EMC是Electro Magnetic Compatibility的縮寫(xiě),即電磁兼容。
順便說(shuō)一句,我國CCC認證標志后帶EMC字母的才表示電磁兼容認證
我們看電視的時(shí)候,如果旁邊有人使用電吹風(fēng)或電剃須刀之類(lèi)的家用電器,屏幕上會(huì )出現令人煩感的雪花條紋。電飯鍋煮不熟米飯,明明關(guān)閉了的空調器,過(guò)一會(huì )卻又自己?jiǎn)?dòng)……這些都是常見(jiàn)到的電磁干擾現象。更為嚴重的是,如果電磁干擾信號妨礙了正在監視病情的醫療電子設備或正在飛行的飛機時(shí),則會(huì )造成不堪設想的后果。
電磁兼容性(EMC)是指設備或系統在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設備在正常運行過(guò)程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。
所謂電磁干擾是指任何能使設備或系統性能降級的電磁現象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設備或系統的性能下降。
EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份,所謂EMI電磁干擾,乃為機器本身在執行應有功能的過(guò)程中所產(chǎn)生不利于其它系統的電磁噪聲;而EMS乃指機器在執行應有功能的過(guò)程中不受周?chē)姶怒h(huán)境影響的能力。
EMC測試標準
1.電磁兼容的基本概念、類(lèi)型和測試標準
1.1基本概念
電磁兼容性測試EMC,是指設備或系統在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。自從麥克斯韋建立電磁理論、赫芝發(fā)現電磁波至今百余年來(lái),電磁能得到了充分的利用。尤其在科學(xué)發(fā)達的今天,廣播、電視、通信、導航、雷達、遙測遙控及計算機等領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展,給人類(lèi)創(chuàng )造了巨大的物質(zhì)財富,特別是信息、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的爆炸性發(fā)展,使世界的對話(huà)距離一下拉近。EMC測試包括測試方法、測量?jì)x器和試驗場(chǎng)所,測試方法以各類(lèi)標準為依據,測量?jì)x器以頻域為基礎,試驗場(chǎng)地是進(jìn)行EMC測試的先決條件,也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC檢測受場(chǎng)地的影響很大,尤其以電磁輻射發(fā)射、輻射接收與輻射敏感度的測試對場(chǎng)地的要求最為嚴格。
1.2電磁兼容類(lèi)型
作為EMC測試的實(shí)驗室大體有兩種類(lèi)型:
一種是經(jīng)過(guò)EMC權威機構審定和質(zhì)量體系認證而且具有法定測試資格的綜合性設計與測試實(shí)驗室,或稱(chēng)檢測中心。
另一種類(lèi)型就是根據本單位的實(shí)際需要和經(jīng)費情況而建立的具有一定測試功能的EMC實(shí)驗室。主要適用于預相容測試和EMC評估,也就是為了使產(chǎn)品在最后進(jìn)行EMC認證之前,具有自測試和評估的手段。
1.3測試標準
國際標準化組織已經(jīng)和正在制定EMC的有關(guān)標準和規范。我國在這方面的起步雖然較晚,但發(fā)展很快。隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展,我國要參與世界技術(shù)市場(chǎng)的競爭,進(jìn)出口的電子產(chǎn)品都必須通過(guò)EMC檢驗。我國1998年已立法強制對六類(lèi)進(jìn)口電子產(chǎn)品及通信終端產(chǎn)品施行EMC檢測。
同時(shí),國內也正在審定和驗收正式的EMC認證機構和實(shí)驗室。產(chǎn)品的EMC檢測是實(shí)現電磁兼容不可缺少的技術(shù)手段,強制貫徹電磁兼容標準,則是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高市場(chǎng)競爭力的先決條件。
2.電磁兼容測試的方法
2.1靜電抗擾度檢測
靜電分為接觸放電和空氣放電,靜電是積累的高壓,當接觸到設備的金屬外殼時(shí)會(huì )瞬間放電,會(huì )影響到電子設備的正常工作,可能引起設備故障或重啟,在安全性要求較好的場(chǎng)合這是不允許的。靜電會(huì )影響顯示效果,可能出現顯示閃爍或黑屏,影響正常顯示和操作。
2.2電快速瞬變脈沖群抗擾度檢測
電快速瞬變脈沖群是一系列的高頻高壓瞬變脈沖施加在設備上,觀(guān)察設備是否受到其影響。防護群脈沖主要的方法是“疏導”和“堵”,封閉磁環(huán)的效果好于對扣磁環(huán),也可以將磁環(huán)加入到板級中,固定在印制板中,這樣使設備更可靠。對電源線(xiàn)、信號線(xiàn)、通訊線(xiàn)兩端增加磁環(huán),可以對群脈沖干擾進(jìn)行防護。
2.3雷擊浪涌檢測
雷擊浪涌主要包含兩個(gè)方面,一個(gè)是電源防雷,一個(gè)是信號防雷。電源防雷主要是針對系統級而言的,系統級設計要按照三級防雷設計,總電源進(jìn)入端設置電源防雷,可以對系統的電源進(jìn)行一級防護,電源經(jīng)過(guò)電源防雷后,進(jìn)入隔離變壓器,隔離變壓器可以對電磁干擾信號進(jìn)行較好的防護,抑制其對系統的影響。信號防雷是對系統的信號通路進(jìn)行防護,主要涉及的是板級設計,在板級設計中增加防雷器件,如氣體放電管,增加TVS泄放回路,當有大電流時(shí)通過(guò)配套電阻和TVS、氣體放電管泄放,對后級電路起到保護作用。而后信號進(jìn)行光電隔離,再進(jìn)入系統,系統可以采集到一個(gè)穩定的信號,使系統正常分析判斷,正常發(fā)出指令,正常工作。另一方面就是設計較寬的信號范圍,信號正常波動(dòng)時(shí),系統正常工作。
2.4射頻場(chǎng)感應傳導的抗擾度檢測
射感試驗可能會(huì )對顯示信號、采集驅動(dòng)等造成影響,可能使顯示閃爍或黑屏,影響設備操作,可能使采集驅動(dòng)工作異常,采集不到需要的信號,無(wú)法驅動(dòng)現場(chǎng)設備。射頻試驗是0.15k~80M頻率范圍內對信號線(xiàn)、電源進(jìn)行干擾,3級強度是10V/m。射感防護的原則是將電源、信號線(xiàn)的屏蔽做好,屏蔽層良好接地,選擇合適頻率進(jìn)行濾波,將干擾濾除。
2.5輻射發(fā)射檢測、射頻場(chǎng)輻射抗擾度檢測
該測試主要是測試系統的抗射頻信號及整體屏蔽性能,只要系統做好良好的屏蔽,系統地線(xiàn)接地良好,系統就可以通過(guò)檢測。通過(guò)相關(guān)電磁兼容測試,產(chǎn)品就可以推向市場(chǎng),進(jìn)行試運行了,對試運行中出現的問(wèn)題,進(jìn)行匯總,以備產(chǎn)品的改進(jìn)。
3.電磁兼容性的控制方法
EMC技術(shù)在控制干擾的策略上采取了主動(dòng)預防、整體規劃和“對抗”與“疏導”相結合的方針。人類(lèi)在征服大自然各種災難性危害中,總結出的預防和救治、對抗和疏導等一系列策略,在控制電磁危害中同樣是極其有效的思維方法。
采用眾所周知的抑制干擾傳播的技術(shù),也可以采取回避和疏導的技術(shù)處理,有時(shí)這些回避和疏導技術(shù)簡(jiǎn)單而巧妙,可以代替成本費用昂貴而質(zhì)量體積較大的硬件措施,收到事半功倍的效果。在解決電磁干擾問(wèn)題的時(shí)機上,應該由設備研制后期暴露出不兼容問(wèn)題而采取挽救修補措施的被動(dòng)控制方法,
轉變成在設備設計初始階段就開(kāi)展預測分析和設計,預先檢驗計算,并全面規劃實(shí)施細則和步驟,做到防患于未然。把EMC設計和可靠性設計,維護性、維修性設計與產(chǎn)品的基本功能結構設計同時(shí)進(jìn)行,并行開(kāi)展。EMC控制技術(shù)是現代并行工程的組成內容之一。
EMC控制策略與控制技術(shù)方案可分為如下幾類(lèi):
(1)傳輸通道抑制:具體方法有濾波、屏蔽、搭接、接地、布線(xiàn)。
(2)空間分離:地點(diǎn)位置控制、自然地形隔離、方位角控制、電場(chǎng)矢量方向控制。
(3)時(shí)間分隔:時(shí)間共用準則、雷達脈沖同步、主動(dòng)時(shí)間分隔、被動(dòng)時(shí)間分隔。
(4)頻率管理:頻率管制、濾波、頻率調制、數字傳輸、光電轉換。
(5)電氣隔離:變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離、DC/DC變換
4.電磁兼容性的設計方法
EMC設計的基本原則和方法,首先是根據產(chǎn)品設計對EMC提出的要求和相應指標,然后,依據EMC的有關(guān)標準和規范,將設計產(chǎn)品的EMC指標要求分解成元器件級、電路級、模塊級和產(chǎn)品級的指標要求,再按照各級要實(shí)現的功能要求,逐級分層次的進(jìn)行設計。EMC設計應考慮的問(wèn)題很多,但從根本上講,就是如何提高設備的抗擾度和防止電磁泄漏。通常采取的措施,一方面設備或系統本身應選用互相干擾最小的設備、電路和部件,并進(jìn)行合理的布局。再就是通過(guò)接地、屏蔽及濾波技術(shù),抑制與隔離電磁騷擾。
對不同的設備或系統有不同的設計方法和措施。
(1)元器件的選擇和電路的分析是EMC設計基礎。
(2)電源系統的EMC設計。
(3)接地系統的抗干擾設計。
(4)印制電路板的EMC設計。另外,值得注意的是在進(jìn)行EMC設計時(shí),一定不能忽略對靜電放電的防護。ESD防護的關(guān)鍵,一是防止靜電核的產(chǎn)生和積累,再就是阻隔ESD效應的發(fā)生。