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1、EMS Series Introduction,电磁耐受量测技术,PCEG電子R/D Lab agency 戴林軍 2004年4月6日,定义: 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设备构成不 能承受的电磁扰动能力 Electromagnetic Compatibility(EMC):Ability to operate in,and not overly contribute to,an environment of electromagnetic radiation 1 系统产生的电磁扰动的程度低于一定的标准要求,不至于妨碍其它电器 设备的正常工作; 2 系统具有一定的固有抗
2、电磁扰动的能力,在不超过标准要求的电磁扰动 的环境下正常工作. Electromagnetic Interference(EMI):Electromagnetic energy emanating from one device which causes another device to have degraded performance Electromagnetic Susceptibility(EMS):Tolerance in the presence of electromagnetic energy (performance degradation due to electrom
3、agnetic energy) EMC=EMI+EMS,基本概念,电磁环境,为什么要进行EMS抗扰度测试？ 日常生活现象： 1 DVD播放时电视显示出现雪花点或抖动！ 2 在网吧手机没有信号了！ 3 手按键盘时显示器显示不稳定！ 4 手握黑白电视天线接收效果更清晰！,为什么要进行EMS抗扰度测试？ 军事卫星通讯现象： 1 近期太阳黑子活动造成某些地区卫星通讯中断！ 2 电磁波干扰雷达系统！ 3 航天器受雷击波的影响！,电磁环境,电磁环境,抗扰度测试,抗扰度测试,ITE : Information Technology Equipment,资讯类产品测试项目,By test items,测试项目
4、之定义 测试标准 试验信号特性 测试架构 测试程序 测试结果之不确定因素,(一） Electrostatic Discharge EN61000-4-2,ESD,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,Electrostatic Discharge 静电放电 Purpose: To evaluate the immunity ability for equipment subjected to Static discharge 模拟设备在正常使用过程中对静电的抗扰动能力.,*具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起电荷转移 *静电的基本物理特性为：吸引或排斥
5、，与大地有电位差，会产生放电电流。 *静电放电产生的电磁场幅度很大,频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏.,静电之产生,物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子核而侵入其他的原子,即造成不平衡，带上电荷.,任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。,兩絕緣體互相接觸摩擦，造成電子轉移，當兩物體又分開，電子可能不會回到原來的物體內，造成兩物體會帶正或負電,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1
6、998,在乾燥之環境下，建立起靜電電荷之機會較高，特別是當相對濕度低於35%時。當提供靜電電荷一個對地之路徑時，靜電放電(ESD)就會發生。 ESD最有機會發生之環境，像是在辦公室中，其空調系統可能將相對濕度降至35%以下。如果使用人造材質之地毯，當人體在地毯上行走之磨擦動作就會使人體帶電。典型的電壓可高達15kV。 接觸到個人電腦，就很有可能產生ESD， 因之造成其內部元件之損壞,靜電放電,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,人在地毯上走，鞋底(絕緣體)因為接觸又與地毯分開，變成帶電。 此電荷轉移至人體(導體) 。 人體接觸到金屬物質，靜電放電產生。,在絕
7、緣體中產生電荷 藉由接觸或感應之方式，此電荷轉移至導體上。 此導體接近一個金屬物體，造成靜電放電發生。,靜電放電產生,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,Human Body,vehicle,CS=up to 10000pF V up to 400kV W=approx 1600J,CS=100 to 150pF V up to 16kV W=approx 12mJ,静电负荷,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,测试等级,红色部分为为CE标准测试等级,
8、静电产生电路,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,50M ohm: 充电电阻 330 ohm : 脉冲持续时间形成电阻,ESD产生器规格,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,ESD 产生器放电回路导线一般为2m，且波形须符合规格,输出电流典型波形,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,上升时间: 脉冲首次达到10% 峰值的瞬时与随后达到 90%峰值的瞬时时间间 隔,ESD 特性参数,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,IEC/EN61000-4-2 19
9、98 GB17626.2 1998,放电方式,接触放电Contact discharge 对正常使用过程中人手可触摸的金属表面进行放电。先枪头垂直接触金属表面，再实施放电，对未特殊说明之表面金属绝缘烤漆部分，应先用尖头戳穿烤漆。 空气放电Air discharge 对非金属表面，缝隙进行放电。先触发放电开关，再快速靠近并触及待测部位后移开重新触发。,测试场地要求,接地参考平面，最小厚度0.25mm（铜或铝）,其他金属材料至少0.65mm最小尺寸1 m*m,实际尺寸取决于受试设备大小，每边至少伸出受试设备或耦合板0.5m,并与保护接地相连。 受试设备与实验室墙壁和其他金属性结构之间最小距离 1m
10、。 不容许受试设备不容许有其他附加的接地连接线 耦合板应采用和接地参考平面相同的金属和厚度，且每端经过一470 K ohm电阻与接地参考平面连接。电阻能耐受放电电压且具有良好绝缘和防止电荷积累，避免对接地参考平面短路。,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,环境条件,气候条件 空气放电试验，气候条件应在下述范围内： -环境温度： 15度35度 -相对湿度： 30%60% -大气压强： 86 k Pa 106 k Pa 电磁环境 实验室的电磁环境不应影响实验结果。,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,桌上型设备测试架构,IEC
11、/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,落地型设备测试例,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,受试设备与电缆用厚度约0.1m的绝缘支架与接地参考平面隔开,施加於EUT在正常使用时時，人接触得到的位置及表面 可使用20次/sec功能，来预先选择测点 在预选点上，施加至少10次单点放电，间隔约1秒 接触放电前，须先將放电头接触EUT,有烤漆处须用尖头戳 穿烤漆层，再放电测试 空气放电时，使用圆形放电头，触发开关后，以尽快速度接触EUT ESD放电枪应与EUT保持至少0.2m距离 对垂直和水平耦合板放电采用接触放电,EUT 的放电实施,I
12、EC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,测试结果判定,试验结果按受试设备的运行条件和功能规范 进行如下分类： A 在技术要求限值内的性能正常 B 功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复 C 功能或性能暂时降低或丧失，但要求操作人 员干预或系统复位 D 因设备（元件）或软件的损坏或数据丢失而 造成不能自行恢复至正常状态的功能降低或 丧失,此结果判定等级适用于EMS所有项目测试结果判定！,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,测量结果不确定因素,静电发生器的特性，精度（电压，电流，波形） 环境湿度/温度，特别是对空气放电的影响 测试的
13、设置，EUT的摆放位置 放电枪操作的姿试，测试的选点,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,IEC/EN61000-4-2 1998 GB17626.2 1998,图例,（二） Radiation Susceptibility EN61000-4-3,RS 电磁耐受测试,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,Radiation Susceptibility test(RS) 验证电气,电子设备的电磁场辐射抗扰度测试,模拟各种辐射干扰源 手持式无线电收发机 无线广播电台 电视发讯器 汽车无线电发讯器 各种工业电磁干扰源,频
14、率范围：80MHz1000MHz,实验等级,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,测试设备,无响室(Anechoic Chamber)： 具有合适的尺寸,能维持相对受试设备有足够维持标准场强，裝上的 吸收材料可衰减內部反射 EMI滤波器： 在连接线路上，不产生振荡效应 RF信号产生器： 能涵盖要测试的频率，振幅被1KHz正弦波调制至80%，具有自 动扫描能力(1.5-3decade/s)，使用低通或帶通滤波器以解決監 視(接收)信号装置，受谐波干扰问题,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,功率放大器： 放大信号以
15、驱动天线至需求的场强等级，放大器产生的谐波和失真电平比载波电平至少低15dB. 场强产生用天线： 双椎形天线(20MHz 300MHz) 对数形天线(80MHz1000MHz) 场强监测用天线： 0.1m長度以下的双极式天线,具有足够抗扰度能力 附属装置： 记录功率等级，用于记录试验规定场强所需功率电平和控制产生试验场强的电平,测试设备,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,测试设置,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,75%以上(12点)的振幅值为额定值的 -0dB至6dB之间,场均匀区域,IEC/EN6100
16、0-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,场校正,1 将探头置于16点场均匀区域内任一点(如上页) 2 向天线馈入能发送3V/m至10V/m场强的正向功率,并记录 功率和场强 3 用同样发射功率,测量并记录其它15点之场强 4 分析16点的结果,剔除25%偏差较大的数据(16中之4点) 5 保留点的场强应在+3dB偏差之内 6 在保留点中,定出最低场强的位置做为参考(确保在-0dB+6dB 偏差之内都能满足要求) 7 从功率和场强的关系可推算出所需试验场强必须发送的功率 (如在一定点上,1 mW功率对应0.5V/m场强, 则36 mW功率能 产生3V/m场强) 8 在垂直极化和水平极化下,以不大大于起始频率10%步长重复 以上实验,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,测试设置,IEC/EN61000-4-3：1995 GB/T 17626-3:1998,实验配置,IEC/EN61000-4-3：1995 GB
