EMC
中文名称: 电磁兼容
英文名称: Electro Magnetic Compatibility
是指电子产品或电气设备在规定的电磁环境中,按设计要求正常工作的能力。
E MC=EMI + EMS
EMI : 电磁干扰 (Electro Magnetic Interference ) 是指 电子产品 正常运行时,不应产生超过 规定标准 所要求的电磁能量, 测试项 及相应标准 也根据产品功能、形态、应用场景的不同有所差异。
基本的EMI 测试项如下 :
1 ) 电源线传导骚扰 (CE) 测试 ( FCC 450K Hz -30MHz , CISPR 22 150K Hz - 30MHz)
2 ) 信号 传 导骚扰 (CE) 测试 ( FCC 450KHz-30MHz , CISPR 22 150K Hz - 30MHz)
3) 辐射骚扰 (RE) 测试 (30MHz-1GHz)
4 ) 谐波电流 (Harmonic) 测 试 (FCC part15 :1GH z -18GHz,EN300 328 :1GH z -12. 7 5GHz)
5) 电压波动和闪烁 (Fluctuation and Flicker) 测 试
判定等级:
EMI 一般情况 下以判定标准分为 Class A (工业级) & Class B (民用消费类) 两个等级 ;
以辐射 3m 场 测试为例:
Class A 在 30-230MHz 要求不能超过 50dB u V
在 230-1000MHz 要求不能超过 57dB u V
Class B 在 30-230MHz 要求不能超过 40dB u V
在 230-1000MHz 要求不能超过 4 7dB u V
EMS : 电磁抗扰度 (Electro Magnetic Suscepti b i lity ) 是指 在一定环境中的 电子产品 能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰 而正常运行 ,测试项及相应标准也根据产品功能、形态、应用场景的不同有所差异。
基本的EMS测试项如下 :
1) 静电放电抗扰度 (ESD)
2 ) 电快速瞬变脉冲群抗扰度 (EFT)
3 ) 浪涌 (SURGE)
4) 辐射抗扰度 (RS)
5) 传导抗扰度 (CS)
6 ) 电压跌落与中断 (DIP)
判定等级:
EMS 中按照设备 施加干扰后产品的运行转态分为 Class A ~D
以 静电测试为例:
Class A : 测试完成后 或测试中被测 设备 一直处于正常工作 ;
Class B : 测试完成或测试 中允许被测设备出现 重启 ,不需要人为干预的情况下, 可以 恢复 正常工作;
Class C : 测试完成或测试 中允许被测设备 死机 ( 或其他无法正常工作 的现象 ) ,但是 需要人为调整后可以 重启并正常工作;
Class D : 设备已损坏,无论怎样调整也无法启动。
严格程度 EMI 是 B > A , EMS 是 A > B > C > D 。
国际标准:
1, 国际电工委员为IEC
2, 国际标准华组织ISO
3, 电气电子工程师学会IEEE ,
4, 欧盟电信标准委员会ETSI ,
5, 国际无线电通信咨询委员CCIR ,
6, 国际通讯联盟ITU ,
7, 国际电工委员会IEC有以下分会进行EMC标准研究
各国产品安全和EMC认证组织
中国:CCC
中国台湾:CE
欧 州 :CE
日本:VCCI
韩国:M IC
美国: FCC
加拿大:I CES
澳洲 :C -T ick
E MC 设计中注意事项:
以 A C/DC 开关电源 传导整改为例 :
1 、 传导测试中 150KHZ-1MHz以差模 干扰 为主 , 1 MHz -5MHz 差模和共模共同起作用 , 5MHz 以 上频点 基本上是共模 干扰 ;
2 、 适当 加大X电容 可以优 化 150KHZ 频点附近 总超标的 问题。
3 、 1 MHz 以下超标 可以加大PFC输入部分的单绕组电感的电感量。
4 、 200KHz左右主要是漏感产生的尖刺;
5, 在 共模电感上并联一个几K到几十K电阻 ,对拟制 150KHZ-1MHz 频点有帮助。
6, 共模电感的两边感量不对称,可引起传导150KHZ-3MHZ超标。
7 , 20MH z 左右主要是电路开关的噪声 。
8 、在PCB设计时应将 变压器 和 共模电感 隔开一 些 以免互相干扰。
9 、三线输入的 电源设计总 将 L、N 进线接地的Y电容容量从2.2nF减小到471。
10 、对于有两级滤波的可将后级0.22uF X电容去掉 , 有时前后X电容会引起震荡。
11 、将共模电感前加一 对 小的几百uH差模电感。
12 、 1-5MHz 超标 , 对于差模干扰超标可调整X 电容量, 添加差模电感器 , 调差模电感量。
1 3 , 对于 无 Y 电容电源 , 干扰在 1M以前的共模 干扰 也非常厉害。
1 4 、绕制变压器时将所有同名端放在一边,可降低1.0MHZ-5.0MHZ传导干扰。
1 5 、对于小功率 电源 用两个差模电感,减少差模电感匝数可降低传导 1 MHZ 以下 干扰。
1 6 、加大Y电容,可降低传导中段1MHZ-5MHZ 的 共模 干扰。
1 7 、在输入端滤波电容上并联小容量高压贴片电容 , 可降低传导中段1MHZ-5MHZ干扰。
18 、在变压器初级绕组上 并 绕 一个屏蔽绕组,屏蔽绕组的一端接电源端另外一端通过一个电容接到地 ,对 高频干扰有降低作用。
19 ,通常通过 加大Y电容 容值将 传导干扰 降 下来了, 那么也可以 改变变压器绕法来改良, 如 在初次级间加多几层胶带 。
20 、将变压器电感量适当加大,可降低开关电源在半载时的传导干扰。
21 、将次级的辅助绕组用来屏蔽初级主绕组,可降低传导3-15MHZ干扰。
2 2 、在变压器的输入电压脚加一个小电容 , 可降低传导25MHZ-30MHZ干扰。
2 3 、可 在 MOS管D 端对地接一个101 的电容 , 可降低传导25MHZ-30MHZ干扰。
2 4 、 传导后段25MHZ超标可在输出端加共模电感 。
以A C/DC 开关电源辐射整改为例:
1 、 30 MHz-50MH z 普遍是MOS 管高速开通关断引起, 50MHz-100MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起, 再往上 开关电源辐射量 基本 很小, 一般都可以通过标准。
2、RCD 缓冲电路采用1N4007 慢管 ,可降低 30MHz-50MH z辐射干扰。
3、VCC 供电电压用1N4007 慢管 ,可降低 30MHz-50MH z辐射干扰 。
4 、在MOS的D 端对地接一个 小的吸收 电容 , 可降低 30MHz-50MH z辐射干扰 。
5 、在变压器的输入电压脚加一个小电容 , 可降低 30MHz-50MH z辐射干扰 。
6 、PCB L ayout 时大电解电容,变压器,MOS 构成的电路环尽可能的小 。
7 、变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。
8 、调整输出整流管的吸收电路参数 ,可以改善 50 MHz 以上的干扰。
9 、改变 初 次 级间 跨接Y电容支路的阻抗 , 如 串接适当的电阻 ,可以改善 50 MHz 以上的干扰。
10 、 变压器绕制时 增加屏蔽铜箔 可以 抑制向空间辐射 。
当然每个设计由于P CB Layout 、选用的物料、负载的应用场景等不同,测试过程中遇到的问题也不尽相同,对应的解决措施也可能不同,以上仅供参考。
另外,在整改开关电源 EMC 时,传导和辐射要同时去看, 整改传导的措施有可能会对辐射造成影响,反之相同,所以同样的频点超标,解决的办法并不唯一,需要全程对整个系统影响最小的方案。另外提示,整改E MC 后最好对电源的效率、 动态相应、负载调整率等关键指标需要负责,以免整改方案对这些重要指标造成不好的影响。
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