EMC預(yù)先診斷測試解決方案

電磁兼容 - 預(yù)測試解決方案

EMC量測項目
 

---電磁波信號來源： 
就電磁波的傳波途徑而言，可將電磁波信號分類為傳導(dǎo)性與輻射性的來源。傳導(dǎo)性輻射的形成系來自于緊貼著電力現(xiàn)或纜在線的輻射訊號傳輸?shù)诫娮咏M件上或系統(tǒng)上所致，通常為30MHz以下。輻射性的電磁干擾則是由電子系統(tǒng)的外箱、天線或其他零組件上產(chǎn)生之雜散諧波訊號所發(fā)出之電磁波，常見的范圍通常在30MHz ~ 1GHz。

---EMC測試種類：
就測試方式而言，不論在EMI或EMS的測試中，都是包含傳導(dǎo)與輻射兩種測試途徑，如下圖所示。

傳導(dǎo)EMI測試(Conducted Emission)	試方式為藉由待測產(chǎn)品的電源線連接至仿真電源阻抗網(wǎng)絡(luò)(LISN)，將待測產(chǎn)品的電波噪聲位準(zhǔn)傳至量測接收機(jī)，取得噪聲位準(zhǔn)。
輻射EMI測試(Radiated Emission)	測試方式為待測產(chǎn)品于正常使用狀態(tài)下，藉由空中傳送待測產(chǎn)品所產(chǎn)生的電波至3M或10M遠(yuǎn)的天線接收，在傳送至量測接收機(jī)，取得噪聲位準(zhǔn)。
傳導(dǎo)EMS測試(Conducted Susceptibility)	測試方式是對經(jīng)由電源線與控制線混入的噪聲試驗，耦合噪聲與電源后測試待測物受干擾的情況，常見的使用脈沖(impulse)測試。
輻射EMS測試(Radiated Susceptibility)	測試方式模擬待測物暴露在電磁波下的受干擾情況，透過天線發(fā)射發(fā)規(guī)所需的RF功率，常見的測試范圍在80MHz～1GHz，且?guī)в?/span>AM 80%調(diào)變信號的1V/m ~ 10V/m能量。

EMC常見標(biāo)準(zhǔn)介紹 ：                                                                               
                                                                    

標(biāo)準(zhǔn)	說明	主要區(qū)域
IEC	IEC (International Electro-technical Commission)是為了促進(jìn)電氣設(shè)備相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之統(tǒng)一與整合，于1906年創(chuàng)立之標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。IEC整合在電子、電機(jī)相關(guān)領(lǐng)域之國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，是位居領(lǐng)導(dǎo)地位的國際性標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織，其領(lǐng)域范圍包含整個電子領(lǐng)域的規(guī)范制定。	全球標(biāo)準(zhǔn)
CE	CE為歐盟所制定的認(rèn)證標(biāo)志。CE主要采用的標(biāo)準(zhǔn)為EC/ISO的標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品打上了CE標(biāo)志就表示該產(chǎn)品符合歐盟規(guī)范的指定，才能夠在歐盟地區(qū)販賣。	歐洲
FCC	FCC（Federal Communications Commission，美國聯(lián)邦通信委員會）主要是管理進(jìn)口和使用調(diào)頻裝置。產(chǎn)品如果想出口到美國，必須通過由政府授權(quán)的實驗室根據(jù)FCC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的檢測和批準(zhǔn)。	美國
UL	是一家獨立的產(chǎn)品安 全認(rèn)證機(jī)構(gòu)，總公司在美國。UL主要的業(yè)務(wù)是產(chǎn)品安 全，也建立許多產(chǎn)品、原料、零件、工具及設(shè)備等的標(biāo)準(zhǔn)及測試程序。	美國
CCC	CCC是中華人民共和國強(qiáng)制規(guī)定各類產(chǎn)品進(jìn)出口、出廠、銷售和使用必須取得的認(rèn)證，只有通過認(rèn)證的產(chǎn)品才能被認(rèn)為在安 全、電磁兼容性(EMC)、環(huán)保等方面符合強(qiáng)制要求。	中國
VCCI	VCCI 是日本的電磁兼容認(rèn)證標(biāo)志，由日本電磁干擾控制委員會 (Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment) 管理， VCCI 認(rèn)證是非強(qiáng)制性的。	日本
TELEC	TELEC（Telecom Engineering Center）是日本無線電設(shè)備符合性認(rèn)證的主要的注冊認(rèn)證機(jī)構(gòu)，TELEC為強(qiáng)制性認(rèn)證。	日本
PSE	PSE（Product Safety of Electrical Appliance & Materials）認(rèn)證為日本的電器用品強(qiáng)制性認(rèn)證。其中特定電器用品為強(qiáng)制認(rèn)證，也就是一定要有認(rèn)證才能販賣。而非特定電器用品為非強(qiáng)制，廠商可以不需要取得認(rèn)證也能販賣。A類特定產(chǎn)品為菱形標(biāo)志，B類非特定產(chǎn)品為圓形標(biāo)志來區(qū)分。	日本
GS	GS為德國依照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的產(chǎn)品安 全法，為一種自愿性認(rèn)證，是一種可以用于信息、電器、工業(yè)機(jī)械甚至像是自行車、家具等產(chǎn)品上的安 全認(rèn)證。	德國
TüV	TüV標(biāo)志是德國TüV專為元器件產(chǎn)品定制的一個安 全認(rèn)證標(biāo)志，在德國和歐洲得到廣泛的接受。	德國
RCM	RCM (Regulatory Compliance Mark) 標(biāo)志為澳洲 Safety + EMC = 自我宣告，該標(biāo)志是澳大利亞與紐西蘭監(jiān)管機(jī)構(gòu)擁有的商標(biāo)，表示產(chǎn)品同時符合安規(guī)和EMC要求，是非強(qiáng)制性的。	澳洲
BSMI	經(jīng)濟(jì)部標(biāo)準(zhǔn)檢驗局（簡稱標(biāo)準(zhǔn)局、標(biāo)檢局），是為中華民國之國家*高檢驗機(jī)關(guān)，負(fù)責(zé)中華民國國家標(biāo)準(zhǔn)、度量衡和商品檢驗等工作。	臺灣

各國法規(guī)對照：
 

世界各國安規(guī)不勝枚舉，大致可分為歐洲規(guī)格(IEC/EN)與美洲規(guī)格(UL/CSA)兩大系統(tǒng)，其他國家的法規(guī)幾乎都是從這兩大系統(tǒng)發(fā)展而來，這邊列出一些較常見的法規(guī)，舉例來說，如果法規(guī)是EN55022，那相對應(yīng)類似的法規(guī)可能就是對照FCC 15或者對照CISPR 22所建立出來的。

FCC	CISPR	EN's	Description
18	11	EN 50011	Industrial, scientific and medical equipment
--	12	--	Automotive
15	13	EN 55013	Broadcast receivers
	14	EN 55014	Household appliances/tools
	15	EN 55015	Fluorescent lights/luminaries
15	22	EN 55022	Information technology equipment
	--	EN61000-6-3, 4	Generic emissions standards
	16	--	Measurement apparatus/methods
	16	EN 55025	Automotive component test

EMI測定規(guī)范介紹：

環(huán)境測定規(guī)范：
---輻射測試

EMI主要有兩種測定環(huán)境，開放測試場(Open Site Testing) 與電波暗室/隔離室 (Shielding Room)兩種形式，開放測試場的首要條件為周圍無反射電波的建筑物，或少有廣播或汽車等外來的噪聲，所以一般會設(shè)立在山谷底或者空曠無電波信號處；但由于人口逐漸密集的關(guān)系，這樣的場地已經(jīng)不容易設(shè)置，所以另一個選擇就是使用電波暗室/隔離室這樣的作法。

在設(shè)備部分，不論采用哪種場地，在輻射測試的設(shè)備大致是一樣的，都具備有頻譜分析儀/EMI接收機(jī)、天線與工作桌，且天線與待測物之間的距離會依照法規(guī)不同分別3M或10M的距離，差別主要是電波暗室需要在內(nèi)部裝上許多的吸波材料以防止信號反射而導(dǎo)致誤差。

---傳導(dǎo)測試

在傳導(dǎo)測試部分的設(shè)置則是會在地板建置大面積金屬接地平面，然后配備一木桌與LISN、頻譜分析儀/EMI接收機(jī)等設(shè)備。

相關(guān)測試設(shè)備

EMI測試設(shè)備通常具備有測定儀器、天線、放大器、LISN、電源濾波器或隔離變壓器、軟件、Pulse Limiter(選擇性)、隔離室或小型隔離裝置幾種，其功能主要為：

• 測定儀器：大部分為頻譜分析儀或ESMI接收器(EMI測試接收器)等儀器，需要具備EMI 濾波器與EMI Trace Detect – QP/AVG功能。

• 天線：在大空間下(Open Site或電波暗室)會使用偶極天線，而在前置測試下一般會使用Near Field Probe。

• 放大器：因為有些噪聲在直接量測之下會不容易找到，尤其在輻射測試時，需要將信號放大后，找出原本不容易找出的噪聲。

• 線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：LISN主要功能在于將EUT所產(chǎn)生在電源端的噪聲濾出來饋送至頻譜儀做量測，以及對由電源端流入之非待測裝置所產(chǎn)生的噪聲電流阻隔在外，以避免其影響系統(tǒng)量測之準(zhǔn)確性，一般電源傳導(dǎo)的測試在30MHz以下。

• 電源濾波器或隔離變壓器：在EMI開放測試場或電波暗室通常都會采用電源濾波器搭配良好的接地來隔離內(nèi)部測試電源與外部電源，以防止外部電源的噪聲傳入或待測物的噪聲從電源端輸出造成測試誤差；而隔離變壓器則是在一般較無法建設(shè)隔離變壓器或者較無法確認(rèn)接地是否良好時，所采用的一種變通方式，其功能與電源濾波器類似。

• EMI法規(guī)測試軟件：一般來說，EMI會有一連串的測試，透過GPIB或USB等接口與專屬設(shè)計的測試軟件來做操控，會很容易在PC中的接收到來自測定儀器的數(shù)據(jù)，以便做后續(xù)分析。

• 突波限幅器(Pulse Limiter)：通常使用在電源傳導(dǎo)處，如果待測物信號較不穩(wěn)定或信號較大，可加上此設(shè)備于測試設(shè)備前端以免過大信號灌入造成信號損壞。

• Chambers, Shielding Room, Shielding Box with Filter：通常使用于EMI前置測試階段，或者容易受干擾的頻段測試(如FM頻段)，可依待測物大小或內(nèi)容設(shè)定其尺寸、規(guī)格大小，而在隔離室、隔離箱等裝置中會有電源線、測量線材等容易通過產(chǎn)生干擾的物品，透過適當(dāng)?shù)臑V波器可以讓電磁波不容易通過或跑出所量測的范圍內(nèi)。

接收機(jī)測定規(guī)范

不論在EMI的接收機(jī)采用的EMI專用測試機(jī)，或者采用搭載EMI濾波器的頻譜分析儀，通常會以頻段來進(jìn)行區(qū)分，搭配不同的EMI濾波器來進(jìn)行測定。EMI采用的功率單位通常為dBμV，頻率范圍多為150kHz ~ 1GHz，部分的法規(guī)則需要從9kHz開始(如燈具測試)，下面列舉的是在測試中較常見的設(shè)定。

 

頻段	濾波器 (6dB)	測定方式
9k ~ 150kHz	200Hz	傳導(dǎo)
150kHz ~ 30MHz	9kHz	傳導(dǎo)
30MHz ~ 1GHz	120kHz	輻射
1GHz ~ 3GHz	1MHz	輻射

 

以CISPR 22 Class B為例，它要求的規(guī)范如下：

頻率范圍(MHz)	電源傳導(dǎo)限度值(dBμV)
	峰準(zhǔn)值	平均值
0.15 ～ 0.5	66 ～ 56	56 ～ 46
0.5 ～ 5	56	46
5 ～ 30	60	50

 

頻率范圍(MHz)	輻射傳導(dǎo)(10M長度)(dBμV)
30 ～ 230	30
230 ～ 1000	37

EMI認(rèn)證的步驟

在EMI通過認(rèn)證的過程中，通常會有幾個步驟與程序，列舉如下：

1. 確認(rèn)采用的EMI規(guī)范：如需要測試CISPR 22法規(guī)

2. 針對測試項目逐項測試：傳導(dǎo)測試與輻射測試都需要逐項測試

3. 將產(chǎn)品交由認(rèn)證實驗室進(jìn)行測試：已經(jīng)有一定程度的把握后再送實驗室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測試

4. 若測試通過，準(zhǔn)備測試報告與文件：經(jīng)過實驗室認(rèn)證后即可開始準(zhǔn)備各種測試報告與后續(xù)文件。

5. 若未通過，進(jìn)行修正。并重復(fù)步驟2~4。

 

上述步驟是產(chǎn)品通過EMI認(rèn)證的過程，在產(chǎn)品送認(rèn)證之前，在設(shè)計開發(fā)甚至驗證階段都會進(jìn)行EMI前置測試，前置測試做的越完整，認(rèn)證的過程就會更加順利。

固緯電子EMI解決方案

輻射EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       EMI探棒組：GKT-008 3.       直流阻斷器：ADB-008 4.       脈沖限幅器：GPL-5010 (非必要) 5.       SMA轉(zhuǎn)BNC接頭：ADB-004 (非必要)

傳導(dǎo)EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：GLN-5040A 3.       隔離變壓器: GIT-5060 4.       脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010

輻射與傳導(dǎo)EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       EMI探棒組：GKT-008 3.       線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：GLN-5040A 4.       脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010 5.       隔離變壓器: GIT-5060 6.       直流阻斷器：ADB-008

輻射EMS測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 + Tracking Generator 2.      EMI探棒組：GKT-008

其余選擇(搭配合作廠商) 1.       10m法標(biāo)準(zhǔn) EMC Chamber 2.       5m法、3m法標(biāo)準(zhǔn) EMC Chamber 3.       客戶特殊指定尺寸的全電波、半電波暗室 4.       電磁隔離室 Shielding Room 5.       小型的電磁隔離箱 Shielding Box 6.       客戶需求改造暗室（如：暗室測試頻率范圍提高，隔離室改造等） 7.       EMC測試的環(huán)境架構(gòu)（如：Surge， ESD，CE 等）

GSP-9330 頻譜分析儀

• 頻率范圍: 9 kHz ~ 3.25 GHz

• 6dB 電磁干擾濾波器 200 / 9k / 120kHz

• 準(zhǔn)峰值 / 電磁干優(yōu)平均值 檢波器

• 內(nèi)建 預(yù)放大器

• 專屬電磁兼容性預(yù)測試功能

• 追縱源產(chǎn)生器 (選配) 

• USB/LAN/RS-232/GPIB (選配) 界面

• 支援200/9k/120k/1MHz的EMI濾波器

• 內(nèi)建18dB低噪聲放大器

• 提供EMI Quasi-Peak以及Average模式

• 內(nèi)建QP Analysis功能，可快速確認(rèn)信號的特性

• GKT-008 EMI探棒系列

• 

GKT-008規(guī)格
PR-01		PR-02
Frequency Range	150 kHz to 30 MHz	Frequency Range	30MHz to 3GHz
Insertion Loss S21 / Frequency Response	5 dB / -3.6 dB (Avg.)	Insertion Loss S21 / Frequency Response	10 dB / -13.5 dB (Avg.)
Deviation of Insertion Loss	±1 dB	Deviation of Insertion Loss	±3 dB
Connector	50 Ω (SMA)	Connector	50 Ω (SMA)
Input Resistance	10 MΩ	Input Resistance	1 MΩ
Rated Voltage	300 VAC	Rated Voltage	50 VDC
ANT-04		ANT-05
Frequency Range	30 MHz to 3 GHz	Frequency Range	30MHz to 3GHz
Correction Factor / Frequency Response	10 dB / -26.5 dB (Avg.)	Correction Factor / Frequency Response	10 dB / -26.5 dB (Avg.)
Deviation of Correction Factor	±4 dB	Deviation of Correction Factor	±4 dB
Connector	50 Ω (SMA )	Connector	50 Ω (SMA)
Maximum Input Power	0.5 W	Maximum Input Power	0.5 W

• 具備PR-01, PR-02, ANT-04及ANT-05，共4支探棒

• ANT-04及ANT-05 感應(yīng)式探棒：為EMI磁場探棒為全新**設(shè)計之近場天線，免除過去測試需要分別測試電場與磁場的復(fù)雜性。

• PR-01交流電壓探棒：其* 大可以承受CAT I / II, 300VAC，用于測試30MHz以下的交流電路。

電壓測棒(PR-01)
交流電壓探頭PR-01能夠探測交流電路節(jié)點
頻率在30MHz以下
電壓在300Vac以下

• PR-02 接觸式探棒：可用來接觸測試電路板上的直流信號，主要用于30MHz ~ 1GHz頻段。

接觸式測棒(PR-02)
GND和Vcc噪聲
PCB走線噪聲
IC Pin腳輸出噪聲
I/O Pin腳輸出噪聲
確認(rèn)濾波器的有效性

• GLN-5040A 線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)：

• LISN主要用來將來自市用電源的干擾信號與測量電路隔離，以提供純凈的直流電源及交流電源給待測物。

   

• GLN-5040A規(guī)格
  Frequency Range	9kHz to 30MHz
  Circuit Type	(50uH + 5Ω) // 50 Ω, V type
  Test Circuit Phase Number	Single phase
  AC Voltage Range	0 ~ 240V AC + 10%
  AC Frequency Range	50 ~ 60 Hz ±5%
  DC Voltage Range	0 ~ 50V DC
  Maximum Permitted Current (Continuous) Country-Specific Connector Models Refer to Figure 1	Model 1	Model 2	Model 3	Model 4
  	Germany  (Schuko connector)	United Kingdom	China/Australia	USA/Japan
  	16A	13A	10A	15A
  High Pass Filter (Alternative)	150 kHz
  Voltage Division Factor between EUT and Measuring Receiver Port	10 dB
  Response Threshold of Built-In Pulse Limiter	130 dBuV
  RF Output	BNC (F) / 50Ω
  Artificial Hand Function	Embodied
  EUT power supply Interface	German Standard Power Supply Socket
  Operating Temperature	5 °C to 45° C
  Storage Temperature	-40 °C to 70° C
  Dimensions / Weight	338mm (L) x 237mm (W) x 133mm (H) / 4.2 Kg
  Certification	EN61010-1:2010;  EN61326-1:2013;  EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

• GIT-5060隔離變壓器：

• 隔離變壓器可以讓漏電斷路器于接地面的L與N相電流平衡，實現(xiàn)良好的安 全接地，當(dāng)使用者不知測試環(huán)境的接地或隔離是否穩(wěn)定，連接LISN之前先經(jīng)過一個隔離變壓器GIT-5060，以保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

   

• GIT-5060規(guī)格
  Capacity	900VA
  Maximum Voltage	250V
  Maximum Current	4A
  Input Voltage Frequency	50~60Hz
  Air Switch Current Limiting Threshold Value	5A
  EUT Power Supply Connector	Universal Standard Power Socket
  Operating Temperature	-15 °C  ~ 45° C
  Storage Temperature	-40 °C ~ 70° C
  Dimensions / Weight	338mm(L) x 237mm(W) x 133mm(H) / 11.5 Kg
  Certification	EN61010-1:2010 EN61326-1:2013 EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

• GPL-5010脈沖限幅器：

• 由于有可能因為系統(tǒng)忽然斷開或者電源端突然的誤動作，造成有瞬間的大信號灌入頻譜分析儀當(dāng)中，所以如果測試在比較不穩(wěn)定的系統(tǒng)中，可以加上脈沖限幅器，阻斷大信號，讓信號不至于直接灌入設(shè)備使之損壞。

   

• GPL-5010規(guī)格
  Frequency Range	9kHz to 200MHz
  Threshold Value Limit	50mW (17 dBm)
  Input / Output Impedance	50Ω
  Input Connector	BNC (F)
  Output Connector	N-type (M)
  Maximum Input Range	Continuous Power : 2.5W (34dBm)
  	Pulse Power : 10 kW (10us)
  	DC Voltage : ±12V
  Insertion Loss	< 2 kHz	> 30 dB
  	9kHz to 50MHz	10dB±0.5dB
  	50MHz to 200MHz	9.5dB ~ 12.2dB
  	<6 kHz , >400MHz	> 13dB
  Operating Temperature	0 °C to 55° C
  Storage Temperature	-40 °C to 80°C
  Dimensions / Weight	18mm(L) x 44mm(W) x 23mm(H) / 92 g
  Certification	EN61010-1:2010 EN61326-1:2013		EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

ADP-008直流阻斷器：

主要用于使用PR-02接觸電路板時，如果電路板上信號太大或不穩(wěn)定，可以降低或阻斷來自電路板上的直流信號。

固緯EMI測試軟件：

EMI測試報告：

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蘇州德計儀器儀表有限公司

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