深度理論分析之EMC標準

前言：為了確保設備和各個單元必須滿足的電磁兼容工作特性，國際有關機構、各國政府和軍事部門以及其它相關組織制定了一系列的電磁兼容標準，標準對設備電磁騷擾發(fā)射和電磁抗擾度作出了規(guī)定和限制。電磁兼容標準是進行電磁兼容性設計的指導性文件，也是電磁兼容性實驗的依據(jù)，因為試驗項目、測試方法和極限值等都是標準給定的。

一、 國際上關于EMC標準的主要組織

①IEC為國際電工委員會，其下面有兩個平等的組織制定EMC標準：CISPR&TC77

②CENELEC：由歐共體委員會授權制定的歐洲標準

③FCC：美國聯(lián)邦通信委員會，主要制定民用標準

④MIL-STD：為美國軍用標準

⑥VDE：德國的電氣工程協(xié)會，是世界上最早建立電磁兼容標準的組織之一

⑦VCCI：為日本的干擾自愿控制委員會，是民間機制，其標準與CISPR&IEC標準一致；

我國的EMC標準化工作是在國家技術監(jiān)督局的領導下進行的，國內(nèi)標準是以GB、GB/T開頭。我國的EMC標準主要引用絕大多數(shù)是引用的國際標準（主要是CISPR和IEC標準）。

需要注意的是，世界上絕大多數(shù)的標準都是采用的CISPR和IEC標準。

二、EMC標準擬定的理論基礎

MC標準的主要內(nèi)容之一就是規(guī)定了電磁騷擾和電磁抗擾度的極限值，極限值在理論上應該滿足上圖的所示的原則。EMI 和 EMS 是相互對立的兩個方面，上圖說明。

設備的 EMI 極限值與 EMS 極限值之間應該留有足夠的余量（IM），即設備 EMI 發(fā)射要小于其抗擾度 （EMS），這樣設備才有足夠的抗干擾能力。另一方面，設備的 EMI、EMS 實測值應該與極限值之間有足夠的余量。比如在 EN300 386 標準中，輻射發(fā) 射的極限值（EMI Limit）為 40dBuV/m，而輻射抗擾度極限值為 130dBuV。 由此可見，EMI、EMS 極限值之間余量的重要性。

三、電磁兼容標準的分類

電磁兼容標準可以分為：基礎標準、通用標準、產(chǎn)品類標準和專用標準。

基礎標準是制訂其他 EMC 標準的基礎，它描述了 EMC 現(xiàn)象，規(guī)定了電磁騷 擾發(fā)射和抗擾度的測試方法、測試設備和布置，同時定義了試驗等級和性能判 據(jù)，但并不涉及到具體的產(chǎn)品。例如： IEC61000－X－X 系列標準。

產(chǎn)品類標準和專用標準是針對某種產(chǎn)品系列和專用產(chǎn)品的 EMC測試而制訂 的。它往往引用了基礎標準的內(nèi)容，同時根據(jù)產(chǎn)品的特殊性對測試作出更加詳 細的規(guī)定。對于騷擾發(fā)射測試，它規(guī)定了產(chǎn)品的騷擾發(fā)射限值。對于抗擾度試 驗，它規(guī)定了產(chǎn)品應該達到的試驗等級和性能判據(jù)。如：

CISPR11 EN55011:ISM 工科醫(yī)設備的發(fā)射要求

CISPR22 EN55022:ITE 信息技術設備的發(fā)射要求

CISPR24 EN55024:ITE 信息技術設備的抗擾性要求

GB6833 電子測量儀器電磁兼容試驗規(guī)范

通常專用的產(chǎn)品 EMC 標準包含在某種特定產(chǎn)品的一般用途標準中，而不形成 單獨的 EMC 標準。例如：計算機：GB9813－88：微型數(shù)字電子計算機通用 技術條件其中包括電磁兼容檢測項目，要求按 GB6833.2～GB6833.6、 GB9254 進行。

通用標準是按照產(chǎn)品使用的環(huán)境來分類的，例如歐洲標準中分類是按下表進行 的。通用標準規(guī)定了設備應該在哪些端口作發(fā)射和抗擾度試驗，包括設備的交、 直流電源端口、信號和數(shù)據(jù)線端口、機殼、接地點等，同時也規(guī)定了可以依據(jù) 的基礎標準。

如：

EN50082-1：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標準

EN50082-2：工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標準

EN50081-1：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境發(fā)射通用標準

EN50081-2：工業(yè)環(huán)境的發(fā)射通用標準

產(chǎn)品的電磁兼容標準遵循的原則：

產(chǎn)品依照標準的原則依照如此的順序：專用產(chǎn)品類標準→產(chǎn)品類標準→通用標準；

即一個產(chǎn)品如果有專用產(chǎn)品類標準，則他的 EMC 性能應該滿足專用產(chǎn)品類標 準的要求；如果沒有，則應該采用產(chǎn)品類標準進行 EMC 試驗，如果沒有產(chǎn)品 類標準，則用通用標準進行 EMC 試驗，以此類推。

四、EMC的測試項目

電磁兼容測試是根據(jù)有關電磁兼容標準規(guī)定的方法對設備進行測試，評估其是 否達到標準要求。產(chǎn)品在定型和進入市場之前 EMC 性能必須達到標準要求

EMC 測量主要分兩大類：

電磁干擾 EMI（Electromagnetic Interference）測試

電磁抗擾性 EMS （Electromagnetic Susceptibility）測試。

1、 電磁發(fā)射

① 輻射發(fā)射RE（Radiated Emission）

測試通過空間傳播的電磁能量。

② 傳導發(fā)射CE（ Conducted Emission）

測試沿電源線、控制線或信號線傳播的電磁能量。

2、 抗擾性EMS

① 輻射敏感度試驗RS（Radiated Susceptibility）：

測試被試設備對空間電磁騷擾的抗擾性。

② 工頻 磁場輻射敏感度試驗PMS （Power frequency magnetic susceptibility）

檢驗電子電氣產(chǎn)品對工頻磁場的抗擾性。

③ 射頻場感應的傳導敏感度CS （Conducted susceptibility）

測試被試設備對沿電源線、控制線或信號線傳輸?shù)碾姶拍芰康拿舾卸取?/p>

④ 電快速瞬態(tài)脈沖群抗擾度EFT /B（Electrical fast transient burst）

模擬對電感性負載的切換（如繼電器、接觸器）；對高壓開關的切換（如真空 開關、六氟化硫）設備的干擾。放電波形為 5ns/50ns（上升沿 5ns，半波時 間 50ns）的脈沖串，脈沖串持續(xù)時間 15ms，脈沖周期為 300ms。特點是上 升時間快、持續(xù)時間短、能量低，但有較高的重復頻率。

⑤ 浪涌抗擾度SURGE

模擬電網(wǎng)中的故障；雷擊（直接或間接）對設備的干擾，，電網(wǎng)中的開關操作。 放電波形為開路電壓 1.2us/50us、短路電流 8us/20us 的脈沖。 特點是上升 時間慢（相對 EFT/B）、持續(xù)時間較長、能量大。

⑥ 電壓跌落與中斷抗擾度DIP/interruption

模擬由低壓、中壓或高壓網(wǎng)絡中的故障所造成（短路或接地故障）的電壓瞬時跌落和中斷；以及由連接到電網(wǎng)的負荷連續(xù)變化引起的電壓變化。

⑦ 電力線感應/接觸（Power induction/contact）

模擬室外信號線與電力線距離過近或接觸故障。

⑧ 靜電放電抗擾度ESD（Electrostatic discharge）

模擬操作人員或物體在接觸設備時的放電以及人或物體對鄰近物體的放電。

五、EMC測試結果的評價

對 EMI 測試結果以是否達到某個限制要求為準則；對于 EMS 試驗，其性能判 據(jù)可分為四個等級：

A 級：試驗中性能指標正常；

B 級：試驗中性能暫時降低，功能不喪失，試驗后能自行恢復；

C 級：功能允許喪失，但能自恢復，或操作者干預后能恢復；

R 級：除保護元件外，不允許出現(xiàn)因設備（元件）或軟件損壞或數(shù)據(jù)丟失而造 成不能恢復的功能喪失或性能降低。

六、產(chǎn)品EMC設計的重要性

產(chǎn)品的 EMC 設計是保證產(chǎn)品的 EMC 性能，而產(chǎn)品的 EMC 性能的好壞直接 涉及到電子產(chǎn)品的市場準入；隨著電子設備的大量運用，各國都感覺到產(chǎn)品 EMC 性能的重要性，紛紛從法規(guī)上提出對進入本國市場的電子產(chǎn)品的 EMC 要求，如：

歐共體--89/336/EEC DIRECTIVE------明確要求產(chǎn)品必須符合歐共體有 關 EMC 標準要求，否則不得在歐共體市場銷售。違者將可能受到罰金及 市場禁入的懲罰。

美國則要求進入本國的通信產(chǎn)品必須符合 FCC PART15 與 68 的要求；

韓國則要求通信產(chǎn)品必須符合 EMC 要求，否則不發(fā)給入網(wǎng)證。

中國家電產(chǎn)品已強制執(zhí)行 EMC 標準；通信電源產(chǎn)品 2001 年 10 月已開 始執(zhí)行 EMC 標準，而公司部分產(chǎn)品開發(fā)受此影響，進度推遲。

另外產(chǎn)品的 EMC 性能好壞，還關系到產(chǎn)品的穩(wěn)定性，影響客戶滿意度；主要 表現(xiàn)在：

① 產(chǎn)品 EMC 設計考慮不周易引起內(nèi)部串擾，影響產(chǎn)品穩(wěn)定性；

② 抗外部干擾能力差，工作難穩(wěn)定；

③ 產(chǎn)生干擾會引起客戶投訴。

最后產(chǎn)品的 EMC 性能好壞還與產(chǎn)品的競爭力密切相關。相同的產(chǎn)品有還是沒 有通過 CE 認證在市場競爭中常?？梢云鸬?jīng)Q定性的作用。

所以我們?yōu)榱藚⑴c國際競爭，成為國際化的大公司就必須進行產(chǎn)品的 EMC 設 計，解決產(chǎn)品的 EMC 問題。

七、產(chǎn)品的認證

產(chǎn)品通過特定的測試流程，表明產(chǎn)品符合相應政策、法令、法規(guī)的過程，稱產(chǎn) 品認證。以 CE 認證為例，簡述產(chǎn)品認證的基本流程如下：

① 產(chǎn)品 EMC、安規(guī)性能達到標準要求；

②提出認證要求，聯(lián)系認證公司（Competent Body）進行認證測試（自我 宣稱方式不需要該步驟）；

③ 認證公司給出認證證書（COC）、報告；

簽署符合性聲明（Declaration of Conformity，由專業(yè)實驗室負責）；

④在產(chǎn)品上貼上 CE 標志；

任何產(chǎn)品都要經(jīng)過測試，發(fā)表 DOC 聲明，加貼 CE 標記才能最后進入歐洲市 場。其他國家的產(chǎn)品認證過程也與此相似。CE 標記如下圖所示，可按比例縮 放。