EMC測試、設(shè)計(jì)及排查技術(shù)

（一）ComplianceDirectionSystemsInc.ComplianceDirection——DirecttoEM_Compliance（加拿大）容向系統(tǒng)科技有限公司容向——專注於電磁相容方向內(nèi)容一、EMC測試標(biāo)準(zhǔn)及測試技術(shù)二、電磁相容設(shè)計(jì)技術(shù)三、電磁干擾【EMI】排查技術(shù)四、電磁敏感性【EMS】排查技術(shù)主講：沈?qū)W其ComplianceDirectionSystemsInc.EMC測試標(biāo)準(zhǔn)及測試技術(shù)電磁相容測試標(biāo)準(zhǔn)概述適合企業(yè)的EMC測試手段

EMI測試項(xiàng)目

EMS測試項(xiàng)目電磁相容測試分類電磁相容測試【EMC】電磁干擾測試【EMI】傳導(dǎo)EMI測試【CE】輻射EMI測試【RE】傳導(dǎo)EMS測試【CS】輻射EMS測試【RS】電磁敏感度測試【EMS】電磁相容測試標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備CISPR16.1【GB/T6113.1】無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)範(fàn)測試方法試驗(yàn)和測量技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要測試的專案以及限值EMC測試標(biāo)準(zhǔn)EMI測試方法【傳導(dǎo)和輻射】CISPR22＝GB9254＝EN55022FCCPart15低壓電氣及電子設(shè)備GB17625.1＝IEC61000-3-2諧波電流GB17625.2＝IEC61000-3-3電壓波動(dòng)及閃爍EMS【抗擾度】測試IEC61000-4-x＝GB/T17626.x＝EN61000-4-xx＝2至16認(rèn)證測試項(xiàng)目測試項(xiàng)目中國3C歐盟CE美國FCC電源端子傳導(dǎo)騷擾√√√電信埠傳導(dǎo)騷擾1）√╳輻射騷擾√√√諧波電流√√╳電壓波動(dòng)及閃爍2）√╳靜電放電抗擾度2）√╳認(rèn)證測試項(xiàng)目測試項(xiàng)目中國3C歐盟CE美國FCC輻射電磁場抗擾度2）√╳電快速瞬變脈衝群抗擾度2）√╳浪湧抗擾度2）√╳傳導(dǎo)抗擾度2）√╳工頻磁場抗擾度2）√╳電壓跌落2）√╳認(rèn)證測試項(xiàng)目此專案1）對於帶有網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)機(jī)的電腦不要求測試。但是對於網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)機(jī)列入電信終端產(chǎn)品要求此項(xiàng)測試。此專案2）為推薦性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試專案，未列入3C認(rèn)證要求。美國FCC認(rèn)證測試的電磁相容專案最少，只有2項(xiàng)，中國3C認(rèn)證電磁相容專案有3項(xiàng)，都只包含電磁騷擾部分，歐盟CE認(rèn)證電磁相容測試項(xiàng)目有12項(xiàng)，包含電磁騷擾、電磁抗干擾二部分。認(rèn)證測試要求說明輻射騷擾88-216MHz頻率範(fàn)圍中國標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。對1GHz以上的輻射騷擾美國FCC有限值要求，中國CCC、歐盟CE無要求。中國CCC、歐盟CE有電信埠要求、美國FCC無此項(xiàng)要求。歐盟CE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測試要求最為嚴(yán)格，測試專案最多，包括包含電磁騷擾、電磁抗干擾二部分，一般而言，能通過CE認(rèn)證基本上能通過CCC認(rèn)證。美國FCC認(rèn)證採用的標(biāo)準(zhǔn)與中國3C、歐盟CE不同，而且產(chǎn)品工作電壓不同，通過FCC認(rèn)證的產(chǎn)品，並不一定滿足3C認(rèn)證和CE認(rèn)證中的電磁相容要求。EMC測試標(biāo)準(zhǔn)及測試技術(shù)電磁相容測試標(biāo)準(zhǔn)概述適合企業(yè)的EMC測試手段

EMI測試項(xiàng)目

EMS測試項(xiàng)目企業(yè)建立EMC手段的重要性EMC問題，不僅僅是能否通過EMC測試的問題！產(chǎn)品內(nèi)部的電磁干擾穩(wěn)定性、可靠性產(chǎn)品對外產(chǎn)生的電磁干擾【EMI】空間——發(fā)射輻射電纜——傳導(dǎo)輻射產(chǎn)品對外界干擾的抵抗能力【EMS】空間——發(fā)射敏感度電纜——傳導(dǎo)敏感度傳統(tǒng)方法總體設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)樣機(jī)調(diào)試EMC認(rèn)證測試通過結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)遮罩＋濾波通過EMC認(rèn)證測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型企業(yè)EMC手段的需求成敗型測試，補(bǔ)救型措施，解決問題的代價(jià)高、手段少認(rèn)證測試中心需要預(yù)約等待，出差法規(guī)不允許在認(rèn)證測試中心進(jìn)行各類試驗(yàn)隨著工作頻率的提高，遮罩和濾波不能使產(chǎn)品達(dá)到EMC要求多次往返認(rèn)證中心，代價(jià)極高一般不會(huì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，相反，會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量企業(yè)EMC手段的目的企業(yè)EMC手段的重點(diǎn)作為生產(chǎn)型企業(yè)，應(yīng)該重點(diǎn)提高設(shè)計(jì)手段研發(fā)部門使用；配備強(qiáng)大的近場測量系統(tǒng)建立經(jīng)濟(jì)有效的檢驗(yàn)手段，而非標(biāo)準(zhǔn)測試手段預(yù)相容測試已經(jīng)足夠；標(biāo)準(zhǔn)測試也有誤差預(yù)相容測試手段的重要性次序EMI測試ESD/EFT/傳導(dǎo)抗擾度等抗擾度輻射電磁場抗擾度浪湧/低壓跌落/諧波電流，電壓波動(dòng)及閃爍工頻磁場抗擾度企業(yè)建立EMI【CISPR22】的手段方案選擇：一、傳統(tǒng)測試系統(tǒng)普通環(huán)境下，普通頻譜儀/接收機(jī)測試方法二、CASSPER虛擬暗室測試方法普通環(huán)境下，雙通道同步接收機(jī)三、PCB板級EMI測試ESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)四、TEM小室測試方法五、標(biāo)準(zhǔn)暗室測試方法EMI測試方法一：傳統(tǒng)預(yù)相容測試採用頻譜分析儀作為主設(shè)備應(yīng)該具備EMI帶寬【6dB帶寬，9k/120kHz】在普通環(huán)境下測試EUT開機(jī)關(guān)機(jī)各測一次，結(jié)果相減問題背景信號不穩(wěn)定EUT與背景相同的頻率點(diǎn)結(jié)果有偏差低成本普通環(huán)境下的背景雜訊問題電臺(tái)、電視臺(tái)、通信電臺(tái)，在市區(qū)環(huán)境下，幅度可能達(dá)到60dB以上，而EMC極限值可能只有24dBuV。EUT信號被背景雜訊淹沒。EUT信號可能會(huì)被背景信號調(diào)製EUT信號的頻率可能會(huì)和背景信號一致傳導(dǎo)測試EUTDC或AC電源LISN接收裝置：LISN或者電流卡鉗限幅器電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試輻射發(fā)射EMI測試EUTDC或AC電源EMI測試方法二：CASSPER普通環(huán)境雙通道同步接收機(jī)專利技術(shù)濾除背景雜訊非常準(zhǔn)確的測試結(jié)果符合CISPR16要求的EMI接收機(jī)，可進(jìn)行全相容測試EUT體積無限制先進(jìn)的相關(guān)性分析干擾源定位近場背景抑制可移動(dòng)的測試系統(tǒng)同步雙通道接收機(jī)同步雙通道數(shù)字化EMI接收機(jī)采樣時(shí)鐘LO通道ARF通道AIF通道AAD通道BRF通道BIF通道BAD數(shù)據(jù)處理，算法標(biāo)準(zhǔn)，控制，分析，顯示，存儲(chǔ)，報(bào)告等PCI控制總線通道Ａ通道B雙通道DSP高性能計(jì)算機(jī)背景雜訊抑制模式在不具備暗室測量條件的情況下，進(jìn)行輻射測試識(shí)別相位，傅立葉方法剔除“背景信號函數(shù)”即使有很強(qiáng)的背景信號，也能測量EUT的輻射有多個(gè)背景噪音源時(shí)，一樣適用EUT背景雜訊EUT天線背景天線背景雜訊背景抑制模式天線布放示意圖EUTEUT天線CHACHBCASSPER接收機(jī)1米10米背景天線背景抑制舉例EUT信號被背景雜訊淹沒的情況【可以抑制背景雜訊達(dá)40dB】背景＋EUT恢復(fù)的EUT信號干擾源定位方式僅僅從頻率識(shí)別是不夠的相同頻率的信號未必是相關(guān)的用相關(guān)性來識(shí)別EMI干擾源相關(guān)性功能需要2個(gè)通道同時(shí)測量相關(guān)性範(fàn)圍：0到1用相關(guān)性指標(biāo)來確定兩個(gè)信號是否來自同一個(gè)源干擾源定位案例12dB3m20dB衰減器干擾源定位舉例遠(yuǎn)場收到的信號近場收到的信號相關(guān)性很差干擾源定位舉例遠(yuǎn)場收到的信號近場收到的信號相關(guān)性很差干擾源定位舉例相關(guān)性很高找到干擾源遠(yuǎn)場收到的信號近場收到的信號CASSPER客戶化應(yīng)用對大型分散式系統(tǒng)的遮罩性能/衰減測量自動(dòng)測試：用擴(kuò)展頻譜，CW，脈衝瞬態(tài)激勵(lì)被動(dòng)測試：用本地人為的RF背景信號DSP及用戶介面結(jié)構(gòu)層的使用，能快速開發(fā)各類客戶化的應(yīng)用近場背景濾除用背景抑制，但是採用近場探頭作為背景參考近場背景抑制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有EUT以及多臺(tái)同類型的設(shè)備多個(gè)輻射源EUT產(chǎn)生的輻射有多強(qiáng)？近場背景抑制證明實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)有2個(gè)環(huán)形天線濾除不感興趣的輻射（ENOI）恢復(fù)感興趣的輻射（EOI）BiconLoop#1Loop#2NearfieldprobeSource#1Source#2CASSPER天線環(huán)#1環(huán)#2近場探頭干擾源#1干擾源#2CASSPER近場背景抑制ENOI(blue)fromprobe,ENOI+EOIatbicon(orange)andambientcancelled(green)achieving7dBofcancellation.關(guān)掉NEOI時(shí)，天線上的EOI（橙色）和探頭上的雜訊（藍(lán)色）近場背景抑制結(jié)果：ENOI減少了7dB。天線上的ENOI+EOI（藍(lán)色）探頭上的ENOI（橙色），和背景抑制後的信號（綠色），得到了7dB的抑制CASSPER工作流程全兼容測試預(yù)兼容發(fā)射測試場地準(zhǔn)備

預(yù)兼容傳導(dǎo)測試背景濾除排除EMI問題發(fā)現(xiàn)問題頻率？干擾源定位發(fā)現(xiàn)問題頻率？完成預(yù)兼容測試ZERO-SPAN掃描發(fā)現(xiàn)問題頻率？完成全兼容測試YY開始NNYCASSPER：移動(dòng)式大型EMC實(shí)驗(yàn)室國軍標(biāo)、FCC、CISPR操作方便，Windows介面移動(dòng)式體積小，攜帶方便，適合現(xiàn)場測試對環(huán)境沒有要求大型：EUT的體積可以任意大綜合EMC實(shí)驗(yàn)室EMI預(yù)相容測試（遠(yuǎn)場測量）電磁干擾源定位（近場測量）EMI測試方法三、ESA1對PCB或者小型設(shè)備進(jìn)行EMI預(yù)相容測試ESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)濾波器組ESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)工作原理HFW21HFA21ESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)HFW21相當(dāng)於直流LISN或者電流探頭測量PCB電源線上的共模干擾和差模干擾ESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)EUTESA1桌面型EMI測試系統(tǒng)HFA21把PCB內(nèi)部的電源/地/信號線上的EMI引導(dǎo)到基板上10pf－1000nf的電容，引導(dǎo)不同的頻率ESA1特點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期進(jìn)行PCB板級EMI預(yù)相容測試桌面型，低成本排除了環(huán)境雜訊的影響EMI測試方法四、TEM測試配置GHzTEM小室EMI接收機(jī)LISN電源TEM小室適合對象EMI測試方法五：暗室測試系統(tǒng)全相容測試暗室成本高：一般在人民幣300萬－1000萬之間配置：暗室＋EMI接收機(jī)＋天線＋LISN等典型的暗室的構(gòu)造頂級EMI接收機(jī)——DSI600頻率範(fàn)圍20Hz－2G/27G/40GHz極低的雜訊係數(shù)，全頻段不需要前置放大器9dB，整體小於13dB精度SNR>10dB時(shí)，±2dB【其他產(chǎn)品:SNR>15dB】符合所有EMC標(biāo)準(zhǔn)的EMI接收機(jī)一體化設(shè)計(jì)Windows介面功能表式選擇測試標(biāo)準(zhǔn)不依賴EMC標(biāo)準(zhǔn)不依賴產(chǎn)品手冊EMI接收機(jī)——DSI-2020頻率範(fàn)圍1kHz－2GHz符合民品EMC測試要求背景雜訊濾除功能預(yù)相容測試和全相容測試傳導(dǎo)測試和輻射測試4個(gè)檢波器極低的雜訊係數(shù)極高的靈敏度EMC測試標(biāo)準(zhǔn)及測試技術(shù)電磁相容測試標(biāo)準(zhǔn)概述適合企業(yè)的EMC測試手段

EMI測試項(xiàng)目

EMS測試項(xiàng)目IEC61000-4-x【GB/T17626.x】項(xiàng)目x名稱對策2靜電放電PCB的EMC設(shè)計(jì)，接地，遮罩，濾波3輻射（射頻）電磁場4快速瞬變電脈衝群5浪湧（衝擊）電源6射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾PCB的EMC設(shè)計(jì)，接地，遮罩，濾波8工頻磁場11電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化電源汽車電子EMS的手段BCI法【大電流注入法】汽車ISO11452-4IEC61000-4-2：靜電放電低濕度情況下通過摩擦等，使人體積累靜電。當(dāng)帶有靜電的人與設(shè)備接觸時(shí)，就可能產(chǎn)生靜電放電。等級空氣放電電壓接觸放電電壓12kV2kV24kV4kV38kV6kV415kV8kV放電電流波形測試等級靜電信號發(fā)生器放電線路中的儲(chǔ)能電容CS代表人體電容，現(xiàn)公認(rèn)150pF比較合適。放電電阻Rd為330Ω，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻。靜電槍靜電放電試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)【為主】和安裝現(xiàn)場試驗(yàn)正式試驗(yàn)前要用20次/秒的放電速率，對被試設(shè)備表面很快掃視一遍，目的是找出設(shè)備對靜電放電敏感的部位。試驗(yàn)中一般以1次/秒的速率進(jìn)行放電，以便讓設(shè)備對試驗(yàn)未來得及回應(yīng)。試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸增加到規(guī)定值。IEC61000-4-4：EFTEFT脈衝波形EFT試驗(yàn)方法對電源線的試驗(yàn)（包括交流和直流）：通過耦合與去耦網(wǎng)路，用共模方式，在每個(gè)電源端子與最近的保護(hù)接地點(diǎn)之間，或與參考接地板之間加試驗(yàn)電壓。對控制線、信號線及通信設(shè)備：用共模方式，通過電容耦合夾子來施加試驗(yàn)電壓。對於設(shè)備的保護(hù)接地端子：試驗(yàn)電壓加在端子與參考接地之間。試驗(yàn)每次至少要進(jìn)行1min，而且正/負(fù)極性都屬必須。IEC61000-4-5：浪湧雷擊（主要模擬間接雷），例如：雷電擊中戶外線路，有大量電流流入外部線路或接地電阻；雲(yún)層間的間接雷擊，線上路上感應(yīng)出的電壓或電流；雷電擊中了鄰近物體，在其周圍建立了電磁場，當(dāng)戶外線路穿過電磁場時(shí)，線上路上感應(yīng)出了電壓和電流