EMC测试、设计及排查技术.ppt
EMC測試、設計及排查技術 （一）,Compliance Direction Systems Inc. Compliance Direction Direct to EM_Compliance （加拿大）容向系統科技有限公司 容 向 專注於電磁相容方向,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,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,主讲：沈学其 Compliance Direction Systems Inc. 容向 电磁兼容方向,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 【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 EN55022 FCC 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-x x 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,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【 72MHz8M×9或24M×3】,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,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 EUT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： 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PCB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,HFA21 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70×45×30cm 】，價格和體積關係很大 對抗干擾要求比較高，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SNR 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,謝謝！,歡迎訪問我們的網站： www.emcdir.com Email: infoemcdir.com,
