复b)功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复到先前状态;C)功能或性能暂时降低或丧失，但需操作者干预或系统复位;d)因设备元件)或软件损坏，或数据丢失而造成不能自行恢复至正常状态的功能降低或丧失。一般地，如果设备在整个试验期间显示出其抗扰度，并且在试验结束后，受试设备满足技术规范中的功能要求，则表
11、明试验合格,即评定为A类;试验时,对于设备试验结果评定为B类,也认为是合格的;如果试验结果评定为C类,则可根据受试设备产生的影响，如这些影响可认为是不重要的，也可认为是合格的.具体设备抗静电能力要达到哪一类,可与客户双方协商决定.2.空间辐射测试空间辐射测试空间辐射测试空间辐射测试 试验标准:EN55013-2002 试验场地应在电波暗室内进行 ,采用3m法进行,将被测试设备放在实验桌上,被测设备处于正常工作状态,设备所有输入输出接口按正常使用状态要求接上合适的负载 试验方向分为水平和垂态要求接上合适的负载,试验方向分为水平和垂直方向(指接收天线所处的方向),在水平方向接收天线是从1-4mm上
12、下移动,在垂直方向接收天线是从2-4mm上下移动,试验桌则以360度顺时针或逆时针方向旋转去寻找被测设备的最大辐射点测试限值频率F(MHz)标准限值(dBV)30-23040230-100047电源端骚扰电压测试电源端骚扰电压测试电源端骚扰电压测试电源端骚扰电压测试(简称传导简称传导简称传导简称传导) 试验标准:EN55013-2002 试验检测设备对电网电源的干扰,试验应在屏蔽室内,试验仪器为EMI干扰测量接收机和人工电源网络 在频率收机和人工电源网络, 在9K-150KHz频率范围内使用型50-50H-50 V人工电源网络,在150K-30M频率范围内使用50-50H V型人工电源网络,试
13、验桌为0.8m高的方形木桌. 测量限值频率范围F(MHz) 标准限值(dBuV) 准峰值(QP)平均值(AV)0.15-0.566-5656-460.5-556465-306050骚扰功率测试骚扰功率测试骚扰功率测试骚扰功率测试 试验标准:EN55013-2002 通常,当频率超过30M时,被测设备所产生的骚扰能量大部分是由被测设备的电源线及其他连线向外辐射的 因此可用被源线及其他连线向外辐射的,因此可用被测设备电源线和其他连线上的骚扰功率来定义其骚扰性能,用吸收钳在最大辐射功率的位置上进行测量.试验方法EUT被测设备功率吸收钳EMI测量接收机将吸收钳套在被测馈线上,其电流变换器一端应朝向被测
14、设备,在每一测量频率沿被测馈线移动吸收钳直到测得最大值为止,该位置通常为距被测设备约半波长的位置,因此,必要时被测馈线应延长到6m长度.测量限值频率(MHz) 标准限值(dBpW) 准峰值(QP)平均值(AV)准峰值(QP)平均值(AV)30-30045-5535-45EN55020抗干扰抗干扰抗干扰抗干扰试验标准:EN55020-200220抗干扰测试是检验声音和电视广播卫星接收机及有关设备的功能输入或输出端子(如音频输出和电源端等)在受到其端子(如音频输出和电源端等)在受到其它设备干扰或相互干扰时,本身的抗干扰能力,例如DVD机的音频输出跟电视机连接时,电视机可能会对DVD机产生干扰,严重
15、时会干扰图象视频质量. 抗干扰测试时由设备模拟产生一个干扰信号施加在被测设备的相应输入或输出端口(如音频端),再用电视机监控图像,看图像信号是受到条纹干扰等.条纹干扰等. EN55020抗干扰测试分为:S1-天线输入端干扰信号的电压干扰抗扰度 ;S2a-音频和电源输入及音频输出端的干扰信号的传导电压抗扰度 ;S2b-线缆连至设备端干扰信号（通常情况下）的传导电流抗扰度 ;S3-空间辐射抗扰度.四四四四:产品设计中的产品设计中的产品设计中的产品设计中的EMC设计建议设计建议设计建议设计建议 电磁环境组成: 一个简单的电磁干扰模型由三部分组成: 电磁干扰源 传输耦合路径 接收敏感设备 电磁干扰模型
16、组成如图所示:耦合路径电磁干扰源耦合路径接收设备电磁干扰源控制源头发射能量控制进入能量要有干扰存在,这三个因素都必不少,如果移掉了其中之一,那就没有电磁干扰问题了,所以我们的工作是要找到哪一个因素是最容易去除的 一般而言，设计PCB素是最容易去除的,一般而言，设计PCB以减少RF能量源头，是最经济有效的方法。第二和第三项因素就与抑制有关了，如用屏蔽切断干扰源的传播路径等。时钟电路设计时钟电路设计时钟电路设计时钟电路设计 时钟电路在数字电路中占有重要地位，同时,时钟电路也是产生电磁辐射的主要来源。一个具有2ns上升沿的时钟信号辐射能量的带宽可达160MHz，其可能号辐射能量的带宽可达160MHz
17、，其可能辐射带宽可达十倍频，即1.6GHz。因此，设计好时钟电路是保证达到整机辐射指标的关键。时钟电路设计主要的问题有如下几个方面: （1）阻抗控制; （2）传输延迟和阻抗匹配; (3) 印制线条上接入较多容性负载的影 (3) 印制线条上接入较多容性负载的影响; 设计建议: （A）首先要进行恰当的布线，布线层应安排与整块金属平面相邻,这样的安排是为了产生通量对消作用. （B）其次，时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源一定要单独安排、远离敏感电路。 （C）选择恰当的器件是设计成功的重要因素，特别在选择逻辑器件时，尽量选上升沿时间比5ns长的器件，决不要选比电路要求时序快的逻辑器件。选比电路要求
18、时序快的逻辑器件。 （D）层间跳线应当最小。 (E)时钟走线在PCB板上一定要用地线包夹着走,且要求时钟走线越短越好; (F).在时钟走线上要加匹配电阻,且匹配电阻一定要接在发送端,匹配电阻的连接方法有如下几种:接收端时钟源串联电阻R时钟源接收端并联电阻R时钟源接收端CRRC滤波时钟源接收端VCCR1G戴维宁网络R2G.不要在时钟线附近或时钟线下面走其它信号线,在时钟晶体振荡器区(通常定为禁止布线区)不要走其它信号线.降低电磁干扰的一些措施降低电磁干扰的一些措施降低电磁干扰的一些措施降低电磁干扰的一些措施1.时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件,石英晶体振荡器外壳要接地.2.用地线将时钟区圈起来
19、，时钟线尽量短;3. I/O驱动电路尽量靠近印制板边，让其3. I/O驱动电路尽量靠近印制板边，让其尽快离开印制板。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射;4.闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端;5.印制板尽量使用45度走线而不用90度折5.印制板尽量使用45度走线而不用90度折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。6.时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。7.元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短。8.任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量最小。9.每个集成电路要加一个去耦电容。每个电解9.每个集成电路要加一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容10.PCB板的地层与机壳金属要进行良好接触,即要求有大的接地面积;11.对于电源摸拟地与数字地一定要分离,不要相混合.电源地与数字地之间通过一个桥接点相连接.12.PCB板上要避免长的信号走线,如不可达到,对于长的信号线要用地线包夹进行布线走,对于信号到输出端口要串磁珠和加电容进行滤波处理加电容进行滤波处理.谢谢谢谢谢谢谢谢! ! ! !
