EMC设计测试及其排查技术.ppt

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1、EMC測試、設計及排查技術（一）,內 容,一、EMC測試標準及測試技術二、電磁相容設計技術三、電磁干擾【EMI】排查技術四、電磁敏感性【EMS】排查技術,EMC測試標準及測試技術,電磁相容測試標準概述適合企業的EMC測試手段EMI測試項目EMS測試項目,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,電磁相容測試分類,電磁相容測試【EMC】,電磁干擾測試【EMI】,傳導EMI測試【CE】,輻射EMI測試【RE】,傳導EMS測試【CS】,輻射EMS測試【RS】,電磁敏感度測試【EMS】,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,電磁相容測試標準,測試設備CISPR16.1【

2、GB/T6113.1】無線電騷擾和抗擾度測量設備規範測試方法試驗和測量技術產品標準規定需要測試的專案以及限值,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMC測試標準,EMI測試方法【傳導和輻射】CISPR 22 GB9254 EN55022FCC Part 15低壓電氣及電子設備GB17625.1IEC61000-3-2諧波電流GB17625.2 IEC61000-3-3電壓波動及閃爍EMS【抗擾度】測試IEC61000-4-x GB/T17626.x EN 61000-4-xx 2 至 16,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,認證測試項目,容向系統電磁相

3、容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,認證測試項目,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,認證測試項目,此專案1）對於帶有網卡和數據機的電腦不要求測試。但是對於網卡和數據機列入電信終端產品要求此項測試。此專案2）為推薦性標準規定的測試專案，未列入3C認證要求。美國FCC認證測試的電磁相容專案最少，只有2項，中國3C認證電磁相容專案有3項，都只包含電磁騷擾部分，歐盟CE認證電磁相容測試項目有12項，包含電磁騷擾、電磁抗干擾二部分。,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,認證測試要求說明,輻射騷擾88-216MHz頻率範圍中國標準要求嚴格。對1GHz以上的輻

4、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無此項要求。歐盟CE規定的標準測試要求最為嚴格，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認證基本上能通過CCC認證。美國FCC認證採用的標準與中國3C、歐盟CE不同，而且產品工作電壓不同，通過FCC認證的產品，並不一定滿足3C認證和CE認證中的電磁相容要求。,EMC測試標準及測試技術,電磁相容測試標準概述適合企業的EMC測試手段EMI測試項目EMS測試項目,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,企業建立EMC手段的重要性,EMC問題，不僅僅是能否通

5、過EMC測試的問題！產品內部的電磁干擾穩定性、可靠性產品對外產生的電磁干擾【EMI】空間 發射輻射電纜 傳導輻射產品對外界干擾的抵抗能力【EMS】空間 發射敏感度電纜 傳導敏感度,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,傳統方法,總體設計,原理圖設計,PCB設計,樣機調試,EMC認證測試,通過,結構圖設計,遮罩濾波,通過,EMC認證測試,結構設計,定型,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,企業EMC手段的需求,成敗型測試，補救型措施，解決問題的代價高、手段少認證測試中心需要預約等待，出差法規不允許在認證測試中心進行各類試驗隨著工作頻率的提高，遮罩和濾波不能使

6、產品達到EMC要求多次往返認證中心，代價極高一般不會提高產品質量，相反，會降低產品質量,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,企業EMC手段的目的,在產品研製的過程中，及早發現EMI/EMS問題並採取對策，降低糾錯成本。把系統性EMC指標分解到部件或者單板，對部件和單板進行EMC測試，利於專案管理。從源頭控制EMC，提高產品質量，降低產品成本。去認證測試前，對系統進行摸底測試，提高認證測試的一次性通過率。縮短產品開發週期，加快產品上市時間,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,企業EMC手段的重點,作為生產型企業，應該重點提高設計手段研發部門使用；配備強大的

7、近場測量系統建立經濟有效的檢驗手段，而非標準測試手段預相容測試已經足夠；標準測試也有誤差預相容測試手段的重要性次序EMI測試ESD/EFT/傳導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，電壓波動及閃爍工頻磁場抗擾度,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,企業建立EMI【CISPR22】的手段,方案選擇：一、傳統測試系統普通環境下，普通頻譜儀/接收機測試方法二、CASSPER虛擬暗室測試方法普通環境下，雙通道同步接收機三、PCB板級EMI測試ESA 1桌面型EMI測試系統四、TEM小室測試方法五、標準暗室測試方法,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電

8、磁場,EMI測試方法一：傳統預相容測試,採用頻譜分析儀作為主設備應該具備EMI帶寬【6dB帶寬，9k/120kHz】在普通環境下測試EUT開機關機各測一次，結果相減問題背景信號不穩定EUT與背景相同的頻率點結果有偏差低成本,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,普通環境下的背景雜訊問題,電臺、電視臺、通信電臺，在市區環境下，幅度可能達到60dB以上，而EMC極限值可能只有24dBuV。EUT信號被背景雜訊淹沒。EUT信號可能會被背景信號調製EUT信號的頻率可能會和背景信號一致,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,傳導測試,EUT,DC或AC電源,LISN,

9、接收裝置：LISN或者電流卡鉗,限幅器,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,電源線傳導發射測試,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,輻射發射EMI測試,EUT,DC或AC電源,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMI測試方法二：CASSPER,普通環境雙通道同步接收機專利技術濾除背景雜訊非常準確的測試結果符合CISPR 16要求的EMI接收機，可進行全相容測試EUT體積無限制,先進的相關性分析干擾源定位近場背景抑制可移動的測試系統,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,同步雙通道接收機,容向系統電磁相容專家，不僅僅

10、是因為我們能即時看見電磁場,背景雜訊抑制模式,在不具備暗室測量條件的情況下，進行輻射測試識別相位，傅立葉方法剔除“背景信號函數”即使有很強的背景信號，也能測量EUT的輻射有多個背景噪音源時，一樣適用,EUT,背景雜訊,EUT 天線,背景天線,背景雜訊,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,背景抑制模式天線布放示意圖,EUT,EUT 天線,CH A,CH B,CASSPER接收機,1米,10米,背景天線,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,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 40 dB】,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能

11、即時看見電磁場,干擾源定位方式,僅僅從頻率識別是不夠的相同頻率的信號未必是相關的用相關性來識別EMI干擾源相關性功能需要2個通道同時測量相關性範圍：0到1用相關性指標來確定兩個信號是否來自同一個源,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,干擾源定位案例,通道A：遠場天線；通道B：近場探頭哪個時鐘產生的EMI【72MHz8M9或24M3】,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,干擾源定位舉例,24MHz時鐘,遠場收到的信號,近場收到的信號,相關性很差,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,干擾源定位舉例,帶衰減器的8MHz 時鐘,遠場收到的信號

12、,近場收到的信號,相關性很差,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,干擾源定位舉例,無衰減器的8MHz時鐘,相關性很高找到干擾源,遠場收到的信號,近場收到的信號,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,CASSPER客戶化應用,對大型分散式系統的遮罩性能/衰減測量自動測試：用擴展頻譜，CW，脈衝瞬態激勵被動測試：用本地人為的RF背景信號DSP及用戶介面結構層的使用，能快速開發各類客戶化的應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,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,近場背景抑制,實驗室內有EUT以及多台同類型的設備多個輻射源E

13、UT產生的輻射有多強？,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,近場背景抑制,證明實驗房間內有2個環形天線濾除不感興趣的輻射（ENOI）恢復感興趣的輻射（EOI）,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,近場背景抑制,ENOI(blue)from probe,ENOI+EOI at bicon(orange)and ambient cancelled(green)achieving 7 dB of cancellation.,關掉NEOI時，天線上的EOI（橙色）和探頭上的雜訊（藍色）,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,近場背景抑制,結果：

14、ENOI減少了7dB。,天線上的ENOI+EOI（藍色）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,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,CASSPER工作流程,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,CASSPER：移動式大型EMC實驗室,國軍標、FCC、CISPR操作方便，Windows介面移動式體積小，攜帶方便，適合現場測試對環境沒有要求大型：EUT的體積可以任意大綜合EMC實驗室EMI預相容測試（遠場測量）電磁干擾源定位（近場測量）,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMI測試方法三、ESA1,對PC

15、B或者小型設備進行EMI預相容測試,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1桌面型EMI測試系統,濾波器組,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1桌面型EMI測試系統,工作原理,HFW21,HFA21,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1桌面型EMI測試系統,HFW21相當於直流LISN或者電流探頭測量PCB電源線上的共模干擾和差模干擾,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1桌面型EMI測試系統,EUT,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1桌面型EMI測試系統,H

16、FA21把PCB內部的電源/地/信號線上的EMI引導到基板上10pf1000nf的電容，引導不同的頻率,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,ESA1特點,在產品設計早期進行PCB板級EMI預相容測試桌面型，低成本排除了環境雜訊的影響,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMI測試方法四、TEM,測試配置GHz TEM小室EMI接收機LISN,電源,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,TEM小室適合對象,被測設備體積很小，而且為獨立設備GTEM對EUT體積有嚴格限制【一般不能大於704530cm】，價格和體積關係很大對抗干擾要求比較高，

17、希望能進行輻射電磁場抗擾度測試有足夠的經費預算【TEM成本較高】比較簡單的產品：EUT必須放進GTEM內，故不能同時進行設計修改的評估和干擾源定位。,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMI測試方法五：暗室測試系統,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接收機天線LISN等,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,典型的暗室的構造,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,頂級EMI接收機DSI600,頻率範圍20Hz2G/27G/40GHz極低的雜訊係數，全頻段不需要前置放大器9dB，整體小於13dB精度S

18、NR 10dB時，2dB【其他產品:SNR15dB】符合所有EMC標準的EMI接收機一體化設計Windows介面功能表式選擇測試標準不依賴EMC標準不依賴產品手冊,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EMI接收機DSI-2020,頻率範圍1kHz2GHz符合民品EMC測試要求背景雜訊濾除功能預相容測試和全相容測試傳導測試和輻射測試4個檢波器極低的雜訊係數極高的靈敏度,EMC測試標準及測試技術,電磁相容測試標準概述適合企業的EMC測試手段EMI測試項目EMS測試項目,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,IEC61000-4-x【GB/T17626.x】,容

19、向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,汽車電子EMS的手段,BCI法【大電流注入法】汽車ISO11452-4,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,IEC61000-4-2：靜電放電,低濕度情況下通過摩擦等，使人體積累靜電。當帶有靜電的人與設備接觸時，就可能產生靜電放電。,放電電流波形 測試等級,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,靜電信號發生器,放電線路中的儲能電容CS代表人體電容，現公認150pF比較合適。放電電阻Rd為330，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻。,靜電槍,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,靜

20、電放電試驗方法,實驗室試驗【為主】和安裝現場試驗正式試驗前要用20次/秒的放電速率，對被試設備表面很快掃視一遍，目的是找出設備對靜電放電敏感的部位。試驗中一般以1次/秒的速率進行放電，以便讓設備對試驗未來得及回應。試驗電壓要由低到高逐漸增加到規定值。,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,IEC61000-4-4：EFT,電路中，機械開關對電感性負載的切換，通常會對其他設備產生干擾。干擾特點：脈衝成群出現、脈衝的重複頻率較高、脈衝波形的上升時間短暫、單個脈衝的能量較低。實踐中，EFT使設備故障的機率較少，但容易使設備產生誤動作。航太產品：沒有要求測試,容向系統電磁相容專家，不

21、僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EFT脈衝波形,單脈衝波形5ns/50ns重複頻率2.5/5kHz電壓0.25-4kV脈衝群持續時間15ms脈衝群週期：300ms,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,EFT試驗方法,對電源線的試驗（包括交流和直流）：通過耦合與去耦網路，用共模方式，在每個電源端子與最近的保護接地點之間，或與參考接地板之間加試驗電壓。對控制線、信號線及通信設備：用共模方式，通過電容耦合夾子來施加試驗電壓。對於設備的保護接地端子：試驗電壓加在端子與參考接地之間。試驗每次至少要進行1min，而且正/負極性都屬必須。,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見

22、電磁場,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；雲層間的間接雷擊，線上路上感應出的電壓或電流；雷電擊中了鄰近物體，在其周圍建立了電磁場，當戶外線路穿過電磁場時，線上路上感應出了電壓和電流；雷電擊中了附近的地面，地電流通過公共接地系統時所引入的干擾。切換瞬變，例如：主電源系統切換時產生的干擾；在設備附近有一些大型的開關在跳動時所形成的干擾；切換有諧振線路的晶閘管設備；各種系統性的故障，如設備接地網路產生的短路/飛弧等。,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,浪湧的波形：電源線/通信線,電源線路的綜合波：開

23、路電壓波/短路電流波,通信線路試驗的CCITT浪湧電壓,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,浪湧：試驗等級和方法,測試對象：電源線長於10米的互連線【連接到室外的通信線路】電源線：通過耦合/去耦網路來完成的。對於通信線路上的試驗，則和EUT電路有關。試驗等級：1級：浪湧電壓500V，如機房；2級：浪湧電壓1kV，如一般室內設備；3級：浪湧電壓2kV，如室外設備或通信線路；4級：浪湧電壓可達4kV，如未加保護的高壓變電所,容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電磁場,IEC61000-4-6：射頻場感應的傳導騷擾抗擾度,信號源,功率放大器,6dB衰減器,EUT,CDN-M3,頻率範圍：150kHz230MHz,CDN,信號線CDN種類：遮罩電纜非遮罩電纜RJ45電纜.取代辦法：電磁鉗,電源,