電磁兼容EMC基礎(chǔ),看這篇就夠了!
1、電磁兼容性
電子設(shè)備受電磁騷擾的影響而出現(xiàn)故障或性能降級,就稱為設(shè)備對電磁騷擾敏感。如何在設(shè)備與電磁環(huán)境之間尋求一種協(xié)調(diào)的關(guān)系和共存的條件,這就是電磁兼容性技術(shù)。
2、電磁兼容常用專業(yè)術(shù)語
電磁兼容性 EMC
設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài),即該設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致不允許的降級;也不會使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致不允許的降級。
電磁干擾EMI
電磁騷擾導(dǎo)致電子設(shè)備相互影響,并引起不良后果的一種電磁現(xiàn)象。
輻射發(fā)射RE (Radiated Emission)
通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量。
傳導(dǎo)發(fā)射CE (Conducted Emission)
沿電源或信號線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射。
電磁敏感性 EMS(Electromagnetic Susceptibility)
設(shè)備暴露在電磁環(huán)境下所呈現(xiàn)的不希望有的響應(yīng)程度。即設(shè)備對周圍電磁環(huán)境敏感程度的度量。電磁敏感意味著電磁環(huán)境已經(jīng)造成設(shè)備性能的降低。
輻射敏感度RS(Radiated Susceptibility)
對造成設(shè)備性能降級的輻射騷擾場的度量。
傳導(dǎo)敏感度CS(Conducted Susceptibility)
當(dāng)引起設(shè)備性能降級時,對從傳導(dǎo)方式引入的騷擾信號電流或電壓的度量。
輻射發(fā)射RE (Radiated Emission)
通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量。
傳導(dǎo)發(fā)射CE (Conducted Emission)
沿電源或信號線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射。
電磁敏感性 EMS(Electromagnetic Susceptibility)
設(shè)備暴露在電磁環(huán)境下所呈現(xiàn)的不希望有的響應(yīng)程度。即設(shè)備對周圍電磁環(huán)境敏感程度的度量。電磁敏感意味著電磁環(huán)境已經(jīng)造成設(shè)備性能的降低。
輻射敏感度RS(Radiated Susceptibility)
對造成設(shè)備性能降級的輻射騷擾場的度量。
傳導(dǎo)敏感度CS(Conducted Susceptibility)
當(dāng)引起設(shè)備性能降級時,對從傳導(dǎo)方式引入的騷擾信號電流或電壓的度量。
2、電磁騷擾與電磁干擾
電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備性能降低或?qū)τ猩镔|(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。由機電或其他人為裝置產(chǎn)生的電磁騷擾,稱為人為騷擾;來源于自然現(xiàn)象的電磁騷擾,稱為自然騷擾。
電磁干擾則是指由電磁騷擾引起的設(shè)備或傳輸通道性能的下降。
所以騷擾和干擾的含義是不同的。從概念上講,騷擾是一種電磁能量,干擾是騷擾產(chǎn)生的結(jié)果或后果。
電磁干擾產(chǎn)生于騷擾源;大量騷擾源的存在造成電磁環(huán)境污染,導(dǎo)致電磁兼容性問題尖銳化。主要表現(xiàn)在:
同時工作的電子設(shè)備的總數(shù)在增長,電子設(shè)備的數(shù)量每4~5年增加一倍;
發(fā)射機的功率在增加,如某些雷達的發(fā)射脈沖功率達幾十甚至幾百兆瓦;
許多無線電頻段嚴重超載,以致對不同類型的電子設(shè)備不得不多次反復(fù)使用同一頻段;
電子設(shè)備在運行時產(chǎn)生的電磁騷擾電平不斷提高。如某些醫(yī)療設(shè)備運行時產(chǎn)生的干擾電平可達每米幾百伏。
電磁騷擾只有在影響敏感設(shè)備正常工作時,才構(gòu)成電磁干擾。電磁干擾指的是能引起性能降低的后果。電磁騷擾指的是能引起這種性能降低的客觀現(xiàn)象??偨Y(jié):電磁騷擾是原因,電磁干擾是結(jié)果。
電磁騷擾僅僅是電磁現(xiàn)象,即客觀存在的一種物理現(xiàn)象,它可能引起降級或損害,但不一定已經(jīng)形成后果。而電磁干擾則是電磁騷擾引起的后果。
電磁騷擾出現(xiàn)什么樣的場合,又是怎么產(chǎn)生的。
電磁騷擾通常出現(xiàn)的場合如下:高速數(shù)字信號線路、開關(guān)電路、脈沖發(fā)生電路和大功率控制電路等在極短的時間內(nèi)電壓電流急速變化的場合,所含有電感和電容的電路通斷的場合。磁場、電場、電荷等電量急速變化時,同樣產(chǎn)生電磁騷擾。
開關(guān)動作的電路中,電壓/電流的增大或衰減時間t越短,則噪聲的帶寬越寬;急速變化的電壓V及電流I的幅值越大,則噪聲的幅度越大。
特別是在電感性負載的電路中,電路從通轉(zhuǎn)換成斷的瞬間,容易產(chǎn)生斷續(xù)的電磁干擾。
噪聲波形由小逐漸變大,這對應(yīng)了開關(guān)觸點之間的距離由小到大的過程。
在電路中,直流電壓VD在L和R串聯(lián)的負載上產(chǎn)生電流I時,開關(guān)S從通轉(zhuǎn)換成斷的瞬間,在L兩端產(chǎn)生比VD大數(shù)十倍、有時上百倍的極性相反的尖峰電壓(稱為電感反沖電壓)。
當(dāng)L兩端有寄生電容C0時,會有以下現(xiàn)象:
當(dāng)C0=100pF時,產(chǎn)生約 - 848V,225kHZ的振蕩;
當(dāng)C0可以忽略時,將到達 - 6000V;
寄生電容越大,電感兩端的電壓越低,振蕩頻率也越低。
實際電路中,即使在電感L兩端連接電容器,因為電容器引線電感的影響,不會得到電容器的最正確效果,衰減振動波形的下降部分dυ/dt變大,剩下高頻部分。
電容器必須是耐高壓的,否則有可能被破壞。利用鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生的高壓點燃日光燈的電路。它所產(chǎn)生的振蕩高壓一旦傳入其他電器設(shè)備,舊會成為騷擾。
3、電磁干擾三要素
騷擾源、敏感設(shè)備、耦合路徑。
電磁騷擾源,指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設(shè)備或自然現(xiàn)象;
耦合途徑或稱耦合通道,指把能量從騷擾源耦合到敏感設(shè)備上,并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的媒介;
敏感設(shè)備,指對電磁騷擾產(chǎn)生響應(yīng)的設(shè)備。
電磁兼容三要素在電磁兼容的分析中缺一不可,缺少任一要素,電磁干擾的過程都不會發(fā)生,對于我們厘清復(fù)雜系統(tǒng)的電磁干擾問題非常有幫助。在電源來說,通常在系統(tǒng)中承擔(dān)干擾源的角色,我們通常會從前兩個因素的角度來改善系統(tǒng)中電源對外部器件或系統(tǒng)的干擾。
4、電磁兼容標準分類
電磁兼容標準可以分為:基礎(chǔ)標準、通用標準、產(chǎn)品類標準和專用標準。
基礎(chǔ)標準是制訂其他EMC標準的基礎(chǔ),它描述了EMC現(xiàn)象,規(guī)定了電磁騷擾發(fā)射和抗擾度的測試方法、測試設(shè)備和布置,同時定義了試驗等級和性能判據(jù),但并不涉及到具體的產(chǎn)品。例如:IEC61000-X-X系列標準。
產(chǎn)品類標準和專用標準是針對某種產(chǎn)品系列和專用產(chǎn)品的EMC測試而制訂的。它往往引用了基礎(chǔ)標準的內(nèi)容,同時根據(jù)產(chǎn)品的特殊性對測試作出更加詳細的規(guī)定。對于騷擾發(fā)射測試,它規(guī)定了產(chǎn)品的騷擾發(fā)射限值。對于抗擾度試驗,它規(guī)定了產(chǎn)品應(yīng)該達到的試驗等級和性能判據(jù)。
5、電磁兼容標準遵循原則
專用產(chǎn)品類標準→產(chǎn)品類標準→通用標準
即一個產(chǎn)品如果有專用產(chǎn)品類標準,則他的EMC性能應(yīng)該滿足專用產(chǎn)品類標準的要求;如果沒有,則應(yīng)該采用產(chǎn)品類標準進行EMC試驗,如果沒有產(chǎn)品類標準,則用通用標準進行EMC試驗,以此類推。
6、電磁兼容測試項目:
EMI電磁兼容發(fā)射試驗:輻射發(fā)射、傳導(dǎo)發(fā)射、諧波電流、電壓閃爍等;
EMS電磁兼容抗干擾試驗:靜電、輻射抗擾度、脈沖群、浪涌、傳導(dǎo)抗擾度、工頻磁場、電壓暫降電壓變化、脈沖磁場、阻尼振蕩磁場、工頻頻率變化、振鈴波、振蕩波等。
7、常用的電磁兼容檢測標準
7.1 電磁兼容EMI基礎(chǔ)試驗標準GBT17625系列
GB 17625.1-2012 電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)
GB 17625.2-2007 電磁兼容 限值 對每相額定電流≤16A且無條件接入的設(shè)備在公用低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓變化、電壓波動和閃爍的限制
GBT 17625.7-2013 電磁兼容 限值 對額定電流≤75A且有條件接入的設(shè)備在公用低壓供電
GBT 17625.8-2015 電磁兼容 限值 每相輸入電流大于16A小于等于75A連接到公用低壓系統(tǒng)的設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流限值
GBT 17625.9-2016 電磁兼容 限值 低壓電氣設(shè)施上的信號傳輸 發(fā)射電平、頻段和電磁騷擾電平
GBZ 17625.3-2000 電磁兼容 限值 對額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動和閃爍的限制
GBZ 17625.6-2003 電磁兼容 限值 對額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制
GBZ 17625.13-2020 電磁兼容 限值 接入中壓、高壓、超高壓電力系統(tǒng)的不平衡設(shè)施發(fā)射限值的評估
GBZ 17625.14-2017 電磁兼容 限值 騷擾裝置接入低壓電力系統(tǒng)的諧波、間諧波、電壓波動和不平衡的發(fā)射限值評估
GBZ 17625.15-2017 電磁兼容 限值 低壓電網(wǎng)中分布式發(fā)電系統(tǒng)低頻電磁抗擾度和發(fā)射要求的評估
7.2 電磁兼容EMS基礎(chǔ)試驗標準GBT17626系列
GBT 17626.1-2006 電磁兼容試驗和測量技術(shù)抗擾度試驗總論
GBT 17626.2-2018 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗
GBT 17626.3-2016 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗
GBT 17626.4-2018 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
GBT 17626.5-2019 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗
GBT 17626.6-2017 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度
GBT 17626.7-2017 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、間諧波的測量和測量儀器導(dǎo)則
GBT 17626.8-2006 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 工頻磁場抗擾度試驗
GBT 17626.9-2011 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 脈沖磁場抗擾度試驗
GBT 17626.10-2017 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 阻尼振蕩磁場抗擾度試驗
GBT 17626.11-2008 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗
GBT 17626.12-2013 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 振鈴波抗擾度試驗
GBT 17626.13-2006 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗
GBT 17626.14-2005 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電壓波動抗擾度試驗
GBT 17626.15-2011 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 閃爍儀功能和設(shè)計規(guī)范
GBT 17626.16-2007 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 0Hz~150kHz共模傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗
GBT 17626.17-2005 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 直流電源輸入端口紋波抗擾度試驗
GBT 17626.18-2016 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 阻尼振蕩波抗擾度試驗
GBT 17626.20-2014 電磁兼容試驗和測量技術(shù)橫電磁波(TEM)波導(dǎo)中的發(fā)射和抗擾度試驗
GBT 17626.21-2014 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 混波室試驗方法
GBT 17626.22-2017 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 全電波暗室中的輻射發(fā)射和抗擾度測量
GBT 17626.24-2012 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) HEMP傳導(dǎo)騷擾保護裝置的試驗方法
GBT 17626.27-2006 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 三相電壓不平衡抗擾度試驗
GBT 17626.28-2006 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 工頻頻率變化抗擾度試驗
GBT 17626.29-2006 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 直流電源輸入端口電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗
GBT 17626.30-2012 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電能質(zhì)量測量方法
GBT 17626.31-2021 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 第31部分:交流電源端口寬帶傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗
GBT 17626.34-2012 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 主電源每相電流大于16A的設(shè)備的電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗
7.3 家用和電動工具
GB/T4343.1-2018 家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求 第1部分:發(fā)射
GB/T 4343.2-2020 家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求 第2部分:抗擾度
7.4 信息技術(shù)設(shè)備
GBT 9254.1-2021 信息技術(shù)設(shè)備、多媒體設(shè)備和接收機 電磁兼容 第1部分 發(fā)射要求
GBT 9254.2-2021 信息技術(shù)設(shè)備、多媒體設(shè)備和接收機 電磁兼容 第2部分:抗擾度要求
GB/T9813.1-2016 計算機通用規(guī)范 第 1 部分:臺式微型計算機
GB/T 9813.2-2016計算機通用規(guī)范 第 2 部分:便攜式微型計算機
GB/T 9813.3-2017計算機通用規(guī)范 第 3 部分:服務(wù)器
GB/T9813.4-2017計算機通用規(guī)范 第 4 部分:工業(yè)應(yīng)用微型計算機
GB/T 17618-2015 信息技術(shù)設(shè)備 抗擾度 限值和測量方法
7.5 醫(yī)療工業(yè)類
GB 4824-2019 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備 射頻騷擾特性 限值和測量方法
GBT 18268.1-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第1部分:通用要求
GBT 18268.21-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第21部分:特殊要求 無電磁兼容防護場合用敏感性試驗和測量設(shè)備的試驗配置、工作條件和性能判據(jù)
GBT 18268.22-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第22部分:特殊要求 低壓配電系統(tǒng)用便攜式試驗、測量和監(jiān)控設(shè)備的試驗配置、工作條件和性能判據(jù)
GBT 18268.23-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第23部分:特殊要求 帶集成或遠程信號調(diào)理變送器的試驗配置、工作條件和性能判據(jù)
GBT 18268.24-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第24部分:特殊要求 符合IEC 61557-8的絕緣監(jiān)控裝置和符合IEC 61557-9的絕緣故障定位設(shè)備的試驗配置、工作條件和性能判據(jù)
GBT 18268.25-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第25部分:特殊要求 接口符合IEC 61784-1,CP 3 2的現(xiàn)場裝置的試驗配置、工作條件和性能判據(jù)
GBT 18268.26-2010 測量、控制和實驗室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第26部分:特殊要求 體外診斷(IVD)醫(yī)療設(shè)備
GBT 38326-2019 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療機器人 電磁兼容 抗擾度試驗
GBT 38336-2019 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療機器人 電磁兼容 發(fā)射測試方法和限值
YY 9706.102-2021 醫(yī)用電氣設(shè)備 第1-2部分:基本安全和基本性能的通用要求 并列標準電磁兼容 要求和試驗
GB 17799.3-2012電磁兼容 通用標準 居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射
GB17799.4-2022 電磁兼容 通用標準 第 4 部分:工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射
EN 61000-6-3:2007電磁兼容(EMC)第 6-3 部分 通用標準 居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射
7.6 風(fēng)險評估
GBZ 37150-2018 電磁兼容可靠性風(fēng)險評估導(dǎo)則
GBT 38659.1-2020 電磁兼容 風(fēng)險評估 第1部分:電子電氣設(shè)備
GBT 38659.2-2021 電磁兼容 風(fēng)險評估 第2部分:電子電氣系統(tǒng)
7.7 軌道交通
GB/T24338.1-2018 軌道交通 電磁兼容 第1部分:總則
GB/T24338.3-2018 軌道交通 電磁兼容 第3-1部分:機車車輛 列車和整車
GB/T 24338.4-2018 軌道交通 電磁兼容 第3-2部分:機車車輛 設(shè)備
GB/T 24338.5-2018 軌道交通電磁兼容 第4部分:信號和通信設(shè)備的發(fā)射與抗擾度
GB/T24338.6-2018 軌道交通 電磁兼容 第5部分:地面供電設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射與抗擾度
GB/T 25119-2021 軌道交通 機車車輛電子裝置
IEC 60571:2012軌道交通 機車車輛電子裝置
EN50121-3-2:2016 軌道交通 電磁兼容 第 3-2 部分:機車車輛 設(shè)備
EN50125-3:2003軌道交通 設(shè)備環(huán)境條件 第 3 部分:信號和通信設(shè)備
EN 50121-4:2016軌道交通 電磁兼容 第 4 部分:信號和通信設(shè)備的發(fā)射與抗擾度
EN 50155:2021 軌道交通 機車車輛電子裝置
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