三种EMC主要测试项目测试方法分享

Colbie

三种EMC主要测试项目测试方法分享

5 X& Q  j- ]" l# K: Y* ^' S2 @
2 B" A9 @7 K3 H' h5 a) u, i

第一篇：传导发射(Conducted Emission)
传导发射（Conducted Emission）测试，通常也会被成为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示，灯具中的插入损耗测试（直接用dB表示）也属于传导测试范畴。
' ^0 W8 x0 p" h+ q: ^4 X2 r! S1. 测试标准：有CISPR22（ITE），CISPR14-1（家电和工具），CISPR13（AV），CISPR15（灯具），CISPR11（ISM），其他产品及产品类标准都是引用以上标准的测试方法，以引用CISPR22居多。
8 `2 w4 k' s8 F" g7 U2. 测试方法：
+ o0 I- A. [, f) }" d1) 仪器和设备：接收机、LISN（线路阻抗稳定网络，或叫AMN人工电源网络）、模拟手、被动电压探头、电流探头（与电流探头配合使用的CDN，容性电压探头）、DIA（断续干扰分析仪，用于测试CISPR14-1中的断续干扰）、测插入损耗的一整套设备等，当然，PC也不可少，DIA需要遵循CISPR16-1-1的要求，其他辅助设备需要遵循CISPR16-1-2的要求。
3 `3 [2 e" K/ B3 W1 G- z, r4 j2) 测试布置：分台式与落地式，台式设备离LISN 80cm，离接地平板40cm（这里的接地平板可以是水平接地板，也可以是屏蔽室的垂直接地内墙），落地式设备离接地平板距离随不同标准有不同的偏差允许，CISPR14-1,15里面是10cm +/- 25%，13里面是up to 12mm，22里面是up to 15cm, 11里没有明确距离，只说了需要与接地板用绝缘材料隔开。辅助设备的布置也随测试标准的不同有出入，CISPR22中辅助设备离主设备10cm，相互之间的互联线至少离接地平板40cm。手持II类设备需要包模拟手。CISPR15中自镇流荧光灯需要罩在一个辅助锥形金属罩里。
3) 测试频段：大多是150kHz-30MHz，CISPR15是例外（骚扰电压9kHz-30MHz，插入损耗150kHz-1,605kHz）。
4) 测试限值：随不同标准，不同的产品分类（Group 1/2, Class A/B）而限值不同。
; Y1 q0 c5 H; `: O$ T5) 测试过程：
a) 交/直流电源端骚扰电压：这个最常见，将电源插头连到LISN上，接收机RF输入连到LISN的RF输出（可能中间会插入RF衰减器或脉冲限幅器），切换LISN的L/N开关来选择测试电源线的对地共模骚扰电压。
b) 断续干扰：CISPR14-1及一些引用CISPR14-1的标准有要求。通常使用断续干扰分析仪，配合LISN测量。标准也允许用示波器与接收机的组合来替代。示波器观察骚扰持续时间，接收机观察骚扰电平幅度。
' C' ~$ h' z2 Mc) 负载端骚扰电压：CISPR14-1、CISPR15和CISPR11中有要求。使用被动电压探头，将需要测试的负载线绝缘剥开，直接用探头连接收机测量负载线导线端子对地的骚扰电压。补充一句，如果设备额定电流过大，没有合适的LISN可用，也可以直接用电压探头来测量电源端的骚扰电压。
d) 通讯线骚扰电压/骚扰电流：CISPR22中提及。针对不同类型的通讯线有不同的测试方法。Annex C有详细描述，Annex F有各种方法的优缺点分析。主要是依靠电流探头与CDN、150欧姆接地电阻、容性电压探头的不同组合来测试不同类型的通讯线缆，需要保证的前提是测试线缆的对地阻抗是150欧姆。结果可以直接用骚扰电流dBuA表示，也可以换算成骚扰电压dBUV表示，换算阻抗是150欧姆，也就是两者量值相差44dB。
9 S* a$ ]8 |  p7 b& \. ^- ^e) 插入损耗：CISPR15提到。使用RF正弦波发生器经过平衡/不平衡转换器、模拟灯、LISN，最后用接收机测量比较电压来得出插入损耗的数值。
3. 结果判定：这个简单，接收机检波器的测量值（QP/AV）分别与限值线比较，低于限制线PASS，高出FAIL。
% l9 p2 N! t0 O% Y1 n4. 注意事项：传导测试因为是对地的共模骚扰测量，因此关键在测试布置上，布置没问题了用接收机测就行了，而布置上的差异会导致结果的出入。悬而未决的问题：接收机RF输入端脉冲限幅器的使用：有些测试机构使用，保护接收机；有些抵制，认为限幅器中包含非线性元件对脉冲进行限幅，导致互调失真及产生谐波形式的骚扰而影响测试结果。个人意见尽量不要使用，虽然没有进行过实际比对。

' A: L! E" S( e* m' h
' t  q) r) g& H6 C

第二篇：辐射发射（Radiated Emission）
5 G/ r$ [1 h; Y! [$ K" S辐射发射（Radiated Emission）测试，是测量EUT通过空间传播的辐射骚扰场强。可以分为磁场辐射、电场辐射，前者针对灯具和电磁炉，后者则应用普遍。另外，家电和电动工具、AV产品的辅助设备有功率辐射的要求（称为骚扰功率）。
1. 测试标准
a) 电场辐射：CISPR22，CISPR13，CISPR11，CISPR14-1（特定类别的玩具）；
- r7 ?& m: _$ o" {! ]' Sb) 磁场辐射：CISPR15（工作电流频率超过100Hz的灯具），CISPR11（电磁炉）；
c) 骚扰功率：CISPR14-1（工作频率不超过9kHz的一部分设备除外），CISPR13（只对辅助设备）。
2.测试方法
" U  r+ }) \! J. V1)仪器和设备：
a) 电场辐射：接收机（1G以下）、频谱仪（1G以上）、电波暗室、天线（1G以下一般用双锥和对数周期的组合或用宽带复合天线，1G以上喇叭天线）；
3 U% t  {7 u& ~' z% U; j1 \7 b( Jb) 磁场辐射：接收机、三环天线或单小环远天线；
9 T! I% ~0 v6 C8 G1 e, bc) 骚扰功率：接收机、功率吸收钳。
接收机遵循CISPR16-1-1的要求，天线、场地遵循CISPR16-1-4的要求，吸收钳遵循CISPR16-1-3的要求。
2)测试布置：
a)电场辐射：也是分台式与落地式，与传导发射相同（因为辐射发射结果与产品布置的关系尤为密切，因此需要严格按照标准布置包括产品、辅助设备、所有电缆在内的受试样品）；
& L$ {. D: T) n* ]3 O+ E; hb)磁场辐射：不同尺寸的三环天线对能够测试的EUT最大尺寸是有限制的，以2m直径的环形三环天线为例，长度小于1.6m的EUT能够放在三环天线中心测试；在CISPR11中，超过1.6m的电磁炉用0.6m直径的单环远天线在3m外测量，最低高度1m；
  m/ P5 |2 _/ E. ac)骚扰功率：分台式与落地式，台式设备放在0.8m的非金属桌子上，离其他金属物体至少0.8m（通常是屏蔽室的金属内墙，这个距离要求在CISPR14-1中是至少0.4m）；落地式设备放在0.1m的非金属支撑上；被测线缆（LUT）布置在高0.8m、长6m的功率吸收钳导轨上
3)测试频段：电场辐射一般是30MHz-1GHz（有些产品需要测超过1G，根据具体标准的规定），磁场9kHz-30MHz，骚扰功率30-300MHz。
2 E3 y2 B. [6 T) M/ J- w, J4)测试限值：随不同标准，场地是3m、10m或其他尺寸，不同的产品分类（Group 1/2, Class A/B）而限值不同。
5)测试过程：
5 T7 @. o! h2 N0 h$ h* ~% A2 p% y1 |a)30MHz-1GHz电场辐射：在半电波暗室中进行，EUT随转台360度转动，天线在1-4m高度上下升降，寻找辐射最大值。结果用QP值表示。垂直、水平两种天线极化方向都测；
. {$ U- J. }8 G  i5 r9 r( b* [' jb)大于1G的电场辐射：工作频率超过108MHz的ITE设备、超过400MHz的ISM设备需要测试，是在3m场地，使用频谱仪测。ITE设备测试方法基本同30MHz-1GHz，结果用Peak与AV值表示。ISM的产品有点不同，需要在全电波暗室中测，天线同产品同高度，不升降，转台仍然转动以寻找辐射最大值；
c)替代法：采用ERP（有效发射功率）来代替，再换算成场强数值。这个在RF测试中经常用到，常规EMC很少使用。替代法测试的目的是测试EUT的壳体辐射，需要拆除所有可拆卸电缆，不可拆卸的电缆上套铁氧体磁环。首先用天线A和接收机测量出EUT的最大骚扰值，然后用天线B替代EUT，调节信号发生器输出功率，直至测量接收机达到同样的值。记录替代天线B的输入端功率，即为EUT的壳体辐射功率。天线的选则根据测试频率来定；
d)磁场辐射：采用三环天线的磁场辐射测试没啥好说的，样品放置在天线中心，X/Y/Z三个方向各测一组磁场辐射的结果。采用单小环天线时，天线垂直地面放置，最低部分高于地面1m，因为是近场测量，又考虑到了地面的反射，测量所得的值反映了EUT的水平和垂直的磁场分量；
e)骚扰功率：对设备的所有长度超过25cm的电缆（也包括辅助设备的线缆）都需进行。因为在30-300MHz内不同频点的骚扰在被测线缆中呈驻波形式分布。因此在测量中需要沿导轨拉功率吸收钳以寻找每个终测频点骚扰功率最大的位置（大致在离设备半波长的距离处）。
1 I' H) o; v7 p& y0 c% S) ^3.结果判定：仍然是与限值线比较。低于PASS，高出FAIL。
# X2 G. T8 M  ]1 U4.注意事项：测试布置仍然是测试最需要的环节。另外，因为是高频测试，场地、设备等都是很重要的会影响最终结果的因素。

( q  P! V* G# T4 B; C8 Y& R

第三篇：谐波电流（HARMonic Current）
谐波电流（Harmonic Current）测试主要测量EUT工作时注入到电网中的谐波。
3 p1 y( r, K; K2 S3 y" J1.测试标准：在低压供电设备范畴内，涉及到的产品标准有
IEC 61000-3-2（额定电流小于16A）；
0 |2 S' Q2 }+ N3 UIEC 61000-3-4（额定电流大于16A）；
# X" J: C# y& A) tIEC 61000-3-12（额定电流大于16A小于75A）。
对应的EN标准中只有EN 61000-3-2和EN 61000-3-12列在了欧盟EMC协调标准的官方公报（EU OJ）中。因此对于大于75A的设备没有相应的协调标准。以下的讨论基于61000-3-2和61000-3-12（简称-3-2和-3-12）。而涉及到测试方法的基础标准为IEC 61000-4-7，目前为止有两个版本，1991版和2002版
  f5 X* w# C6 [2.测试方法：
1)仪器和设备：谐波分析仪，纯净AC电源
& _8 n$ Y' E( p; U2)测试布置：没什么讲究
3)测试频段：2次至40次谐波，即100Hz-2kHz
: \# }% \! \: k' Z# x: }2 [7 J4)测试限值：-3-2中根据产品的分类Class A/B/C/D有不同限值；-3-12中基于不同的短路比（Rsce）有不同限值。
- [' c4 V; U  w5 C5)控制方法：
谐波标准不同与其他标准，它对产品控制方法的设计有所要求。在-3-2中，对供电电源进行非对称控制及半波整流是不允许的，除非满足下列条件之一：是检测不安全状况唯一可用方法、被控制部分功率小于等于100W、被控制设备是两芯软线供电并且短时使用；在-3-12中，只允许使用对称控制方法，针对发热元件的对称控制方法只能用于专业设备中，并且前提是该专业设备的主要目的不是用于加热。
6)测试过程：
根据-3-2：首先确定设备的分类Class A/B/C/D，在谐波分析软件中选择分类，设定测量时间（测量时间需要足够长以满足测试可重复性的要求，一般默认是2.5min）。设备工作模式的选择首先参照附录C，如果在附录C中没有列出，那么选择合适的工作方式使之产生最大谐波电流。谐波分析软件会根据采样电流算出各次谐波电流的大小，并与限值比较得出测试结果。
/ Q3 @+ F, e7 H  M4 h根据-3-12：首先假定设备最小短路比（Minimum Rsce）为33，然后根据不同设备类型（单相、平衡三相等）选择限值与实际测量得到的设备产生的各次谐波电流、总谐波畸变（THD）、加权谐波畸变（PWHD）几个参数作比较，若设备产生的这些参数满足短路比33条件下的限值，那OK，厂家可以在说明书中宣称“Equipment complying with IEC 61000-3-12”，可以不受限制的连入供电系统；如果设备产生的几种参数超过短路比33条件下的限值，那么可以根据测量得到的值，并参考其他更高短路比（66，120或更大等）的限值，重新确定设备的最小短路比，根据新的最小短路比，结合设备的额定电流，可以算出所接入电网需要的最小短路容量（Ssc），厂家需要在说明书中指出需要用户向供电部门确认设备所接入的电网拥有超过该短路容量的能力。-3-2附录C中的设备工作模式要求同样适用于-3-12。

gaoxings

楼主分享的项目测试方法确实很实用。

duzz001

学习了，确实不错