開關電源電磁兼容測試發展動態
發布時間:2010-07-29
中心議題:
根據GB4824—1996標準對幹擾源的分類,將設備劃分為兩組:一組設備是指為發揮其自身功能需要而包含專門產生或使用傳導耦合射頻能量的所有工、科、醫設備;另一組設備是指為滿足材料處理、電火花腐蝕等功能需要而包含專門產生或使用電磁輻射能量的所有工、科、醫設備。從上述定義看,開關電源當屬於第一組設備。
另外,GB4824—1996根據設備所使用供電網絡的不同,將設備又劃分成A、B兩類。A類設備是非家用、不直接連到住宅低壓電網的所有設施的工、科、醫設備;B類設備是在家用設施內和直接連到住宅低壓電網的設施的工、科、醫設備。從上述分類看,開關電源均有可能分屬於這兩大類設備。
EMC設計與EMC測試是相輔相成的。EMC設計的好壞是要通過EMC測試來衡量的,隻有在產品的EMC設計和研製的全過程中,進行EMC的相容性預測和評估,才能及早發現可能存在的電磁幹擾(EMI),並采取必要的抑製和防護措施,從而確保係統的電磁兼容性。否則,當產品定型或係統建成後再發現不兼容的問題,則需在人力、物力上花很大的代價去修改設計或采用補救的措施。
EMC測試包括測試方法、測量儀器和試驗場所。測試方法以各類標準為依據,測量儀器以頻域為基礎,試驗場地是進行EMC測試的先決條件,也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC檢測受場地的影響很大,尤其以電磁輻射發射、輻射接收與輻射敏感度的測試對場地的要求最為嚴格。目前,國內外常用的試驗場地有開闊場、半電波暗室、屏蔽室和橫電磁波小室等。
本文將討論與開關電源電磁兼容測試有關的測量儀器設備和測試場地、測試方法和展望我國電磁兼容試驗技術等問題。
測量儀器設備和測試場地
(1)測量儀器
采用帶有準峰值和平均值檢波器的幹擾接收機,其性能應符合CISPRl6—1或對應國標GB/T6113.1(《無線電幹擾和抗擾度測量設備規範》)的要求。在標準涉及的頻率範圍內,一般要用兩台不同頻段的幹擾接收機,分別是10kHz~30MHz、30~1000MHz。
(2)線性阻抗穩定網絡
線性阻抗穩定網絡(LISN:lineimpedancestabilizationnetwork)又稱為人工電源網絡。在做電源端傳導幹擾電壓/電流測試時,應采用阻抗為50Ω/50μH的LISN(V型網絡),其特性應符合CISPRl6—1和GB/T6113.1的要求。聯接LISN有兩個作用:其一,對EUT的電源輸入端口,在高頻諧波時提供一個標準線性阻抗,這樣當聯接到同一電源的其它設備發生變化時,不會影響EUT輸入的電源阻抗;其二、LISN可以濾去來自電網電源的EMI,給開關電源提供一個“幹淨”的電網交流電源,不會影響對EUT本身傳導幹擾的測量結果。
(3)天線
在10kHz~30MHz頻段內采用具有屏蔽的環型天線。在30~1000MHz頻段內采用平衡偶極子天線。
(4)測試場地
作為EMC測試的實驗室大體有兩種類型:一種是經過EMC權威機構審定和質量體係認證,而且具有法定測試資格的綜合性設計與測試實驗室或檢測中心。它包括進行傳導幹擾、傳(chuan)導(dao)敏(min)感(gan)度(du)及(ji)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)敏(min)感(gan)度(du)測(ce)試(shi)的(de)屏(ping)蔽(bi)室(shi),進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)敏(min)感(gan)度(du)測(ce)試(shi)的(de)消(xiao)聲(sheng)屏(ping)蔽(bi)室(shi),用(yong)來(lai)進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)測(ce)試(shi)的(de)開(kai)闊(kuo)場(chang)地(di)和(he)配(pei)備(bei)齊(qi)全(quan)的(de)測(ce)試(shi)與(yu)控(kong)製(zhi)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)。另(ling)一(yi)種(zhong)類(lei)型(xing)就(jiu)是(shi)根(gen)據(ju)本(ben)單(dan)位(wei)的(de)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)和(he)經(jing)費(fei)情(qing)況(kuang)而(er)建(jian)立(li)的(de)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)測(ce)試(shi)功(gong)能(neng)的(de)EMC實驗室。比起檢測中心,這類測試實驗室規模小、造價低,主要適用於預相容測試和EMC評估,也就是為了使產品在最後進行EMC認證之前,具有自測試和評估的手段。
對待測設備(EUT:equipment undertest)測試場地布置的一般要求是:EUT的de幹gan擾rao電dian平ping是shi指zhi試shi品pin在zai各ge種zhong典dian型xing使shi用yong情qing況kuang下xia,所suo取qu不bu同tong配pei置zhi和he試shi驗yan布bu置zhi時shi幹gan擾rao值zhi的de最zui大da值zhi。在zai試shi驗yan報bao告gao中zhong應ying詳xiang細xi說shuo明ming試shi驗yan時shi試shi品pin的de配pei置zhi和he試shi驗yan布bu置zhi。當dangEUT是shi由you幾ji個ge互hu連lian設she備bei組zu成cheng時shi,互hu連lian電dian纜lan的de型xing號hao和he長chang度du應ying與yu試shi品pin技ji術shu要yao求qiu中zhong規gui定ding的de相xiang一yi致zhi。如ru果guo電dian纜lan長chang度du是shi可ke以yi改gai變bian的de,則ze取qu在zai輻fu射she試shi驗yan中zhong能neng產chan生sheng最zui大da輻fu射she的de長chang度du。
10kHz~1000MHz頻段的輻射測試場地應該是一個空曠、平坦的場地,在其邊界範圍內無架空線,附近無反射結構物(如鋼筋水泥建築和高大樹木等),而且具有足夠大的尺寸,使天線、試品和反射結構物之間能充分分開。滿足標準的輻射測試場地應該是一個由長軸等於兩倍焦距(F)、短軸等於倍焦距的橢圓所包圍的場地,如圖1所示。試驗時,EUT和測量天線將分別處在兩個焦點上。
為了獲得穩定的電波傳輸特性,必須有一個固定的、相當大的反射地麵(或稱接地平板)。反射麵用金屬材料製成,如鋼板(包括鍍鋅鋼板)和金屬絲網等。板與板之間要用電焊連接,無大的漏縫或孔洞。金屬網孔徑的最大尺寸必須小於波長的1/10(對1000MHz,孔徑應小於3cm)。另外,場地表麵必須平整,同時要考慮排水設施。
傳導幹擾電壓/電流的測試可以在輻射試驗場地內進行,也可以在屏蔽室內進行。

圖1 滿足標準的輻射測試場地
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直接測試方法
所謂直接測試方法指的是在按某個EMC標準要求的實驗室測量配置和測試條件進行EMC測試,追求的是測試結果的準確性及與國內外測試機構之間的可比性。但費用較高。下麵分別討論環境電平的測試、30MHz~l000MHz的輻射測試和電源端傳導幹擾電壓/電流的測量。
(1)環境電平的測試
EUT接入測量線路,但在未通電運行時,要用測量環境噪聲電平的方法來決定試驗環境的 適用性,環境電平應至少比規定的限值低6dB。如果環境電平和EUT的輻射疊加後,仍不超過規定限值_,EUT即被認為已滿足規定限值。
在測量電源端傳導騷擾電壓時,可在LISN和供電電網之間接入一個適當的射頻濾波器,以降低環境電平。但接入射頻濾波器後,在測量頻率上,LISN的阻抗仍應滿足規定要求。
在測量輻射騷擾時,如果環境電平無法滿足要求,則可將測量天線向試品移近後再進行測量,但限值不變。這實際上是對EUT的要求更加嚴格了。
(2)30MHz~l000MHz的輻射測試
當EUT放在試驗轉台上時,應使設備的輻射中心盡可能地接近轉台的轉動中心。EUT和測量天線的距離是指轉動軸線和測量天線之間的水平距離。
關於試驗的轉台,如果是高出接地平板的轉台,一一般不應高出該平麵0.5m;ruguoshiyujiedipingbanchuzaitongyipingmiandezhuantai,zezhuantaipingmianyidingshijinshupingmian,qiehejiedipingbanyoulianghaodedianqilianjie。buguannayizhongzhuantai,feiluodishishipinfangzaizhuantaishang,lijiedipingbandegaoduyingwei0.8m。當EUT不放在轉台上時,EUT和測量天線之間的距離是指EUT邊界和測量天線之間的最近水平距離。

圖2 輻射幹擾測量的典型布置
對於EUT放(fang)在(zai)轉(zhuan)台(tai)上(shang)的(de)情(qing)況(kuang),測(ce)量(liang)天(tian)線(xian)處(chu)在(zai)水(shui)平(ping)和(he)垂(chui)直(zhi)兩(liang)種(zhong)極(ji)化(hua)狀(zhuang)態(tai)時(shi),轉(zhuan)台(tai)都(dou)應(ying)在(zai)所(suo)有(you)角(jiao)度(du)上(shang)旋(xuan)轉(zhuan),應(ying)在(zai)每(mei)個(ge)測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)上(shang)記(ji)錄(lu)其(qi)輻(fu)射(she)騷(sao)擾(rao)的(de)最(zui)高(gao)電(dian)平(ping)。
測量中對天線的要求是:在30~80MHz頻段內,天線長度應等於80MHz的諧振長度;在80~1000MHz頻繁段內,天線長度應等於測量頻率的諧振長度。另外,應該用一個適當的變換器裝置使天線與饋線相匹配。還要配置一個平衡/不平衡變換器,實現與測量接收機的連接。
天線應能任意取向,分別測量其垂直極化和水平極化波分量。天線中心高度應能在l~4m內調節。天線離地的最近點不應小於0.2m,以測出其最大值。
如果使用其他形式天線的測量結果與平衡偶極子天線的測量結果的差值在±2dB以內,則可用其他形式天線。實用中常用的寬帶天線是雙錐天線(30~300MHz)和對數周期天線則可用其他形式天線。實用中常用的寬帶天線是雙錐天線(30~300MHz)和對數周期天線(30~1000MHz)。圖2是輻射幹擾測量的典型布置。
(3)電源端傳導幹擾電壓/電流的測量
測量傳導幹擾時,德國的VDE(verbenadetacherelectrotechniquer)和CISPR標準采用有別於美國的聯邦政府通信委員會FCC(federalcommunicationscommission)標準的LISN電路,其輸入阻抗為150,而FCC標準采用的LISN電路,其輸入阻抗為50。傳導幹擾測試下限頻率,VDE和CISPR標準規定為10kHz,而FCC標準規定為450kHz;這三種標準規定上限頻率都是30MHz。
在輻射試驗場上測量時,EUT應處於和輻射測量相同的狀態下,且EUT應處在比其邊界至少擴展O.5m或最小尺寸為2m×2m的金屬接地平板上。
在屏蔽室內測量時,可用地麵屏蔽層或任意一壁的屏蔽層作為接地平板。試驗時,非落地EUT應放在離地平板0.4m高的絕緣支架或台子上。落地EUT則放在接地平板上,其接觸處應相互絕緣或與正常使用時一致。所有EUT離其他金屬物體的距離應大於0.8m。
LISN的外表麵和EUT邊界之間的最近距離應小於0.8m。網wang絡luo的de參can考kao接jie地di端duan應ying該gai用yong盡jin量liang粗cu短duan的de導dao線xian接jie到dao接jie地di平ping板ban上shang。電dian源yuan電dian纜lan和he信xin號hao電dian纜lan和he信xin號hao電dian纜lan走zou線xian與yu接jie地di平ping板ban之zhi間jian的de相xiang關guan情qing況kuang應ying與yu實shi際ji使shi用yong情qing況kuang等deng效xiao,並bing應ying十shi分fen小xiao心xin地di布bu置zhi電dian纜lan,以yi免mian造zao成cheng假jia響xiang應ying效xiao應ying。圖tu3為在屏蔽室內測量時,傳導幹擾測量的典型布置。
當EUT有特別的接地端子時,應該用盡量短的導線接線地。不裝有特別接地端子的EUT,應在其正常連接方式下進行試驗,即從供電電網上取得接地。由製造廠提供軟性電源線的設備,其電源線的長度應為1m。如果實際長度超過1m,則超過部分應來回折疊成O.3~O.4m的線束。

圖3 在屏蔽室內測量時,傳導幹擾測量的典型布置
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如果EUT由幾個單元組成,而且每個單元都具有電源線,在與LISN連接時,取決於下列規定:
①接在標準電源插頭的每根電源電纜都應分別測量;
②製造廠未規定須從係統中另一單元取得供電電源的電源線或端子都應分別測量;
③由製造廠規定須從係統中某一單元取得電源的電源線或端子應接至該單元,而將該單元的電纜或端子接至LISN進行測量;
④當EUT為了安全目的需要接地時,接地線應接在LISN的參考接地點上。除了由製造廠提供接地線或對接地另有規定外,在無其他特殊要求時,接地線長度應為lm,並與EUT電源線平行敷設,其間距不大於O.1m。
替代的測試方法
由you於yu上shang述shu實shi驗yan室shi測ce量liang配pei置zhi價jia格ge不bu菲fei,如ru果guo還hai要yao涉she及ji到dao測ce試shi場chang地di,則ze更geng不bu是shi一yi般ban生sheng產chan企qi業ye所suo能neng接jie受shou得de了le的de。而er替ti代dai測ce試shi方fang案an,在zai確que保bao有you一yi定ding可ke比bi性xing的de前qian提ti下xia,可ke盡jin量liang降jiang低di配pei置zhi成cheng本ben,為wei盡jin可ke能neng多duo的de企qi業ye所suo接jie受shou。
(1)測量儀器
考慮到開關電源的特點,其內部均由電子線路構成,電源穩態工作時不產生火花、電弧和氣體放電,也不產生家電產品特有的“喀嚦”聲幹擾,隻產生周期性的電壓、電流及其諧波,因此推薦采用頻譜分析儀。在標準規定的測試頻率範圍內,隻要選用一台10kHz~1000MHz以上的頻譜分析儀即可。
(2)LISN接入方法同前
(3)天線
采用吉赫芝橫電磁波室(GTEM小室),其上、下底板與內部隔板所起的功能類似於接收天線,所以在終測配置中用到的接收天線予以取消。
(4)測試場地
由於開關電源的外形尺寸並不大,可望容納在最近發展起來的吉赫芝橫電磁波室(GTEM小室)中,而小室的工作頻率範圍也足以滿足一般測試的需求。
盡管這種測試場地在CISPRll和GB4824標準中尚未表示認可,但在測試汽車用電子/電氣零部件無線電幹擾特性的CISPR25標準中,已經把TEM小室法作為測試零部件/模塊輻射發射特性的標準試驗方法。GTEM小室則是TEM小室的發展,有較大的試驗空間,且與使用的頻率範圍沒有矛盾,因而得到了越來越多的應用。
(5)測試方法
對於10kHz~1000MHz的放射測試,采用GTEM小室和頻譜儀的測試。為保證試驗結果的重複性和可比性,EUT每次試驗所放置的位置應予固定。
關於極化的測試問題:由於小室內部隔板與上、下底板之間的位置是固定的,因此隻能通過EUT的轉動,讓EUT的幾個麵依次朝對隔板來實現。
(6) 其他替代測試方法
國際曾有人建議對小型電子設備采用類似於CLSPRl4一l(對應的我國國家標準是GB4343—l《家用和類似用途電動、電熱器具、電動工具以及類似電路的無線電幹擾特性的測量方法和允許值》)中所提供的吸收鉗(或稱為功率探針、鐵氧體鉗)方法來測試EUT對外的輻射功率。利用吸收鉗可以測量5MHz—300MHz的傳導幹擾功率。采用此法的前提是EUT尺寸較小,其輻射到空間的能量主要是通過EUT的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)逸(yi)出(chu)的(de)。因(yin)此(ci),對(dui)這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)環(huan)繞(rao)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)吸(xi)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)來(lai)實(shi)現(xian)。這(zhe)個(ge)吸(xi)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)便(bian)被(bei)稱(cheng)為(wei)吸(xi)收(shou)鉗(qian)。這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)簡(jian)便(bian)易(yi)行(xing),對(dui)環(huan)境(jing)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao),在(zai)屏(ping)蔽(bi)室(shi)裏(li)便(bian)可(ke)進(jin)行(xing),而(er)且(qie)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)有(you)很(hen)好(hao)的(de)重(zhong)複(fu)性(xing)和(he)可(ke)比(bi)性(xing)。電(dian)壓(ya)、電流傳導幹擾可分別由電壓探針和電流探針測出。圖4、圖5分別為電壓探針和電流探針原理圖。圖6為電流探針測量電流傳導幹擾原理圖。功率探針原理見圖7。

此法已在CISPRG分會上作為對CISPR22(對應的我國國家標準是GB9254《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》)的修訂方案通過了該分會技術委員會的草案(CD),現已進入到秘書處起草成國際標準草案(FDIS)的階段。
由於上述原因,此法在技術上有一定可行性,且方法簡單、重(zhong)複(fu)可(ke)比(bi),配(pei)置(zhi)價(jia)格(ge)較(jiao)低(di)。隻(zhi)是(shi)吸(xi)收(shou)鉗(qian)法(fa)與(yu)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)的(de)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)法(fa)之(zhi)間(jian)還(hai)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)數(shu)據(ju)比(bi)對(dui)問(wen)題(ti),但(dan)就(jiu)方(fang)法(fa)而(er)言(yan),仍(reng)不(bu)失(shi)為(wei)一(yi)般(ban)企(qi)業(ye)可(ke)采(cai)取(qu)的(de)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。
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國內開關電源電磁兼容現況
自1983年我國YD/T983標準開始起草以來,國內開關電源製造商紛紛開始進行電磁兼容的研究。由於電磁兼容測試議器、shiyanchangdijianshefeiyonghengao,qiexuyaoyoujingyandeyanfarenyuan,henduozhizaoshangbunengyouzijideshiyanshi,duikaiguandianyuandiancijianrongdeyanfazaochenglekunnan。muqianwoguodekaiguandianyuanchanpin,zaiYD/T983標準下,除雷擊、浪湧、ESD和EFT指標外,其他抗擾度指標容易達到。但是,電磁幹擾指標(例如傳導幹擾和幅射幹擾)大部分開關電源產品達不到指標要求。因此是目前研究開關電源電磁兼容性的熱點內容。
我國運用電磁兼容試驗技術始於20世紀60年代前後,當時試驗條件簡陋,測量設備多半是國內自行研製的簡易測量設備,測量手段也比較落後。1966年船舶工業先行一步,製定了自己的行業測量標準JB-854—66《船用電氣設備工業無線電幹擾端子電壓測量方法及允許值》。進入20世紀80年代,國外先進的電子測量設備大量湧進市場。國內一些重要的科研單位、大型生產廠家及某些高校先後興建電磁兼容試驗室,引進了成套的測量設備。
因(yin)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)領(ling)域(yu)與(yu)其(qi)他(ta)專(zhuan)業(ye)相(xiang)比(bi)要(yao)更(geng)多(duo)地(di)依(yi)賴(lai)於(yu)測(ce)量(liang),而(er)且(qie)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)量(liang)對(dui)試(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)的(de)要(yao)求(qiu)又(you)很(hen)嚴(yan)格(ge)。因(yin)此(ci),隨(sui)著(zhe)國(guo)際(ji)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)標(biao)準(zhun)的(de)應(ying)用(yong)與(yu)轉(zhuan)化(hua),我(wo)國(guo)高(gao)標(biao)準(zhun)的(de)試(shi)驗(yan)室(shi)陸(lu)續(xu)建(jian)成(cheng),專(zhuan)業(ye)技(ji)術(shu)隊(dui)伍(wu)不(bu)斷(duan)擴(kuo)充(chong)壯(zhuang)大(da),這(zhe)為(wei)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)帶(dai)來(lai)了(le)機(ji)遇(yu)和(he)條(tiao)件(jian)保(bao)證(zheng)。
muqiandediancijianrongshiyanshidadouyijunbiaohuominbiaoweizhu,bicishidangjiangu,anzhuangdeceshishebeiyushiyanshiguimoyudengjixiangpeitao。zhezhongshiyanshikewanchengguidingbiaozhundeguifanceshi,ceshijieguokezhimingshoushijianshifoumanzuguidingbiaozhunyaoqiu。ruguochaobiao,zekegeichuchaobiaodepindianjichaobiaoliangzhi;對於抗幹擾性能檢測,則給出受試件的實際抗擾度電平,亦即敏感度閾值。這種測試是產品驗收的最終檢測手段,無論是新產品定型、產(chan)品(pin)上(shang)市(shi)流(liu)通(tong),還(hai)是(shi)軍(jun)品(pin)總(zong)裝(zhuang)前(qian)的(de)產(chan)品(pin)交(jiao)付(fu)驗(yan)收(shou)都(dou)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。這(zhe)類(lei)試(shi)驗(yan)室(shi)大(da)多(duo)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)相(xiang)應(ying)標(biao)準(zhun)作(zuo)全(quan)自(zi)動(dong)化(hua)檢(jian)測(ce),消(xiao)除(chu)係(xi)統(tong)測(ce)試(shi)誤(wu)差(cha),從(cong)而(er)得(de)到(dao)精(jing)確(que)的(de)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。
由you於yu電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun已yi被bei賦fu予yu法fa律lv效xiao力li,則ze電dian磁ci兼jian容rong測ce試shi結jie果guo的de公gong正zheng性xing與yu正zheng確que性xing就jiu顯xian得de十shi分fen重zhong要yao,它ta關guan係xi到dao一yi項xiang設she計ji能neng否fou被bei認ren可ke,一yi個ge產chan品pin能neng否fou成cheng為wei合he格ge產chan品pin,關guan係xi到dao企qi業ye的de命ming運yun。如ru何he保bao證zheng同tong一yi產chan品pin在zai不bu同tong試shi驗yan室shi中zhong測ce試shi結jie果guo的de一yi致zhi性xing呢ne?誰來保證試驗室測試的公正性呢?這些工作正在納人規範化管理之中。
1999年曾由國防部主辦過一次試驗室比對工作,最近又在籌備新一輪的比對工作,參加比對的試驗室在有關部門組織下參照《ISO/IEC係列導則43—1984(E)實驗室能力測試的設謄及實施》,對(dui)同(tong)一(yi)被(bei)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)約(yue)定(ding)測(ce)試(shi)項(xiang)目(mu)的(de)測(ce)試(shi)。測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)及(ji)測(ce)試(shi)要(yao)求(qiu)均(jun)在(zai)比(bi)對(dui)文(wen)件(jian)中(zhong)給(gei)出(chu)。最(zui)後(hou)由(you)組(zu)織(zhi)單(dan)位(wei)按(an)規(gui)定(ding)對(dui)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)。這(zhe)對(dui)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)量(liang)中(zhong)量(liang)值(zhi)的(de)統(tong)一(yi)將(jiang)起(qi)到(dao)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。
為wei了le保bao證zheng電dian磁ci兼jian容rong測ce試shi結jie果guo的de公gong正zheng性xing,首shou先xian要yao有you一yi個ge在zai電dian磁ci兼jian容rong領ling域yu中zhong具ju有you權quan威wei組zu織zhi作zuo為wei認ren證zheng機ji構gou。在zai確que認ren標biao準zhun規gui定ding要yao求qiu得de到dao滿man足zu後hou,認ren證zheng機ji構gou有you權quan頒ban發fa合he格ge證zheng書shu。證zheng機ji構gou按an照zhao標biao準zhunEN450001/1900.5《測試試驗室操作的通用標準》授權和控製試驗室,使其具有合法身份,檢查它的公正性、獨立性、誠實性、技術能量及質量管理體係。
目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)對(dui)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)試(shi)驗(yan)室(shi)的(de)認(ren)證(zheng)工(gong)作(zuo)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi),也(ye)出(chu)台(tai)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)標(biao)準(zhun)。各(ge)試(shi)驗(yan)室(shi)已(yi)按(an)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)加(jia)強(qiang)試(shi)驗(yan)室(shi)管(guan)理(li)。一(yi)些(xie)直(zhi)接(jie)引(yin)進(jin)的(de)試(shi)驗(yan)室(shi)已(yi)拿(na)到(dao)承(cheng)製(zhi)方(fang)申(shen)請(qing)的(de)歐(ou)共(gong)體(ti)“CE"標記的認可證書。
EMI診斷,即EMC預測試。EMC預yu測ce試shi的de特te點dian是shi在zai產chan品pin開kai發fa初chu期qi能neng夠gou及ji早zao地di發fa現xian設she計ji的de問wen題ti,它ta不bu需xu要yao苛ke刻ke的de試shi驗yan條tiao件jian,也ye回hui避bi了le購gou置zhi昂ang貴gui測ce試shi設she備bei的de困kun難nan,因yin此ci它ta有you強qiang大da的de生sheng命ming力li。它ta在zai整zheng個ge產chan品pin的de研yan製zhi生sheng產chan中zhong仍reng是shi重zhong要yao的de測ce試shi手shou段duan,可ke及ji時shi檢jian驗yan產chan品pin的deEMC設計是否合理,所采取的EMI抑製措施是否奏效,使設計人員盡快了解要進一步抑製幹需從哪些環節入手。
EMC設計應與產品電性能設計同步進行、綜合考慮,這已被產品開發設計人員接受。一般產品的EMC測試在產品功能測試融為一體的可能。如當前信息產業部通信計量中心引進的手機等專用信息產品的EMC測試試驗室和測試設備就是在手機正常狀態下檢測相關的EMC指標。隨著電子儀器的進步以及內裝自檢技術的應用,測試技術正向多媒體化、網絡化方向發展。未來的電子產品檢測將是全方位、全自動化的測試。
近10年nian來lai,人ren們men逐zhu漸jian推tui廣guang使shi用yong混hun響xiang室shi進jin行xing電dian磁ci兼jian容rong試shi驗yan。混hun響xiang室shi是shi一yi個ge由you金jin屬shu牆qiang壁bi構gou成cheng的de實shi驗yan室shi,一yi般ban在zai測ce試shi室shi的de天tian花hua板ban上shang裝zhuang設she一yi個ge攪jiao拌ban器qi。將jiang待dai測ce設she備bei放fang在zai室shi內nei,當dang攪jiao拌ban器qi旋xuan轉zhuan時shi,使shi待dai測ce設she備bei暴bao露lu於yu電dian磁ci場chang中zhong。待dai測ce設she備bei在zai場chang中zhong的de平ping均jun響xiang應ying可ke通tong過guo響xiang應ying對dui攪jiao拌ban器qi旋xuan轉zhuan一yi周zhou的de時shi間jian周zhou期qi進jin行xing積ji分fen來lai求qiu得de。混hun響xiang室shi的de金jin屬shu牆qiang壁bi容rong許xu在zai室shi內nei建jian成cheng一yi個ge強qiang場chang。待dai測ce設she備bei暴bao露lu於yu數shu個ge不bu同tong的de極ji化hua組zu成cheng的de強qiang場chang電dian平ping中zhong。
在zai傳chuan統tong的de電dian磁ci敏min感gan度du試shi驗yan中zhong,試shi驗yan應ying在zai完wan全quan給gei定ding而er不bu能neng任ren意yi選xuan擇ze的de環huan境jing下xia進jin行xing,如ru在zai橫heng電dian磁ci波bo小xiao室shi或huo電dian波bo暗an室shi中zhong進jin行xing。在zai這zhe種zhong限xian定ding的de環huan境jing下xia,場chang的de極ji化hua與yu分fen布bu不bu隨sui時shi間jian改gai變bian,因yin為wei這zhe些xie方fang法fa的de工gong作zuo原yuan理li是shi建jian立li在zai一yi個ge單dan一yi優you勢shi模mo基ji的de礎chu上shang的de。混hun響xiang室shi的de金jin屬shu牆qiang壁bi容rong光guang煥huan發fa許xu在zai室shi內nei建jian軍jun成cheng一yi個ge強qiang場chang。待dai設she備bei暴bao露lu於yu由you數shu個ge不bu同tong的de極ji化hua組zu成cheng的de強qiang場chang電dian平ping中zhong。
zaichuantongdediancimingandushiyanzhong,shiyanyingzaiwanquangeidingerbunengrenyixuanzedehuanjingxiajinxing,ruzaihengdianciboxiaoshihuodianboanshizhongjinxing。zaizhezhongxiandingdehuanjingxia,changdejihuayufenbubusuishijiangaibian,yinweizhexiefangfagongzuoyuanlishijianlizaiyigedanyiyoushimojidechushangde。hunxiangshizemeiyougeichuyigexiandingxingdechang,danquetigongleyigejunyundediancihuanjing,jishineigechunengliangmidujunyun,gexiangtongxing,gefangxiangnengliuxiangtongerjihuashirenyide,yijisuoyoubojiandexiangweiyujihuashirenyide。zhiyaoshineiyoudaliangbenpianmo(在某一固定頻率以上會出現這種情況),就可達到上述要求。此外,簡並情況(即在某頻率下有多少模重合)與波形間隔是重要參量。混響室的主要優點是在該室內用一個適當的功率源就有可能建軍立一個強場,因此需要很高的品質因數Q。
最近,國外又在推廣5m法電波暗室,與10m法電波暗室相比占用的空間要小得多,因而成本會大大下降。人們正在研究如何將5m法測試結果等效成10m法的結果,這一研究工作在國內外受到廣泛關注,進展較快,預計在近期將會取得滿意的成果。
此外,人們還提出另一種屏蔽小室—WTEM小室,其結構是半個TEM小室,但采用線陣結構而非板塊結構。它與TEM小室相比並沒有實質性的改變,但這種結構在改善電磁場的均勻性、降低本身的耦合與提高單模帶寬方麵比TEM小室,更容易實現。
由此可見,屏蔽測量技術今後還有較大的發展。以此為推動力,相應的理論研究、應用研究及其開發工作都將會受到更多的重視。
EMC測試必須依據EMC標(biao)準(zhun)和(he)規(gui)範(fan)給(gei)出(chu)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing),並(bing)以(yi)標(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)作(zuo)為(wei)判(pan)據(ju)。對(dui)於(yu)預(yu)相(xiang)容(rong)測(ce)試(shi),盡(jin)管(guan)不(bu)可(ke)能(neng)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)通(tong)過(guo)所(suo)有(you)項(xiang)目(mu)的(de)標(biao)準(zhun)測(ce)試(shi),但(dan)至(zhi)少(shao)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)信(xin)度(du),而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)指(zhi)出(chu)如(ru)何(he)改(gai)進(jin)設(she)計(ji)、抑製EMI發射。
由於EMC測(ce)試(shi)是(shi)個(ge)複(fu)雜(za)過(guo)程(cheng),而(er)且(qie)與(yu)測(ce)試(shi)者(zhe)經(jing)驗(yan)和(he)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)有(you)關(guan),所(suo)以(yi)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)重(zhong)複(fu)性(xing)不(bu)理(li)想(xiang)。這(zhe)樣(yang),建(jian)立(li)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong),研(yan)究(jiu)新(xin)的(de)算(suan)法(fa)和(he)測(ce)試(shi)手(shou)段(duan)就(jiu)成(cheng)為(wei)今(jin)後(hou)研(yan)究(jiu)的(de)熱(re)門(men)課(ke)題(ti)[8]。
因為EMC設計與EMC測試是相輔相成的,EMC設計的好壞是要通過EMC測試來衡量的,所以對開關電源電磁兼容測試的研究具有重要意義。由於開關電源在電子設備得到極為廣泛的應用,因此,開關電源EMC是否達標,直接影響電子設備EMC能否達標。而我國目前的大部分開關電源產品達不到EMC指標要求,可見這一領域還要花大氣力去攻關。
- 電磁兼容測試所需設備和測試場地
- 電磁兼容測試方法介紹
- 國內開關電源電磁兼容現況
根據GB4824—1996標準對幹擾源的分類,將設備劃分為兩組:一組設備是指為發揮其自身功能需要而包含專門產生或使用傳導耦合射頻能量的所有工、科、醫設備;另一組設備是指為滿足材料處理、電火花腐蝕等功能需要而包含專門產生或使用電磁輻射能量的所有工、科、醫設備。從上述定義看,開關電源當屬於第一組設備。
另外,GB4824—1996根據設備所使用供電網絡的不同,將設備又劃分成A、B兩類。A類設備是非家用、不直接連到住宅低壓電網的所有設施的工、科、醫設備;B類設備是在家用設施內和直接連到住宅低壓電網的設施的工、科、醫設備。從上述分類看,開關電源均有可能分屬於這兩大類設備。
EMC設計與EMC測試是相輔相成的。EMC設計的好壞是要通過EMC測試來衡量的,隻有在產品的EMC設計和研製的全過程中,進行EMC的相容性預測和評估,才能及早發現可能存在的電磁幹擾(EMI),並采取必要的抑製和防護措施,從而確保係統的電磁兼容性。否則,當產品定型或係統建成後再發現不兼容的問題,則需在人力、物力上花很大的代價去修改設計或采用補救的措施。
EMC測試包括測試方法、測量儀器和試驗場所。測試方法以各類標準為依據,測量儀器以頻域為基礎,試驗場地是進行EMC測試的先決條件,也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC檢測受場地的影響很大,尤其以電磁輻射發射、輻射接收與輻射敏感度的測試對場地的要求最為嚴格。目前,國內外常用的試驗場地有開闊場、半電波暗室、屏蔽室和橫電磁波小室等。
本文將討論與開關電源電磁兼容測試有關的測量儀器設備和測試場地、測試方法和展望我國電磁兼容試驗技術等問題。
測量儀器設備和測試場地
(1)測量儀器
采用帶有準峰值和平均值檢波器的幹擾接收機,其性能應符合CISPRl6—1或對應國標GB/T6113.1(《無線電幹擾和抗擾度測量設備規範》)的要求。在標準涉及的頻率範圍內,一般要用兩台不同頻段的幹擾接收機,分別是10kHz~30MHz、30~1000MHz。
(2)線性阻抗穩定網絡
線性阻抗穩定網絡(LISN:lineimpedancestabilizationnetwork)又稱為人工電源網絡。在做電源端傳導幹擾電壓/電流測試時,應采用阻抗為50Ω/50μH的LISN(V型網絡),其特性應符合CISPRl6—1和GB/T6113.1的要求。聯接LISN有兩個作用:其一,對EUT的電源輸入端口,在高頻諧波時提供一個標準線性阻抗,這樣當聯接到同一電源的其它設備發生變化時,不會影響EUT輸入的電源阻抗;其二、LISN可以濾去來自電網電源的EMI,給開關電源提供一個“幹淨”的電網交流電源,不會影響對EUT本身傳導幹擾的測量結果。
(3)天線
在10kHz~30MHz頻段內采用具有屏蔽的環型天線。在30~1000MHz頻段內采用平衡偶極子天線。
(4)測試場地
作為EMC測試的實驗室大體有兩種類型:一種是經過EMC權威機構審定和質量體係認證,而且具有法定測試資格的綜合性設計與測試實驗室或檢測中心。它包括進行傳導幹擾、傳(chuan)導(dao)敏(min)感(gan)度(du)及(ji)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)敏(min)感(gan)度(du)測(ce)試(shi)的(de)屏(ping)蔽(bi)室(shi),進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)敏(min)感(gan)度(du)測(ce)試(shi)的(de)消(xiao)聲(sheng)屏(ping)蔽(bi)室(shi),用(yong)來(lai)進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)測(ce)試(shi)的(de)開(kai)闊(kuo)場(chang)地(di)和(he)配(pei)備(bei)齊(qi)全(quan)的(de)測(ce)試(shi)與(yu)控(kong)製(zhi)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)。另(ling)一(yi)種(zhong)類(lei)型(xing)就(jiu)是(shi)根(gen)據(ju)本(ben)單(dan)位(wei)的(de)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)和(he)經(jing)費(fei)情(qing)況(kuang)而(er)建(jian)立(li)的(de)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)測(ce)試(shi)功(gong)能(neng)的(de)EMC實驗室。比起檢測中心,這類測試實驗室規模小、造價低,主要適用於預相容測試和EMC評估,也就是為了使產品在最後進行EMC認證之前,具有自測試和評估的手段。
對待測設備(EUT:equipment undertest)測試場地布置的一般要求是:EUT的de幹gan擾rao電dian平ping是shi指zhi試shi品pin在zai各ge種zhong典dian型xing使shi用yong情qing況kuang下xia,所suo取qu不bu同tong配pei置zhi和he試shi驗yan布bu置zhi時shi幹gan擾rao值zhi的de最zui大da值zhi。在zai試shi驗yan報bao告gao中zhong應ying詳xiang細xi說shuo明ming試shi驗yan時shi試shi品pin的de配pei置zhi和he試shi驗yan布bu置zhi。當dangEUT是shi由you幾ji個ge互hu連lian設she備bei組zu成cheng時shi,互hu連lian電dian纜lan的de型xing號hao和he長chang度du應ying與yu試shi品pin技ji術shu要yao求qiu中zhong規gui定ding的de相xiang一yi致zhi。如ru果guo電dian纜lan長chang度du是shi可ke以yi改gai變bian的de,則ze取qu在zai輻fu射she試shi驗yan中zhong能neng產chan生sheng最zui大da輻fu射she的de長chang度du。
10kHz~1000MHz頻段的輻射測試場地應該是一個空曠、平坦的場地,在其邊界範圍內無架空線,附近無反射結構物(如鋼筋水泥建築和高大樹木等),而且具有足夠大的尺寸,使天線、試品和反射結構物之間能充分分開。滿足標準的輻射測試場地應該是一個由長軸等於兩倍焦距(F)、短軸等於倍焦距的橢圓所包圍的場地,如圖1所示。試驗時,EUT和測量天線將分別處在兩個焦點上。
為了獲得穩定的電波傳輸特性,必須有一個固定的、相當大的反射地麵(或稱接地平板)。反射麵用金屬材料製成,如鋼板(包括鍍鋅鋼板)和金屬絲網等。板與板之間要用電焊連接,無大的漏縫或孔洞。金屬網孔徑的最大尺寸必須小於波長的1/10(對1000MHz,孔徑應小於3cm)。另外,場地表麵必須平整,同時要考慮排水設施。
傳導幹擾電壓/電流的測試可以在輻射試驗場地內進行,也可以在屏蔽室內進行。

圖1 滿足標準的輻射測試場地
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直接測試方法
所謂直接測試方法指的是在按某個EMC標準要求的實驗室測量配置和測試條件進行EMC測試,追求的是測試結果的準確性及與國內外測試機構之間的可比性。但費用較高。下麵分別討論環境電平的測試、30MHz~l000MHz的輻射測試和電源端傳導幹擾電壓/電流的測量。
(1)環境電平的測試
EUT接入測量線路,但在未通電運行時,要用測量環境噪聲電平的方法來決定試驗環境的 適用性,環境電平應至少比規定的限值低6dB。如果環境電平和EUT的輻射疊加後,仍不超過規定限值_,EUT即被認為已滿足規定限值。
在測量電源端傳導騷擾電壓時,可在LISN和供電電網之間接入一個適當的射頻濾波器,以降低環境電平。但接入射頻濾波器後,在測量頻率上,LISN的阻抗仍應滿足規定要求。
在測量輻射騷擾時,如果環境電平無法滿足要求,則可將測量天線向試品移近後再進行測量,但限值不變。這實際上是對EUT的要求更加嚴格了。
(2)30MHz~l000MHz的輻射測試
當EUT放在試驗轉台上時,應使設備的輻射中心盡可能地接近轉台的轉動中心。EUT和測量天線的距離是指轉動軸線和測量天線之間的水平距離。
關於試驗的轉台,如果是高出接地平板的轉台,一一般不應高出該平麵0.5m;ruguoshiyujiedipingbanchuzaitongyipingmiandezhuantai,zezhuantaipingmianyidingshijinshupingmian,qiehejiedipingbanyoulianghaodedianqilianjie。buguannayizhongzhuantai,feiluodishishipinfangzaizhuantaishang,lijiedipingbandegaoduyingwei0.8m。當EUT不放在轉台上時,EUT和測量天線之間的距離是指EUT邊界和測量天線之間的最近水平距離。

圖2 輻射幹擾測量的典型布置
對於EUT放(fang)在(zai)轉(zhuan)台(tai)上(shang)的(de)情(qing)況(kuang),測(ce)量(liang)天(tian)線(xian)處(chu)在(zai)水(shui)平(ping)和(he)垂(chui)直(zhi)兩(liang)種(zhong)極(ji)化(hua)狀(zhuang)態(tai)時(shi),轉(zhuan)台(tai)都(dou)應(ying)在(zai)所(suo)有(you)角(jiao)度(du)上(shang)旋(xuan)轉(zhuan),應(ying)在(zai)每(mei)個(ge)測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)上(shang)記(ji)錄(lu)其(qi)輻(fu)射(she)騷(sao)擾(rao)的(de)最(zui)高(gao)電(dian)平(ping)。
測量中對天線的要求是:在30~80MHz頻段內,天線長度應等於80MHz的諧振長度;在80~1000MHz頻繁段內,天線長度應等於測量頻率的諧振長度。另外,應該用一個適當的變換器裝置使天線與饋線相匹配。還要配置一個平衡/不平衡變換器,實現與測量接收機的連接。
天線應能任意取向,分別測量其垂直極化和水平極化波分量。天線中心高度應能在l~4m內調節。天線離地的最近點不應小於0.2m,以測出其最大值。
如果使用其他形式天線的測量結果與平衡偶極子天線的測量結果的差值在±2dB以內,則可用其他形式天線。實用中常用的寬帶天線是雙錐天線(30~300MHz)和對數周期天線則可用其他形式天線。實用中常用的寬帶天線是雙錐天線(30~300MHz)和對數周期天線(30~1000MHz)。圖2是輻射幹擾測量的典型布置。
(3)電源端傳導幹擾電壓/電流的測量
測量傳導幹擾時,德國的VDE(verbenadetacherelectrotechniquer)和CISPR標準采用有別於美國的聯邦政府通信委員會FCC(federalcommunicationscommission)標準的LISN電路,其輸入阻抗為150,而FCC標準采用的LISN電路,其輸入阻抗為50。傳導幹擾測試下限頻率,VDE和CISPR標準規定為10kHz,而FCC標準規定為450kHz;這三種標準規定上限頻率都是30MHz。
在輻射試驗場上測量時,EUT應處於和輻射測量相同的狀態下,且EUT應處在比其邊界至少擴展O.5m或最小尺寸為2m×2m的金屬接地平板上。
在屏蔽室內測量時,可用地麵屏蔽層或任意一壁的屏蔽層作為接地平板。試驗時,非落地EUT應放在離地平板0.4m高的絕緣支架或台子上。落地EUT則放在接地平板上,其接觸處應相互絕緣或與正常使用時一致。所有EUT離其他金屬物體的距離應大於0.8m。
LISN的外表麵和EUT邊界之間的最近距離應小於0.8m。網wang絡luo的de參can考kao接jie地di端duan應ying該gai用yong盡jin量liang粗cu短duan的de導dao線xian接jie到dao接jie地di平ping板ban上shang。電dian源yuan電dian纜lan和he信xin號hao電dian纜lan和he信xin號hao電dian纜lan走zou線xian與yu接jie地di平ping板ban之zhi間jian的de相xiang關guan情qing況kuang應ying與yu實shi際ji使shi用yong情qing況kuang等deng效xiao,並bing應ying十shi分fen小xiao心xin地di布bu置zhi電dian纜lan,以yi免mian造zao成cheng假jia響xiang應ying效xiao應ying。圖tu3為在屏蔽室內測量時,傳導幹擾測量的典型布置。
當EUT有特別的接地端子時,應該用盡量短的導線接線地。不裝有特別接地端子的EUT,應在其正常連接方式下進行試驗,即從供電電網上取得接地。由製造廠提供軟性電源線的設備,其電源線的長度應為1m。如果實際長度超過1m,則超過部分應來回折疊成O.3~O.4m的線束。

圖3 在屏蔽室內測量時,傳導幹擾測量的典型布置
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如果EUT由幾個單元組成,而且每個單元都具有電源線,在與LISN連接時,取決於下列規定:
①接在標準電源插頭的每根電源電纜都應分別測量;
②製造廠未規定須從係統中另一單元取得供電電源的電源線或端子都應分別測量;
③由製造廠規定須從係統中某一單元取得電源的電源線或端子應接至該單元,而將該單元的電纜或端子接至LISN進行測量;
④當EUT為了安全目的需要接地時,接地線應接在LISN的參考接地點上。除了由製造廠提供接地線或對接地另有規定外,在無其他特殊要求時,接地線長度應為lm,並與EUT電源線平行敷設,其間距不大於O.1m。
替代的測試方法
由you於yu上shang述shu實shi驗yan室shi測ce量liang配pei置zhi價jia格ge不bu菲fei,如ru果guo還hai要yao涉she及ji到dao測ce試shi場chang地di,則ze更geng不bu是shi一yi般ban生sheng產chan企qi業ye所suo能neng接jie受shou得de了le的de。而er替ti代dai測ce試shi方fang案an,在zai確que保bao有you一yi定ding可ke比bi性xing的de前qian提ti下xia,可ke盡jin量liang降jiang低di配pei置zhi成cheng本ben,為wei盡jin可ke能neng多duo的de企qi業ye所suo接jie受shou。
(1)測量儀器
考慮到開關電源的特點,其內部均由電子線路構成,電源穩態工作時不產生火花、電弧和氣體放電,也不產生家電產品特有的“喀嚦”聲幹擾,隻產生周期性的電壓、電流及其諧波,因此推薦采用頻譜分析儀。在標準規定的測試頻率範圍內,隻要選用一台10kHz~1000MHz以上的頻譜分析儀即可。
(2)LISN接入方法同前
(3)天線
采用吉赫芝橫電磁波室(GTEM小室),其上、下底板與內部隔板所起的功能類似於接收天線,所以在終測配置中用到的接收天線予以取消。
(4)測試場地
由於開關電源的外形尺寸並不大,可望容納在最近發展起來的吉赫芝橫電磁波室(GTEM小室)中,而小室的工作頻率範圍也足以滿足一般測試的需求。
盡管這種測試場地在CISPRll和GB4824標準中尚未表示認可,但在測試汽車用電子/電氣零部件無線電幹擾特性的CISPR25標準中,已經把TEM小室法作為測試零部件/模塊輻射發射特性的標準試驗方法。GTEM小室則是TEM小室的發展,有較大的試驗空間,且與使用的頻率範圍沒有矛盾,因而得到了越來越多的應用。
(5)測試方法
對於10kHz~1000MHz的放射測試,采用GTEM小室和頻譜儀的測試。為保證試驗結果的重複性和可比性,EUT每次試驗所放置的位置應予固定。
關於極化的測試問題:由於小室內部隔板與上、下底板之間的位置是固定的,因此隻能通過EUT的轉動,讓EUT的幾個麵依次朝對隔板來實現。
(6) 其他替代測試方法
國際曾有人建議對小型電子設備采用類似於CLSPRl4一l(對應的我國國家標準是GB4343—l《家用和類似用途電動、電熱器具、電動工具以及類似電路的無線電幹擾特性的測量方法和允許值》)中所提供的吸收鉗(或稱為功率探針、鐵氧體鉗)方法來測試EUT對外的輻射功率。利用吸收鉗可以測量5MHz—300MHz的傳導幹擾功率。采用此法的前提是EUT尺寸較小,其輻射到空間的能量主要是通過EUT的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)逸(yi)出(chu)的(de)。因(yin)此(ci),對(dui)這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)環(huan)繞(rao)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)吸(xi)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)來(lai)實(shi)現(xian)。這(zhe)個(ge)吸(xi)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)便(bian)被(bei)稱(cheng)為(wei)吸(xi)收(shou)鉗(qian)。這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)簡(jian)便(bian)易(yi)行(xing),對(dui)環(huan)境(jing)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao),在(zai)屏(ping)蔽(bi)室(shi)裏(li)便(bian)可(ke)進(jin)行(xing),而(er)且(qie)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)有(you)很(hen)好(hao)的(de)重(zhong)複(fu)性(xing)和(he)可(ke)比(bi)性(xing)。電(dian)壓(ya)、電流傳導幹擾可分別由電壓探針和電流探針測出。圖4、圖5分別為電壓探針和電流探針原理圖。圖6為電流探針測量電流傳導幹擾原理圖。功率探針原理見圖7。

此法已在CISPRG分會上作為對CISPR22(對應的我國國家標準是GB9254《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》)的修訂方案通過了該分會技術委員會的草案(CD),現已進入到秘書處起草成國際標準草案(FDIS)的階段。
由於上述原因,此法在技術上有一定可行性,且方法簡單、重(zhong)複(fu)可(ke)比(bi),配(pei)置(zhi)價(jia)格(ge)較(jiao)低(di)。隻(zhi)是(shi)吸(xi)收(shou)鉗(qian)法(fa)與(yu)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)的(de)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)法(fa)之(zhi)間(jian)還(hai)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)數(shu)據(ju)比(bi)對(dui)問(wen)題(ti),但(dan)就(jiu)方(fang)法(fa)而(er)言(yan),仍(reng)不(bu)失(shi)為(wei)一(yi)般(ban)企(qi)業(ye)可(ke)采(cai)取(qu)的(de)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。
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國內開關電源電磁兼容現況
自1983年我國YD/T983標準開始起草以來,國內開關電源製造商紛紛開始進行電磁兼容的研究。由於電磁兼容測試議器、shiyanchangdijianshefeiyonghengao,qiexuyaoyoujingyandeyanfarenyuan,henduozhizaoshangbunengyouzijideshiyanshi,duikaiguandianyuandiancijianrongdeyanfazaochenglekunnan。muqianwoguodekaiguandianyuanchanpin,zaiYD/T983標準下,除雷擊、浪湧、ESD和EFT指標外,其他抗擾度指標容易達到。但是,電磁幹擾指標(例如傳導幹擾和幅射幹擾)大部分開關電源產品達不到指標要求。因此是目前研究開關電源電磁兼容性的熱點內容。
我國運用電磁兼容試驗技術始於20世紀60年代前後,當時試驗條件簡陋,測量設備多半是國內自行研製的簡易測量設備,測量手段也比較落後。1966年船舶工業先行一步,製定了自己的行業測量標準JB-854—66《船用電氣設備工業無線電幹擾端子電壓測量方法及允許值》。進入20世紀80年代,國外先進的電子測量設備大量湧進市場。國內一些重要的科研單位、大型生產廠家及某些高校先後興建電磁兼容試驗室,引進了成套的測量設備。
因(yin)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)領(ling)域(yu)與(yu)其(qi)他(ta)專(zhuan)業(ye)相(xiang)比(bi)要(yao)更(geng)多(duo)地(di)依(yi)賴(lai)於(yu)測(ce)量(liang),而(er)且(qie)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)量(liang)對(dui)試(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)的(de)要(yao)求(qiu)又(you)很(hen)嚴(yan)格(ge)。因(yin)此(ci),隨(sui)著(zhe)國(guo)際(ji)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)標(biao)準(zhun)的(de)應(ying)用(yong)與(yu)轉(zhuan)化(hua),我(wo)國(guo)高(gao)標(biao)準(zhun)的(de)試(shi)驗(yan)室(shi)陸(lu)續(xu)建(jian)成(cheng),專(zhuan)業(ye)技(ji)術(shu)隊(dui)伍(wu)不(bu)斷(duan)擴(kuo)充(chong)壯(zhuang)大(da),這(zhe)為(wei)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)帶(dai)來(lai)了(le)機(ji)遇(yu)和(he)條(tiao)件(jian)保(bao)證(zheng)。
muqiandediancijianrongshiyanshidadouyijunbiaohuominbiaoweizhu,bicishidangjiangu,anzhuangdeceshishebeiyushiyanshiguimoyudengjixiangpeitao。zhezhongshiyanshikewanchengguidingbiaozhundeguifanceshi,ceshijieguokezhimingshoushijianshifoumanzuguidingbiaozhunyaoqiu。ruguochaobiao,zekegeichuchaobiaodepindianjichaobiaoliangzhi;對於抗幹擾性能檢測,則給出受試件的實際抗擾度電平,亦即敏感度閾值。這種測試是產品驗收的最終檢測手段,無論是新產品定型、產(chan)品(pin)上(shang)市(shi)流(liu)通(tong),還(hai)是(shi)軍(jun)品(pin)總(zong)裝(zhuang)前(qian)的(de)產(chan)品(pin)交(jiao)付(fu)驗(yan)收(shou)都(dou)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。這(zhe)類(lei)試(shi)驗(yan)室(shi)大(da)多(duo)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)相(xiang)應(ying)標(biao)準(zhun)作(zuo)全(quan)自(zi)動(dong)化(hua)檢(jian)測(ce),消(xiao)除(chu)係(xi)統(tong)測(ce)試(shi)誤(wu)差(cha),從(cong)而(er)得(de)到(dao)精(jing)確(que)的(de)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。
由you於yu電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun已yi被bei賦fu予yu法fa律lv效xiao力li,則ze電dian磁ci兼jian容rong測ce試shi結jie果guo的de公gong正zheng性xing與yu正zheng確que性xing就jiu顯xian得de十shi分fen重zhong要yao,它ta關guan係xi到dao一yi項xiang設she計ji能neng否fou被bei認ren可ke,一yi個ge產chan品pin能neng否fou成cheng為wei合he格ge產chan品pin,關guan係xi到dao企qi業ye的de命ming運yun。如ru何he保bao證zheng同tong一yi產chan品pin在zai不bu同tong試shi驗yan室shi中zhong測ce試shi結jie果guo的de一yi致zhi性xing呢ne?誰來保證試驗室測試的公正性呢?這些工作正在納人規範化管理之中。
1999年曾由國防部主辦過一次試驗室比對工作,最近又在籌備新一輪的比對工作,參加比對的試驗室在有關部門組織下參照《ISO/IEC係列導則43—1984(E)實驗室能力測試的設謄及實施》,對(dui)同(tong)一(yi)被(bei)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)約(yue)定(ding)測(ce)試(shi)項(xiang)目(mu)的(de)測(ce)試(shi)。測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)及(ji)測(ce)試(shi)要(yao)求(qiu)均(jun)在(zai)比(bi)對(dui)文(wen)件(jian)中(zhong)給(gei)出(chu)。最(zui)後(hou)由(you)組(zu)織(zhi)單(dan)位(wei)按(an)規(gui)定(ding)對(dui)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)。這(zhe)對(dui)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)量(liang)中(zhong)量(liang)值(zhi)的(de)統(tong)一(yi)將(jiang)起(qi)到(dao)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。
為wei了le保bao證zheng電dian磁ci兼jian容rong測ce試shi結jie果guo的de公gong正zheng性xing,首shou先xian要yao有you一yi個ge在zai電dian磁ci兼jian容rong領ling域yu中zhong具ju有you權quan威wei組zu織zhi作zuo為wei認ren證zheng機ji構gou。在zai確que認ren標biao準zhun規gui定ding要yao求qiu得de到dao滿man足zu後hou,認ren證zheng機ji構gou有you權quan頒ban發fa合he格ge證zheng書shu。證zheng機ji構gou按an照zhao標biao準zhunEN450001/1900.5《測試試驗室操作的通用標準》授權和控製試驗室,使其具有合法身份,檢查它的公正性、獨立性、誠實性、技術能量及質量管理體係。
目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)對(dui)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)試(shi)驗(yan)室(shi)的(de)認(ren)證(zheng)工(gong)作(zuo)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi),也(ye)出(chu)台(tai)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)標(biao)準(zhun)。各(ge)試(shi)驗(yan)室(shi)已(yi)按(an)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)加(jia)強(qiang)試(shi)驗(yan)室(shi)管(guan)理(li)。一(yi)些(xie)直(zhi)接(jie)引(yin)進(jin)的(de)試(shi)驗(yan)室(shi)已(yi)拿(na)到(dao)承(cheng)製(zhi)方(fang)申(shen)請(qing)的(de)歐(ou)共(gong)體(ti)“CE"標記的認可證書。
EMI診斷,即EMC預測試。EMC預yu測ce試shi的de特te點dian是shi在zai產chan品pin開kai發fa初chu期qi能neng夠gou及ji早zao地di發fa現xian設she計ji的de問wen題ti,它ta不bu需xu要yao苛ke刻ke的de試shi驗yan條tiao件jian,也ye回hui避bi了le購gou置zhi昂ang貴gui測ce試shi設she備bei的de困kun難nan,因yin此ci它ta有you強qiang大da的de生sheng命ming力li。它ta在zai整zheng個ge產chan品pin的de研yan製zhi生sheng產chan中zhong仍reng是shi重zhong要yao的de測ce試shi手shou段duan,可ke及ji時shi檢jian驗yan產chan品pin的deEMC設計是否合理,所采取的EMI抑製措施是否奏效,使設計人員盡快了解要進一步抑製幹需從哪些環節入手。
EMC設計應與產品電性能設計同步進行、綜合考慮,這已被產品開發設計人員接受。一般產品的EMC測試在產品功能測試融為一體的可能。如當前信息產業部通信計量中心引進的手機等專用信息產品的EMC測試試驗室和測試設備就是在手機正常狀態下檢測相關的EMC指標。隨著電子儀器的進步以及內裝自檢技術的應用,測試技術正向多媒體化、網絡化方向發展。未來的電子產品檢測將是全方位、全自動化的測試。
近10年nian來lai,人ren們men逐zhu漸jian推tui廣guang使shi用yong混hun響xiang室shi進jin行xing電dian磁ci兼jian容rong試shi驗yan。混hun響xiang室shi是shi一yi個ge由you金jin屬shu牆qiang壁bi構gou成cheng的de實shi驗yan室shi,一yi般ban在zai測ce試shi室shi的de天tian花hua板ban上shang裝zhuang設she一yi個ge攪jiao拌ban器qi。將jiang待dai測ce設she備bei放fang在zai室shi內nei,當dang攪jiao拌ban器qi旋xuan轉zhuan時shi,使shi待dai測ce設she備bei暴bao露lu於yu電dian磁ci場chang中zhong。待dai測ce設she備bei在zai場chang中zhong的de平ping均jun響xiang應ying可ke通tong過guo響xiang應ying對dui攪jiao拌ban器qi旋xuan轉zhuan一yi周zhou的de時shi間jian周zhou期qi進jin行xing積ji分fen來lai求qiu得de。混hun響xiang室shi的de金jin屬shu牆qiang壁bi容rong許xu在zai室shi內nei建jian成cheng一yi個ge強qiang場chang。待dai測ce設she備bei暴bao露lu於yu數shu個ge不bu同tong的de極ji化hua組zu成cheng的de強qiang場chang電dian平ping中zhong。
在zai傳chuan統tong的de電dian磁ci敏min感gan度du試shi驗yan中zhong,試shi驗yan應ying在zai完wan全quan給gei定ding而er不bu能neng任ren意yi選xuan擇ze的de環huan境jing下xia進jin行xing,如ru在zai橫heng電dian磁ci波bo小xiao室shi或huo電dian波bo暗an室shi中zhong進jin行xing。在zai這zhe種zhong限xian定ding的de環huan境jing下xia,場chang的de極ji化hua與yu分fen布bu不bu隨sui時shi間jian改gai變bian,因yin為wei這zhe些xie方fang法fa的de工gong作zuo原yuan理li是shi建jian立li在zai一yi個ge單dan一yi優you勢shi模mo基ji的de礎chu上shang的de。混hun響xiang室shi的de金jin屬shu牆qiang壁bi容rong光guang煥huan發fa許xu在zai室shi內nei建jian軍jun成cheng一yi個ge強qiang場chang。待dai設she備bei暴bao露lu於yu由you數shu個ge不bu同tong的de極ji化hua組zu成cheng的de強qiang場chang電dian平ping中zhong。
zaichuantongdediancimingandushiyanzhong,shiyanyingzaiwanquangeidingerbunengrenyixuanzedehuanjingxiajinxing,ruzaihengdianciboxiaoshihuodianboanshizhongjinxing。zaizhezhongxiandingdehuanjingxia,changdejihuayufenbubusuishijiangaibian,yinweizhexiefangfagongzuoyuanlishijianlizaiyigedanyiyoushimojidechushangde。hunxiangshizemeiyougeichuyigexiandingxingdechang,danquetigongleyigejunyundediancihuanjing,jishineigechunengliangmidujunyun,gexiangtongxing,gefangxiangnengliuxiangtongerjihuashirenyide,yijisuoyoubojiandexiangweiyujihuashirenyide。zhiyaoshineiyoudaliangbenpianmo(在某一固定頻率以上會出現這種情況),就可達到上述要求。此外,簡並情況(即在某頻率下有多少模重合)與波形間隔是重要參量。混響室的主要優點是在該室內用一個適當的功率源就有可能建軍立一個強場,因此需要很高的品質因數Q。
最近,國外又在推廣5m法電波暗室,與10m法電波暗室相比占用的空間要小得多,因而成本會大大下降。人們正在研究如何將5m法測試結果等效成10m法的結果,這一研究工作在國內外受到廣泛關注,進展較快,預計在近期將會取得滿意的成果。
此外,人們還提出另一種屏蔽小室—WTEM小室,其結構是半個TEM小室,但采用線陣結構而非板塊結構。它與TEM小室相比並沒有實質性的改變,但這種結構在改善電磁場的均勻性、降低本身的耦合與提高單模帶寬方麵比TEM小室,更容易實現。
由此可見,屏蔽測量技術今後還有較大的發展。以此為推動力,相應的理論研究、應用研究及其開發工作都將會受到更多的重視。
EMC測試必須依據EMC標(biao)準(zhun)和(he)規(gui)範(fan)給(gei)出(chu)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing),並(bing)以(yi)標(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)作(zuo)為(wei)判(pan)據(ju)。對(dui)於(yu)預(yu)相(xiang)容(rong)測(ce)試(shi),盡(jin)管(guan)不(bu)可(ke)能(neng)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)通(tong)過(guo)所(suo)有(you)項(xiang)目(mu)的(de)標(biao)準(zhun)測(ce)試(shi),但(dan)至(zhi)少(shao)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)信(xin)度(du),而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)指(zhi)出(chu)如(ru)何(he)改(gai)進(jin)設(she)計(ji)、抑製EMI發射。
由於EMC測(ce)試(shi)是(shi)個(ge)複(fu)雜(za)過(guo)程(cheng),而(er)且(qie)與(yu)測(ce)試(shi)者(zhe)經(jing)驗(yan)和(he)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)有(you)關(guan),所(suo)以(yi)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)重(zhong)複(fu)性(xing)不(bu)理(li)想(xiang)。這(zhe)樣(yang),建(jian)立(li)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong),研(yan)究(jiu)新(xin)的(de)算(suan)法(fa)和(he)測(ce)試(shi)手(shou)段(duan)就(jiu)成(cheng)為(wei)今(jin)後(hou)研(yan)究(jiu)的(de)熱(re)門(men)課(ke)題(ti)[8]。
因為EMC設計與EMC測試是相輔相成的,EMC設計的好壞是要通過EMC測試來衡量的,所以對開關電源電磁兼容測試的研究具有重要意義。由於開關電源在電子設備得到極為廣泛的應用,因此,開關電源EMC是否達標,直接影響電子設備EMC能否達標。而我國目前的大部分開關電源產品達不到EMC指標要求,可見這一領域還要花大氣力去攻關。
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