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顺利通过EMC试验(2)文字版

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对于设备而言,满足电磁兼容要求就是能够通过电磁兼容试验。那么究竟要对电子设备做哪些试验呢?了解这些试验的内容,是对电子设备开展电磁兼容设计的基础。

前面咱们学习了电磁兼容的概念。电子设备或者系统要达到电磁兼容性不是一个容易的事情。这种难度不仅在如何控制设备的电磁骚扰发射,以及如何降低设备对电磁骚扰的敏感性,还体现在,需要决定对设备的骚扰发射强度和敏感性控制到什么程度。虽然控制的越严,电磁兼容性风险越小,但是可能导致产品的成本增加。幸运的是,一些世界性的组织,花费了大量的资源来研究这些问题,提出了一些标准,我们只要执行这些标准就可以了。这些标准,不仅规定了骚扰发射的强度和敏感性限制,还规定了明确的试验方法。

       因此,电子设备的电磁兼容要求主要体现在电磁兼容试验上。电磁兼容试验模拟了现实中可能存在的电磁兼容问题 。

电磁兼容试验分为两个方面,一个是对设备的电磁骚扰发射进行试验,这主要考察设备对其他设备的骚扰情况。

另一个是对设备的骚扰敏感性进行试验,这主要是考察设备对外部电磁骚扰的抵抗能力。

         电磁兼容试验一般在屏蔽暗室中进行。所谓屏蔽暗室,就是一个内部贴上吸波材料的屏蔽间。屏蔽的作用一方面是防止外部骚扰进入到房间里,影响EMI的测量,另一方面是防止在进行EMS试验时,内部的骚扰传到外部,对外部的电子设备造成不良影响。

吸波材料是防止电磁波在屏蔽间内反射,这些反射会导致试验误差,以及试验结果重复性差。

       首先,我们看设备的EMI试验。这就是对设备的骚扰特性进行试验,检查设备在工作时,产生多强的电磁骚扰。

需要注意的是,这里的电磁骚扰发射指的是电子设备在工作时产生的非功能性电磁发射,或者叫做“伴随电磁骚扰发射”。

所谓伴随发射指的是电子设备并不需要这些能量发射来实现特定功能,而是在工作过程中额外产生的。这有点像汽车的尾气排放,它并不是汽车工作必需的,而是伴随着燃料燃烧产生的。这种排放越小越好。

        例如,雷达用来探测目标而发射的电磁波不属于骚扰发射,但是雷达工作时,他的电源所产生的电磁辐射就是骚扰发射。

       电子设备在工作时,这种伴随发射越小越好。伴随发射的主要危害是,对邻近的无线接收设备造成干扰。当无线接收设备受到干扰时,就无法接收到微弱的电磁波信号,导致接收灵敏度降低。

设备的电磁骚扰发射有两个方式,一个是通过电源线发射,叫做传导发射;另一个是通过辐射电磁波的方式,叫做辐射发射。

大部分设计师认为,电源线传导发射的主要危害是对共用一个电源的其他设备造成干扰。其实,电源线传导发射也会产生伴随电磁辐射,产生辐射性的电磁骚扰。

辐射发射不仅对附近的无线接收设备形成干扰,当辐射发射过强时,也会对临近的电子线路形成干扰,例如,工业现场,变频器经常对PLC控制器产生干扰。

电子设备在工作时,不能对耦合到设备上的电磁骚扰过于敏感。这种骚扰可以是外部的各种电磁能量,包括一些功能性发射的设备,例如雷达、电台等,所产生的电磁波能量。检查设备对电磁骚扰敏感的程度的试验叫做敏感性试验,也叫做抗扰性试验。敏感性试验主要分为三类:

1. 电源线传导骚扰敏感性试验:主要考察设备对来自电源线的骚扰的敏感性,电源线上的骚扰既可以来自电网上的其他设备,也可以来自空间电磁波的感应;

2. 辐射骚扰敏感性试验:考察设备对空间电磁波的敏感性。这种电磁波主要来自无线电辐射天线,例如,电台、雷达等。也可以来在附近的强骚扰设备,例如,电机驱动器一类的大功率电力电子设备。

3. 信号线传导骚扰敏感性试验:考察设备对来自信号电缆上的电磁骚扰的敏感性。这种电磁骚扰主要是空间电磁波感应出来的。大家可能有疑问,既然是空间电磁波感应出来的,辐射敏感性试验不能说明问题吗。这是因为,频率较低时,产生一个足够强的电磁波照射环境并容易。因此,对于较低频率的电磁波骚扰,用这种试验方法更简单,重复性也更好。

敏感性试验中,还有一项独特的试验,叫做静电放电试验。这是携带静电电荷的人体接触设备时,发生静电放电的过程中产生的电磁骚扰现象。在北方冬季,人们轻易不敢用手接触其他物体,因为很容易发生“放电”,这就是静电放电。静电放电的过程会产生电磁场辐射,这种电磁场对电路造成影响。

         对电子设备的要求如图所示。

         首先,按照骚扰能量的传输方向划分。骚扰能量离开设备的情况,叫做骚扰发射,用英文字母E(Emission )来表示。

骚扰能量进入设备的情况,叫做骚扰敏感性,用英文字母S(Susceptibility)来表示。

进一步对骚扰发射的情况进行划分。按照骚扰发射的路径分为两种,一种是沿着导体以电流的形式传播,叫传导发射,用英文字母CE(Conducted Emission)表示。

另一个是以电磁波的形式在空间传播,叫做辐射形式,用英文字母RE(Radiated Emission)表示。 

同样,骚扰敏感性也按照骚扰进入设备的路径分为两种,传导敏感性CS,和辐射敏感性RS。需要注意的是,传导敏感性不仅包括电源线的传导敏感性,还包括信号电缆的传导敏感性。

另外,敏感性试验还包括静电放电敏感性。静电放电敏感性是一种特殊的试验,对设备形成的干扰既包括辐射性质的,也包括传导性质的。

因此,电磁兼容要求主要有五种,CE、CS、RE、RS、ESD,分别叫做:传导发射、传导敏感性、辐射发射、辐射敏感性、静电放电敏感性。


来源:深讲电磁兼容
燃烧电源电路电磁兼容汽车电力电子电机材料控制
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首次发布时间:2025-08-09
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深讲电磁兼容
硕士 | 技术总监 用最通俗的方式讲解实用的EMC
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