綜述開(kāi)關(guān)電源EMC產(chǎn)生機理及其對策

　　EMC的分類(lèi)及標準：

　　EMC(Electromagnetic Compatibility)是電磁兼容，它包括EMI(電磁騷擾)和EMS(電磁抗騷擾)。EMC定義為:設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何設備的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC整的稱(chēng)呼為電磁兼容。EMP是指電磁脈沖。

　　EMC = EMI + EMS

　　EMI : 電磁干擾

　　EMS : 電磁相容性 (免疫力)

　　EMI可分為傳導Conduction及輻射Radiation兩部分，Conduction規范一般可分為: FCC Part 15J Class B;CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3) Class B;國標IT類(lèi)(GB9254，GB17625)和AV類(lèi)(GB13837，GB17625)。FCC測試頻率在450K-30MHz，CISPR 22測試頻率在150K--30MHz，Conduction可以用頻譜分析儀測試，Radiation則必須到專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗室測試。

　　EN55022為Radiation Test & Conduction Test (傳導 & 輻射測試); EN61000-3-2為Harmonic Test (電源諧波測試) ;EN61000-3-3為Flicker Test (電壓變動(dòng)測試)。

　　CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)應用于信息技術(shù)類(lèi)裝置, 適用于歐洲和亞洲地區;EN55022為歐洲標準，FCC Part 15 (Federal Communications Commission) 適用于美國，EN30220歐洲EMI測試標準，功率輻射測試標準是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

　　EN55011輻射測試標準是：有的頻率段要求較高，有的頻率段要求較低。傳導 (150KHZ-30MHZ) LISN主要是差模電流, 其共模阻抗為100歐姆(50 + 50); LISN主要是共模電流, 其總的電路阻抗為25歐姆(50 // 50)。

　　EMI為電磁干擾，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference) 電磁干擾， EMI包括傳導、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構成的，通常稱(chēng)作干擾的三要素。 EMI線(xiàn)性正比于電流，電流回路面積以及頻率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是電流，S是回路面積，F是頻率，K是與電路板材料和其他因素有關(guān)的一個(gè)常數。

　　EMI是指產(chǎn)品的對外電磁干擾。一般情況下分為 Class A & Class B 兩個(gè)等級。 Class A為工業(yè)等級，Class B 為民用等級 。民用的要比工業(yè)的嚴格，因為工業(yè)用的允許輻射稍微大一點(diǎn)。同樣產(chǎn)品在測試EMI中的輻射測試來(lái)講，在30-230MHz下，B類(lèi)要求產(chǎn)品的輻射限值不能超過(guò)40dBm 而A類(lèi)要求不能超過(guò)50dBm(以三米法電波暗室測量為例)相對要寬松的多，一般來(lái)說(shuō)CLASS A是指在EMI測試條件下，無(wú)需操作人員介入，設備能按預期持續正常工作，不允許出現低于規定的性能等級的性能降低或功能損失。

　　EMI是設備正常工作時(shí)測它的輻射和傳導。在測試的時(shí)候，EMI的輻射和傳導在接收機上有兩個(gè)上限，分別代表Class A和Class B，如果觀(guān)察的波形超過(guò)B的線(xiàn)但是低于A(yíng)的線(xiàn)，那么產(chǎn)品就是A類(lèi)的。EMS是用測試設備對產(chǎn)品干擾，觀(guān)察產(chǎn)品在干擾下能否正常工作，如果正常工作或不出現超過(guò)標準規定的性能下降，為A級。能自動(dòng)重啟且重啟后不出現超過(guò)標準規定的性能下降，為B級。不能自動(dòng)重啟需人為重啟為C級，掛掉為D級。國標有D級的規定，EN只有A，B，C。EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過(guò)的。

　　EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr) 電磁敏感度一般俗稱(chēng)為 “電磁免疫力”, 是設備抗外界騷擾干擾之能力，EMI是設備對外的騷擾。

　　EMS中的等級是指：Class A，測試完成后設備仍在正常工作;Class B，測試完成或測試中需要重啟后可以正常工作;Class C，需要人為調整后可以正常重啟并正常工作;Class D，設備已損壞，無(wú)論怎樣調整也無(wú)法啟動(dòng)。嚴格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

　　常用的EMC標準及試驗配置

　　EMS部份為EN55024包含7項測試：

　　EN61000-4-2:1998;

　　EN61000-4-3:1998;

　　EN61000-4-4:1995,

　　EN61000-4-5:1995;

　　EN61000-4-6：1996;

　　EN61000-4-8: 1993;

　　EN61000-4-11:1994。

　　EMC檢測主要項目:

　　空間輻射(Radiation): EN55011,13,22 FCC Part 15&18, VCCI

　　傳導干擾(Conduction): EN55011,13,14-1,15,22, FCC Part 15&18, VCCI

　　喀嚦聲(Click): EN55014-1

　　功率輻射(Power Clamp): EN55013,14-1

　　磁場(chǎng)輻射(Magnetic Emission): EN55011,15

　　低頻干擾(Low Frequency Immunity): EN50091-2

　　靜電放電(ESD): IEC61000-4-2、EN61000-4-2、 GB/T17626.2

　　輻射抗擾度(R/S): IEC61000-4-3、 EN61000-4-3 、GB/T17626.3

　　脈沖群抗擾度(EFT/B): IEC61000-4-4、EN61000-4-4 、 GB/T17626.4

　　浪涌抗擾度(SURGE): IEC61000-4-5、 EN61000-4-5、 GB/T17626.5

　　傳導騷擾抗擾度(C/S): IEC61000-4-6、 EN61000-4-6 、GB/T17626.6

　　工頻磁場(chǎng)抗擾度(M/S): IEC61000-4-8、 EN61000-4-8、GB/T17626.8

　　電壓跌落(DIPS): IEC61000-4-11、 EN61000-4-11、 GB/T17626.11

　　諧波電流(Harmonic): IEC61000-3-2、EN61000-3-2

　　電壓閃爍(Flicker): IEC61000-3-3、EN61000-3-3

　　輻射干擾(Radiated Interference)是通過(guò)空間并以電磁波的特性和規律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。傳導干擾(Conducted Interference)是沿著(zhù)導體傳播的干擾。所以傳導干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

　　電磁兼容三要素：任何電磁兼容性問(wèn)題都包含三個(gè)要素，即干擾源、敏感源和耦合路徑，這三個(gè)要素中缺少一個(gè)，電磁兼容問(wèn)題就不會(huì )存在。

　　產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流，即dV/dt或dI/dt很大;輻射天線(xiàn)或傳導導體。

　　電磁兼容標準對設備的要求有兩個(gè)方面：一個(gè)是工作時(shí)不會(huì )對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響，另一個(gè)是不能對外界的電磁干擾過(guò)度敏感。前一個(gè)方面的要求稱(chēng)為干擾發(fā)射要求，后一個(gè)方面的要求稱(chēng)為敏感度要求。

　　電磁能量從設備內傳出或從外界傳入設備的途徑只有兩個(gè)，一個(gè)是以電磁波的形式從空間傳播，另一個(gè)是以電流的形式沿導線(xiàn)傳播。因此，電磁干擾發(fā)射可以分為：傳導發(fā)射和輻射發(fā)射;敏感度也可以分為傳導敏感度和輻射敏感度。

　　電磁兼容標準分為基礎標準、通用標準、產(chǎn)品類(lèi)標準和專(zhuān)用產(chǎn)品標準。

　　基礎標準：描述了EMC現象、規定了EMC測試方法、設備，定義了等級和性能判據?；A標準不涉及具體產(chǎn)品。

　　產(chǎn)品類(lèi)標準：針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標準。往往引用基礎標準，但根據產(chǎn)品的特殊性提出更詳細的規定。

　　通用標準：按照設備使用環(huán)境劃分的，當產(chǎn)品沒(méi)有特定的產(chǎn)品類(lèi)標準可以遵循時(shí)，使用通用標準來(lái)進(jìn)行EMC測試。對使設備的功能完全正常，也要滿(mǎn)足這些標準的要求。

　　關(guān)于制訂電磁兼容標準的組織和標準的介紹：

　　IEC(國際電工委員會(huì ))：有兩個(gè)平行的組織制訂EMC標準，CISPR和TC77。

　　CISPR(國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì ))：1934年成立。目前有七個(gè)分會(huì )：A分會(huì )(無(wú)線(xiàn)電干擾測量方法與統計方法)、B分會(huì )(工、科、醫療射頻設備的無(wú)線(xiàn)電干擾)、C分會(huì )(電力線(xiàn)、高壓設備和電牽引系統的無(wú)線(xiàn)電干擾)、D分會(huì )(機動(dòng)車(chē)和內燃機的無(wú)線(xiàn)電干擾)、E分會(huì )(無(wú)線(xiàn)接收設備干擾特性)、F分會(huì )(家電、電動(dòng)工具、照明設備及類(lèi)似電器的無(wú)線(xiàn)電干擾)、G分會(huì )(信息設備的無(wú)線(xiàn)電干擾)。

　　TC77(第77技術(shù)委員會(huì ))：1981年成立。目前有3個(gè)分會(huì )：SC77A(低頻現象)、 SC77B(高頻現象)、 SC77C(對高空核電磁脈沖的抗擾性)。

　　CENELEC(歐洲電工標準化委員會(huì ))：由歐共體委員會(huì )授權制訂歐洲標準。EN標準中引用了很多CISPR和IEC標準，其對應關(guān)系如下：

　　EN55××× = CISPR標準， (例： EN55011 = CISPR Pub.11)

　　EN6×××× = IEC標準， (例： EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11)

　　EN50××× = CENELEC自定標準， (例： EN50801 )

　　FCC(聯(lián)邦通信委員會(huì ))全名為Federal Communications Commission：是管理電腦, 周邊及通信產(chǎn)品等銷(xiāo)售美國之審核授權機抅, 主要制訂民用產(chǎn)品標準，關(guān)于電磁兼容的標準主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

　　FCC Part 15 subpart B規定: 凡利用數位技術(shù)之電子裝置或系統, 及使用或產(chǎn)生脈波頻率超過(guò)10KHz之器材,皆須依規定進(jìn)行測試認證后, 才可以在美國市場(chǎng)銷(xiāo)售。

　　MIL-STD(美軍標)：典型的是MIL-STD –461D。這個(gè)標準不僅規定了最大輻射發(fā)射和傳導發(fā)射的限制，還規定了系統對輻射和傳導干擾的敏感度要求。配套標準MIL-STD-462規定了必要的測試裝置。商業(yè)公司經(jīng)常將MIL-STD-461中的某些部分作為產(chǎn)品內部EMC規范。

　　VCCI(干擾自愿控制委員會(huì ))：民間機構，其標準與CISPR和IEC一致。

　　軍用設備

　　為軍用設計的電子系統必須滿(mǎn)足MIL-STD-461D的要求， 另一個(gè)關(guān)于EMI的軍用標準是保密的TEMPEST計劃，這是用來(lái)保證保密通信系統安全的?，F在可以接收并復現出大多數電子設備政黨工作時(shí)所發(fā)射的功率很低的射頻信號。象對電子竊聽(tīng)很脆弱的CRT終端那樣的軍用產(chǎn)品就屬于TEMPEST的范疇。在實(shí)踐中，TEMPEST控制設備和系統的發(fā)射，使無(wú)法解譯攜帶信息的信號。

　　由于關(guān)于EMC的法規和標準十分復雜，關(guān)于信息技術(shù)設備的相關(guān)標準總結在表1.9中。一些標準的頻率范圍在圖1-3中標明。

　　CE標示: 源自歐共體各會(huì )員國(European Community)縮寫(xiě)的總稱(chēng), 並以此為標志。規范產(chǎn)品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環(huán)境保護等利益所訂定之基本安全要求。

　　CE = EMC + LVD EMC : 電磁干擾及電磁相容性 LVD : 低電壓指令

　　測量場(chǎng)地：GB要求在開(kāi)闊場(chǎng)地中測量，GJB要求在屏蔽半無(wú)反射室中測量，由于電磁環(huán)境日趨惡化，開(kāi)闊場(chǎng)中的背景干擾往往嚴重影響測量，因此，GB測量也開(kāi)始在屏蔽半無(wú)反射室中做，但要求半無(wú)反射室中的電磁場(chǎng)分布與開(kāi)闊場(chǎng)近似。

　　天線(xiàn)到EUT(受試設備)的距離：GB要求為3米、10米或30米，GJB要求為1米;

測量?jì)热荩篏B僅測量電場(chǎng)輻射發(fā)射，GJB對電場(chǎng)輻射和磁場(chǎng)輻射都要