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1、EMC标准与测试1 1技术资料技术资料讲座内容n nEMC介绍n n标准与测试原理n n典型案例n nIEC60601-1-2介绍2 2技术资料技术资料什么是EMC3 3技术资料技术资料定义n nElectromagnetic compatibilityElectromagnetic compatibility (EMC (EMC，电磁兼容，电磁兼容): ): n nAbility to operate in, and not overly contribute to, an Ability to operate in, and not overly contribute to, an env
2、ironment of electromagnetic radiation. When this goal is met, environment of electromagnetic radiation. When this goal is met, all electronic equipments operate correctly in one another s all electronic equipments operate correctly in one another s presence.presence.n nElectromagnetic interferenceEl
3、ectromagnetic interference (EMI (EMI，电磁骚扰，电磁骚扰): ): n nElectromagnetic energy emanating from one device causing Electromagnetic energy emanating from one device causing degraded performance in another.degraded performance in another.n nElectromagneticElectromagnetic immunity, or immunity, or suscept
4、ibilitysusceptibility (EMS (EMS，电磁，电磁抗扰抗扰): ): n nTolerance of the presence of electromagnetic energy.Tolerance of the presence of electromagnetic energy.4 4技术资料技术资料定义nEMC：Electromagnetic Compatibility The capability of electrical and electronic systems, equipment, and devices to operate in their in
5、tended electromagnetic environment within a defined margin of safety, at the specified level of performance, without suffering or causing unacceptable degradation as a result of electromagnetic interference.5 5技术资料技术资料EMC概述n nEMC=EMI+EMSEMC=EMI+EMSn n传导：通过电源网络、信号线等。传导：通过电源网络、信号线等。n n辐射：通过空间电磁波。辐射：通过
6、空间电磁波。6 6技术资料技术资料EMC概述nEMISSION（EMI）：）：nEN 55011 RF Emission; Radiated（辐射发射）nEN 55011 RF Emission; Conducted（传导发射）nEN 61000-3-2 harmonic currents emissions （谐波）（谐波）nEN 61000-3-3 voltage fluctuations and flicker （电压波动和闪烁）（电压波动和闪烁）nIMMUNITY（EMS）nEN 61000-4-2 Electrostatic Discharge (ESD，静电放电）nEN 61000
7、-4-3 Radiated, radio-frequency, electromagnetic field (RS，辐射抗扰）nEN 61000-4-4 Electrical fast transient/burst (EFT/B，电快速脉冲串）nEN 61000-4-5 Surge （浪涌）（浪涌）nEN 61000-4-6 conducted disturbances, induced by radio-freqency fields （传导（传导抗扰）抗扰）nEN 61000-4-8 Power frequency magnetic field （工频磁场）nEN 61000-4-11
8、Voltage dips, short interruptions and voltage variations（电压跌落、中断和电压变化） 7 7技术资料技术资料医疗电子的EMCn n产品标准：EN60601-1-2:2001n n产品标准引用基础标准n n取代EN60601-1-2:1993n n过渡期：2004年11月n n起草中的国标，基本等同采用EN60601-1-2:2001n nFDA的需求基本等同于EN60601-1-2:20018 8技术资料技术资料发射nEN 55011 RF Emission; Radiated（辐射发射）nEN 55011 RF Emission; Co
9、nducted（传导发射）9 9技术资料技术资料产品分类n n分类依据：使用场地和预期用途。分类依据：使用场地和预期用途。n nEN55011EN55011分类：分类：n nCLASS ACLASS A：不直接连接到公用和住宅电网（工业）：不直接连接到公用和住宅电网（工业）n nCLASS BCLASS B：直接连接到公用和住宅电网（家用）：直接连接到公用和住宅电网（家用）n nGROUP1GROUP1：不直接利用电磁能量，如监护仪。：不直接利用电磁能量，如监护仪。n nGROUP2GROUP2：直接利用电磁能量，如高频熔炉等。：直接利用电磁能量，如高频熔炉等。n n我公司产品：我公司产品：n
10、 n目前：目前：CLASS A GROUP1CLASS A GROUP1（超声：（超声：CLASS BCLASS B）n n趋势：趋势：CLASS B GROUP1CLASS B GROUP1n n限值：限值：CLASS B=CLASS A-10dBCLASS B=CLASS A-10dB1010技术资料技术资料EMISSIONS LIMITS1111技术资料技术资料检波方式nPeak detector（峰值）（峰值）nQuasi-Peak detector（准峰值）（准峰值）nAverage detector（平均值）（平均值）n对于连续波，三个测量值相同。对于连续波，三个测量值相同。n时钟
11、谐波。n对于一定重复频率的脉冲，峰值准峰值和平均值n电源开关电路的振铃，继电器接点，电机等。n注意：均为包络检波1212技术资料技术资料测量评判程序1313技术资料技术资料辐射发射1414技术资料技术资料测试Set-up1515技术资料技术资料为什么要升降？1616技术资料技术资料辐射测试10m开阔场1717技术资料技术资料辐射测试3m暗室1818技术资料技术资料测试规格EN 55011:1998 Class A Group 1FREQUENCY (MHz)dBuV/ (at 3m)30-23050230-1000571919技术资料技术资料实际扫描图2020技术资料技术资料宽带噪声n n来源
12、：来源：n n开关电源开关电源n nDC/DCDC/DC振铃振铃n n数据线数据线n n特征：特征：n n山丘形山丘形n n随测量带宽的减小，读数减小随测量带宽的减小，读数减小n n准峰值较峰值低准峰值较峰值低n n实例：见上图。实例：见上图。2121技术资料技术资料窄带噪声n n来源：n n时钟及谐波时钟及谐波n n高频振荡器、发射电路高频振荡器、发射电路n n特征：n n细长形状细长形状n n不随测量带宽而变不随测量带宽而变n n峰值准峰值平均值峰值准峰值平均值n n实例：见上图2222技术资料技术资料6dB原则n n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
13、。n n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。n nC=(A2 +B2 )2323技术资料技术资料80/80原则n n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。n n测试不确定度：+/-45dB（信华，80%置信度）n n测试余量：建议大于4dB2424技术资料技术资料辐射预测试近场探头2525技术资料技术资料典型案例n nDA8K MASIMO血氧DC/DC板整流二极管开关振铃引起38MHZ宽带噪声超标。n n主控板晶振布局靠近接插件，引起辐射扩散。n n数字接口屏的时钟线处理不完善，引起辐射超标。2626技术资料技术资料相关因素n n外
14、部电缆n n时钟电路n n内部走线n n板卡安装方式，接地n n整机结构2727技术资料技术资料振铃2828技术资料技术资料传导发射2929技术资料技术资料测试set-up3030技术资料技术资料测试原理示意图3131技术资料技术资料LISN的作用n nLISN：Line Impedance Stabilization Network（线路阻抗稳定网络）， Artificial Mains Networks（人工电源网络）n n稳定相线和零线端的阻抗：50欧/50uH，提供测量基准。n n隔离外部干扰。3232技术资料技术资料LISN实物及安装3333技术资料技术资料测试规格EN 55011:
15、1998 Class A Group 1FREQUENCY (MHz)Quasi-peak(dBuV)Average(dBuV)0.15 -0.5079660.5-30.073603434技术资料技术资料整流电路中的传导发射3535技术资料技术资料LISN内部电路3636技术资料技术资料测量模型差模、共模分量都得以测量差模、共模分量都得以测量3737技术资料技术资料共模形态的传导发射3838技术资料技术资料共模电感注意：减小共模电感的分布电容！采用多段工艺注意：减小共模电感的分布电容！采用多段工艺3939技术资料技术资料典型的电源滤波器X X电容、电容、Y Y电容、共模扼流圈、电容、共模扼流圈
16、、PEPE电感电感4040技术资料技术资料扫描曲线4141技术资料技术资料典型案例n nNECLLCOR血氧板DC/DC转接板整流二极管振铃引起传导超标：16MHZ。n n共模电感分布电容过大，DA8K电源板传导余量不够。4242技术资料技术资料相关因素n n整机功耗n n供电电压n nAC/DC变换器n n整机各处的DC/DC变换器n n电池充电电路4343技术资料技术资料发射nEN 61000-3-2 harmonic currents emissions （谐波）（谐波）nEN 61000-3-3 voltage fluctuations and flicker （电压波动和闪烁）（电压
17、波动和闪烁）4444技术资料技术资料Harmonic：谐波电流4545技术资料技术资料起源4646技术资料技术资料测试原理4747技术资料技术资料测试规格Basic Standard:EN 61000-3-2:1995LIMITS FOR CLASS A EQUIPMENTHARMONICS ORDER NMAX PEMISSIBLE HARMONICS CURRENT AODD HARMONICS32.3051.1470.7790.40110.33130.2115=n=390.15x15/nEven harmonics2 1.084 0.436 0.308=n=400.23x8/n4848技
18、术资料技术资料voltage fluctuations and flicker （电压波动和闪烁）4949技术资料技术资料测试规格Basic Standard:EN 61000-3-3:1995TEST ITEMLIMITNOTEPst 1.0Pst means short-term flicker indicatorPIt0.65PIt means long-term flicker indicatorTdt (ms)200Tdt means maximum time that dt exceeds 3%Dmax (%)4%dmax means maximum relative voltag
19、e change.Dc (%)3%dc means maximum relative steady-state voltage change5050技术资料技术资料抗扰度测试nEN 61000-4-2 Electrostatic Discharge (ESD，静电放电）nEN 61000-4-3 Radiated, radio-frequency, electromagnetic field (RS，辐射抗扰）nEN 61000-4-4 Electrical fast transient/burst (EFT/B，电快速脉冲串）nEN 61000-4-5 Surge （浪涌）（浪涌）nEN 6
20、1000-4-6 conducted disturbances, induced by radio-freqency fields （传导抗扰）（传导抗扰）nEN 61000-4-8 Power frequency magnetic field （工频磁场）nEN 61000-4-11 Voltage dips, short interruptions and voltage variations（电压跌落、中断和电压变化） 5151技术资料技术资料ESD：静电放电5252技术资料技术资料实际应用中的ESD现象电流回流路径为分布电容5353技术资料技术资料测试set-up5454技术资料技术资
21、料测试set-up5555技术资料技术资料放电电流波形30A30A尖峰电流流过尖峰电流流过CPUCPU部分的地线！部分的地线！5656技术资料技术资料静电发生器等效电路5757技术资料技术资料人体模型半导体器件手册给出的半导体器件手册给出的ESDESD保护等级通常基于人体模型。保护等级通常基于人体模型。5858技术资料技术资料测试方法n n接触放电接触放电n n可触及部位，如螺钉，金属板可触及部位，如螺钉，金属板n n+/-2KV+/-2KV，+/4KV+/4KV， +/6KV+/6KV依次测试依次测试n n尖头尖头n n空气放电空气放电n n不可直接触及部位，如塑料外壳的缝隙、插座孔等不可直
22、接触及部位，如塑料外壳的缝隙、插座孔等n n+/-2KV+/-2KV，+/4KV+/4KV， +/8KV+/8KV依次测试依次测试n n圆头圆头n n耦合板放电耦合板放电n n垂直耦合板（垂直耦合板（VCPVCP）、水平耦合板（）、水平耦合板（HCPHCP）n n模拟对装置附近的物体放电的影响模拟对装置附近的物体放电的影响n n电池供电设备电池供电设备n n每次放电后都必须确保电荷的泻放，如短暂接地或者通过每次放电后都必须确保电荷的泻放，如短暂接地或者通过470K470K泻放电阻。泻放电阻。5959技术资料技术资料测试规格Basic Standard:EN 61000-4-2:2001Disc
23、harge Voltage:Contact Discharge+/-2KV,+/-4kv,+/-6kV (Direct/Indirect)Air Discharge+/-2KV,+/-4kv, +/-8 kV (Direct)6060技术资料技术资料ESD与环境6161技术资料技术资料典型案例n n按键板前的铁板n n一体化参数板的血氧输入n n24C看门狗/复位电路n n5000按键板6262技术资料技术资料相关因素n n输入接口电路n n复位电路n n可编程逻辑器件n nPCB布板n nMOSFETn nPLL6363技术资料技术资料EFT/B：电快速脉冲串6464技术资料技术资料起源65
24、65技术资料技术资料测试波形实际环境中出现的脉冲频率在实际环境中出现的脉冲频率在10KHZ10KHZ1MHZ1MHZ，由于技术实现的原因，标，由于技术实现的原因，标准只规定到准只规定到5KHZ5KHZ。6666技术资料技术资料测试set-up干扰以共模的方式通过干扰以共模的方式通过33nF33nF电容引入电容引入6767技术资料技术资料测试规格Basic Standard: EN 61000-4-4:1995Test Voltage: Power Line 2 kV, I/O cable 1kV6868技术资料技术资料干扰频谱EFT/ESDEFT/ESD干扰中包含频率极高的成分干扰中包含频率极
25、高的成分6969技术资料技术资料典型案例n n可编程逻辑器件n n复位电路n n监护参数ECG、SPO2、RESP7070技术资料技术资料相关因素n n一般来说，ESD敏感部分同样EFT敏感n n接地的金属外壳，是保证EFT性能的重要一环。n n电源输入端的滤波。7171技术资料技术资料RS：辐射抗扰7272技术资料技术资料实际环境中的辐射干扰7373技术资料技术资料测试set-up7474技术资料技术资料实际场地7575技术资料技术资料测试规格Basic Standard: EN 61000-4-3:2001Frequency Range: 80 MHz - 2500 MHzField St
26、rength: 3 V/mModulation: 2HZ Sine Wave, 80%, AM ModulationDwell time3s7676技术资料技术资料调制医疗电子产品的调制频率规定为医疗电子产品的调制频率规定为2Hz2Hz7777技术资料技术资料SURGE：浪涌（雷击）7878技术资料技术资料同步叠加7979技术资料技术资料测试原理8080技术资料技术资料测试波形8181技术资料技术资料测试原理8282技术资料技术资料测试规格Basic Standard EN 61000-4-5:1995Test Voltage1 kV differential mode2 kV common
27、mode8383技术资料技术资料CS：传导抗扰8484技术资料技术资料测试set-up8585技术资料技术资料EM-clamp用于测试信号线、病人导联与电缆用于测试信号线、病人导联与电缆8686技术资料技术资料测试规格Basic Standard: EN 61000-4-6:2001Frequency Range:0.15 MHz - 80 MHzField Strength: 3VModulation: 2Hz Sine Wave, 80%, AM ModulationCoupled Cable:Power Mains, I/O linesDwell time3s8787技术资料技术资料典型
28、案例n n血氧探头脱落检测电路CPU8888技术资料技术资料PFMS：工频磁场8989技术资料技术资料测试原理9090技术资料技术资料测试set-up9191技术资料技术资料测试规格Basic Standard:EN 61000-4-8:2001Frequency Range:50Hz, 60HzField Strength: 3 A/m9292技术资料技术资料相关因素n nCRT显示：抖动n n电感或变压器：受工频磁场影响，引入干扰。9393技术资料技术资料DIP：电源跌落与中断：电源跌落与中断9494技术资料技术资料跌落9595技术资料技术资料中断9696技术资料技术资料变化（sag）9797技术资料技术资料测试规格Basic Standard: EN 61000-4-11 :1994Voltage test level% UrVoltage dip% UrDuration Periods950.54060570302529559898技术资料技术资料下一节：IEC60601-1-29999技术资料技术资料
