经常会有网友或者相关工程师朋友,会提出EMC测试好过吗?其实这个问题是没有一个标准答案的,因为针对不同的产品不同的测试项目,都会有不同的严酷程度,这其中不乏与电子工程师、软件工程师、结构工程师等相关的EMC设计经验的积累息息相关。所以,一句EMC测试好不好过,是不能用一句话回答,如下我就简单的概述下一些简单的测试项目与产品类别易产生的风险:

EMC相关测试项目如下,可参阅:https://iec.emc.design/thread-60-1-1.html
一般对于欧盟的产品EMC测试都对应选择下面的标准
EMS抗扰度部分
ESD IEC61000-4-2 (ESD) 静电放电抗干扰性测试RS IEC 61000-4-3 辐射抗饶度测试
EFT/B IEC 61000-4-4 (EFT/B) 电性快速脉冲群抗干扰检测
Surge IEC 61000-4-5 (Surge) 雷击抗干扰检测
C/S IEC61000-4-6 (CS) 传导抗干扰检测
M/S IEC61000-4-8 (PFMF)电源频率磁场抗干扰检测
Dips IEC61000-4-11 (V.Dips) 电压瞬降抗干扰检测
IEC 61000-4-12 振荡波浪涌
IEC 61000-4-13 (Harmonic&interharmonics) 谐波、谐间波抗干扰

EMI发射部分
Conduction Emission/ Cispr 22 传导干扰
Radiation Emission / Cispr 22 空间辐射
Harmonics IEC61000-3-2 电源谐波发射测试
Flicker IEC61000-3-3 电压闪烁发射检测

上面的EMC(EMC=EMI+EMS)相关测试,对不同的产品相对严酷的测试项目如下:
1、IT信息技术类产品,这类产品由于采用超大规模数字电路,有相关CLK、IO、INT、I2C、TX、RX……等这类低电平敏感信号,以及这类产品有CPU、RAM、HDMI、VGA、memory、data……高时钟频率工作IC,所以如下测试项目容易导致不合格:
(1)、传导测试
(2)、辐射测试
(3)、静电测试
(4)、高压脉冲群测试
(5)、雷击浪涌测试(6)、辐射抗饶度测试

2、AV音视频类产品,这类产品由于科技的发展已经不限于以前简单低速电路,现在同样与IT类产品有着类似的电路特性,所以上述测试项目同样比较容易出现不合格,但是由于这类产品的标准要求差异(CISPR 20/EN55020),主要容易出现问题的测试项目如下:
(1)、传导测试
(2)、辐射测试 (FM、TV……)
(3)、静电测试
(4)、高压脉冲群测
(5)、S1~S5

3、家电类产品,如搅拌机、电饭煲、封口机、汉堡机、牛奶机、咖啡机、按摩机、水煮机、吹风机等,这类产品有着共同的特性,马达、短时工作、二极管半波整流、低成本PWM负电源、MCU控制,这类产品容易出现问题的测试项目如下:
(1)、传导测试
(2)、骚扰功率(或者辐射)测试
(3)、静电测试
(4)、Flicker电压闪烁测试
(5)、谐波发射测试
(6)、喀呖声(CLICK)测试

4、灯具类产品测试,如LED driver、各类灯具,这类产品主要是有内置一颗开关电源,开关电源由于谐波的高频分量丰富、且功率大、所以这类产品主要有如下测试比较容易不合格:
(1)、传导测试
(2)、辐射测试
(3)、谐波发射测试

5、一般比较容易不合格项目
(1)、传导测试
(2)、辐射测试
(3)、静电测试

总结:就EMC而言,无论哪里产品,都是基于EMI本身产品的对外发射,可以是通过本身产品的线缆、壳体等等效天线通过空间对外发射骚扰信号、可以通过AC线缆以传导的方式对电网产生谐波、电压闪烁骚扰。以及基于环境的雷击浪涌、人体静电、电网的阻尼振荡等对产品进行骚扰!总体而言,如下测试项目一般在产品开发时,针对不同的产品类别,依据国际标准、国家、地区、行业标准,对产品方案进行预先评估,这样才能顺利进入市场,减少研发周期、降低研发成本!

EMC测试要求根据产品用途分为3大类:即军用类、工商环境使用类、民用及居住区环境使用类。后两者的测试项目、要求、方法等均较一致,差异在于对指标要求上。军用类,因其使用特殊性与后2类有较大差异。此外,航空、船舶设备也因其使用特殊性,除了同军用设备一样有较高要求外,还有国际通用的标准规范。基于市场上销售的交流稳压电源的使用条件,本文重点说明后2类。

鉴于社会上对EMC问题日益关注,涉及的专业与产品很多,IEC已将EMC要求作为IEC的基础标准来对待。这就是著名的IEC61000系列标准。该标准在国际上已视为与安全标准同等重要的通用标准。其中之一的IEC61000-4《测试技术》是指导有关EMC测试的基础标准。由于EMC技术是一门复杂的、涉及多门学科的、不断发展的新技术,有关EMC测试项目、要求、方法也在不断修订、完善。 因此,IEC61000-4中许多项目仍未正式发布,还处于草案之中。为了便于读者了解这方面知识,我们对涉及交流稳压电源的项目作一介绍,对于有关国家标准采用的IEC项目则重点介绍。

IEC61000-4,全名为《Electro magnetic Compatibility for Electrical and Electronic Equipment,Part4:Testing and Measurement Techniques》,即《电气和电子设备的电磁兼容性第4部分:测试技术》。其中列举11个测试项目。与交流稳压电源标准SJ/T10541-94有关的项目与要求介绍如下:

IEC61000-4-4:Electrical Fast Transients(Burst) Immunity Test(电快速瞬变脉冲群),SJ/T10541-94与SJ/T10542-94采用了该标准。该项目的目的在于验证设备在承受切换瞬变(感性负载中断、继电器触点跳开等)产生的各种瞬时干扰时的抗干扰性能。其试验严酷度等级(在电源输入端上的干扰发生器(50Ω内阻)开路输出试验电压)分别为1级,0.5kV;2级,1kV;3级,2kV;4级4kV。

IEC61000-4-5 Surge Transients Immunity Test(电涌或浪涌)。该项内容暂时处于草案之中。与此相关的可参考著名的IEC801-5及美国标准IEEEstd587?1980《IEEE Guide for Surge Voltages in Low-Voltage ACPower ircuits》(IEEE导则:低压交流电力电路内的电涌)。电子行业标准SJ/T10541-94及SJ/T10542-94引用了该方面的部分内容。该项目的目的是验证设备在承受由电力切换、雷电产生的高能电涌时的抗干扰性能。其严酷度等级的划分同上,但干扰发生器的输出阻抗为2Ω,而前者为50Ω。干扰发生器输出分开路电压波1.2×50μs(对高阻负载)与短路(放电)电流波8×20μs(对低阻负载)两类。类似测试要求在许多电工电子产品标准中都已列出。

除此之外,国际上还有采用高频尖峰噪声敏感度测试。特别是日本,这项测试很普遍。美国军用标准MILSTD461、462采用类似项目,但要求使用的噪声模拟发生器的功率远大于前者。国内也有类似标准,如GB4859-84中的50kHz~100MHz电源线传导敏感度测试;GJB151-86,GJB152-86中的CS06项目,噪声为矩形脉冲波。此外,GB6162-85(参照采用IEC255-4)则采用衰减振荡波。
SJ/T10541-94与SJ/T10542-94建议对这两种方式任意选择其中之一。该项目的目的同IEC61000-4-4。矩形脉冲波的特点是快速上升及低重复率,衰减振荡波的特点是高幅值、低能量。对含有数字电路的产品,用矩形脉冲波较能说明对干扰的敏感程度。

电磁干扰方面的项目有工频谐波限制要求、传导干扰与辐射干扰限制要求。SJ/Z9029.2-87(等效采用IEC555-2-1982)规定了设备在低压供电系统中产生的谐波电流限制值要求。对于大功率半导体变流器,GB/T3859.2-93则用对不同变流装置(按脉波数)规定最大功率容量(电源系统短路容量与变流器基波视在功率之比)来限制电流谐波。必须指出,电工、电子产品通过电源线向市电传导电流谐波问题已被认定是电力污染,而作为市电系统"环保"对象来处理,这方面的要求将日益强化。

EMC测试结果的判定,对抗扰度测试与对电磁干扰测试分别采用完全不同的方式。后者采用定量规定限制值作为合格的门限判定点;前者一般采用定性方法来判定,即按产品在测试中的性能表现分类(以GB/T13926-92为例):
a类:在产品性能指标规范内(允差度内),性能正常;
b类:功能或性能暂时降低或丧失,但能自行恢复;
c类:功能或性能暂时降低或丧失,但需操作者干预或系统复位;
d类:因损坏而不可恢复的功能降低或丧失。

在这4类中,a类作为合格,d类作为不合格是毫无疑义的。对于b类与c类,合格的判定由厂家与用户根据具体情况协商规定。自然,对此两类所采取的技术措施是不同的。似乎抗扰度测试的判定太松,其实是体现了标准的最大自由度原则。因为被测设备种类繁多,差异大,因此很难为评定合格作出通用定量的规定。当然,对于具体某一类产品应当给出确定的评定标准。SJ/T10541 94就体现了这个要求。GB/T3859.1-93中类似规定了变流器受扰类别,作为合格判定的依据。该标准定义了3级,即:

F级:性能级,是指该变流器能承受而不降低性能的所有各种电扰动极限值的组合;
T级:跳闸级,是指变流器能承受而不因保护器件动作而中断运行的所有各种电扰动极限值的组合;可进一步分为两种情况:干扰过去后能自动重合闸及不能自动重合闸(要用手动等方式);
D级:损坏级,是指变流器能承受而不造成永久损坏的所有电扰动极限值的组合。显然,这里的F级相当于a类,D级相当于d类,T级则包括b,c类。

对于有抗干扰功能要求的交流稳压电源在SJ/T10541中规定,除了应保证能正常工作外,还应在输 出端给负载合适的敏感度门限;规定叠加在输出电压上的干扰残压的峰值不应大于输出电压标称值的20%。这是该标准遵从标准的目的性原则,充分考虑交流稳压电源与其它电工、电子产品在使用功能要求上具有本质的区别。即前者要为后者服务,前者也作为后者电源EMI的电力滤波器,目的是为对EMI敏感的设备提供足够的EMI安全裕度,提高设备的抗扰度等级。根据GB6833.4规定,电子仪器对电源瞬态敏感度的要求是:应能经受标称源电压变化量的20%的瞬态电压冲击干扰而不致工作失常。为此,在SJ/T10541中规定以这个数值作为交流稳压电源在接受抗扰度试验时的输出允许最高瞬态电压值(敏感度门限)。
此外,考虑到交流稳压电源要为电子仪器设备提供合适的交流电压条件,SJ/T10541还规定在抗扰度试验时,交流稳压电源输出电压的相对偏差(即输出效应)应在其基准条件(公差G)内,以此作为是否性能降级的判定依据。这样两者结合,以科学、合理、实用、易操作方式,解决了在对交流稳压电源抗扰度性能进行具体考核及合格评定时,无定量指标为依据的难题。而一般标准则只笼统地以误动作、性能下降或降级来作为考核及合格评定依据,显然,这种定性方法不易操作。

EMC测试的条件与方法
测试依赖3个方面因素:方法、技术、设备。方法由测量原理和测试设备的使用方法两者来确定,技术是为了得到正确的测试结果(较高的准确度)而采取的一切测试手段,设备则是体现上述两个因素为测试服务的一切技术装置。这些都必须标准化,以保证测试具有重现性和真实性。

EMC测试条件由测试方法决定。具体测试方法分为在实验室条件下进行的试验台法和在实际使用条件下进行的现场法。要模拟现场可能碰到的所有干扰现象是不可能的,特别是现场法具有无法克服的局限性。但通过标准化的测试可以较全面地获取被测设备EMC性能如何的信息。为此,国际上推荐首先采用试验台法,除非无法在实验室进行,一般不用现场法。

抗扰度测试主要方法是按照设备所处的电磁环境条件,结合用户对设备采取的措施,选择合适的严酷度等级,依照有关测试方法进行测试,最后根据产品标准提出的合格判决条件评定测试结果是否合格。这是抗扰度测试与其它测试主要差异之处。
电磁环境中的电磁骚扰源、电磁骚扰源对设备的耦合方式、设备对电磁骚扰的敏感度以及用户对工作现场的防护措施直接与严酷度等级相关。即使用环境决定了干扰的形式,安装防护条件决定了干扰的严酷度等级。GB/T13926.4具体规定了在电磁环境中与严酷度等级相对应的设备工作下的电气环境条件:
1级,具有良好保护的环境,如计算机房;
2级,受保护的环境,如工厂和电厂的控制室或终端室;
3级,典型的工业环境,如工业过程装置、电厂和露天高压变电所的继电器房等场所;
4级,严酷的工业环境,如电站、未采取特殊安装措施的工业过程设备、室外区域等。

IEC801-5中针对电涌的源为电力切换瞬变或间接雷击的闪电瞬变,对设备的安装条件与防护设施作如下分类(适用电涌):
0类:保护良好的、有一次和二次过压保护的电气环境,通常处于特殊的房间内,电涌电压不会超过25V;
1类:局部保护的、有一次过压保护的电气环境,电涌电压不超过500V;
2类:电源线与其它线路分离开,电缆隔离良好的电气环境,电涌电压不超过1kV;
3类:电源电缆与信号电缆并行敷设的电气环境,电涌电压不超过2kV;
4类:互连线象室外一样沿着电源电缆敷设,且电子线路和电气线路均使用电缆的电气环境,电涌电压不超过4kV;
5类:非人口稠密区内电子装置联接电讯电缆和架空电源线的电气环境。
对0类不做电涌测试。一般电源产品处于1类或2类电气环境,可选择严酷度等级为1级或2级。

必须指出,把环境作为抗扰度测试的相关条件是抗扰度测试的重要特点。因为如果忽视这些相关,不考虑装置的应用工作环境条件,而认为装置应该"独立",应该适合于插入任何一种组合装置(或系统)中,就会由此产生所有被测装置都必须接受全部项目的干扰试验,并且要达到最高严酷度等级的错误结论。这不仅对要用的装置造成过高的不合理的严格限制,而且还会因需要进行大量试验而不得不承担很大的经济负担。

另外,抗扰度测试涉及到高压信号,除了应严格遵守有关安全规定外,还有必要在抗扰度实验后再对设备进行安全测试。 对于交流稳压电源这类大功率电工产品,选取从市电导入的以高频、高能为特征的抗扰度项目,并且选择较其它电工、电子产品要高的严酷度等级,是必要的。

抗扰度测试的另一重要特点是对试验发生器技术参数作出严格而明确的规定。为了对设备的抗扰度性能进行比较,就要有一种能产生比较一致并可重复再现的试验装置,这就是干扰模拟发生器。显然必须规定发生器的输出内阻、输出波形要求、开路电压幅度与误差;以保证试验结果的一致,重复性好。否则,因不同被测设备源端阻抗不同,对发生器的阻抗匹配不同而无法使发生器在带载下输出波形或幅度相同。实际上,阻抗不匹配就是抑制电磁骚扰的一个有效手段。 交流稳压电源对外界(通过市电网络)的电磁骚扰测试项目有:谐波传导干扰测试、高频传导干扰测试。

谐波传导干扰测试是对设备的电源进线入端工频电流谐波进行测试;测出40次以下各次电流谐波最大值,对三相电源还应测试中线的电流谐波。在交流稳压电源性能项目中以源电流相对谐波含量来考核此项目。

交流稳压电源的传导干扰试验同其它电子产品一样,可采用GB6833-86电子测量仪器电磁兼容性试验规范(参照采用HP公司标准或GB9254-88信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法(等效采用CISPR 22 1985)。高频传导干扰测试中一个重要测试装置是要用人工电源网络(Artificial Main Network),在美国标准中则称为电源阻抗稳定网络(Line Impedance Stabilization Network, LISN)。这是由于不同电力条件下,市电在不同设备电源输入端呈现的高频阻抗也不相同,为使测试结果反映真实情况,必须在受试设备与其电源端子间接入合乎要求的网络,该网络既能使设备与电网间实现射频隔离,又能为设备提供稳定的高频阻抗。人工电源网络的支路数与供电系统的线路数相同,网络与干扰测量仪之间的连接应保证阻抗匹配(50Ω/50μH),对每根电源线分别进行测试,测量的是干扰电压值。GJB152-86则推荐采用电流探头法测量传导干扰电流;其中在电源线与地之间并接10μF穿心电容器,作用与LISN相同。电流探头法使用简便,测量迅速,便于现场测试,较接近实际情况,可能今后测量以其为主。此外,军标采用峰值检波器,GB9254采用准峰值检波器。

射频辐射干扰测试较复杂,涉及到测试场地、天线、测试线路连接等测试问题。测试场地为野外开阔、背景电磁噪声电平至少比允许极限值小6dB。这种要求很难实现,标准还推荐可以用电磁屏蔽室(还有如电波暗室等)作为替换。测试辐射场强时被测设备应严格按实际工作方式接线,电源线、信号线都不允许特意卷曲、收缩,以反映真实性。 总之,基于交流稳压电源使用价值要求,其EMC性能应当是:除了本身能达到较高严酷度等级的抗扰度指标、合格的电磁干扰限制以及提供合适的交流电压条件外,更重要的是要为其负载(对EMI敏感的电子仪器设备特别是信息技术设备),在较严酷电磁环境条件下工作,提供充足的EMC安全裕度。这不但是交流稳压电源的基本功能,而且也是对其的EMC要求及对其进行EMC测试的依据。

一般对于欧盟的产品EMC测试都对应选择下面的标准
EMS抗饶度部分
ESD IEC61000-4-2 (ESD) 静电放电抗干扰性测试RS IEC 61000-4-3 辐射抗饶度测试
EFT/B IEC 61000-4-4 (EFT/B) 电性快速脉冲群抗干扰检测
Surge IEC 61000-4-5 (Surge) 雷击抗干扰检测
C/S IEC61000-4-6 (CS) 传导抗干扰检测
M/S IEC61000-4-8 (PFMF)电源频率磁场抗干扰检测
Dips IEC61000-4-11 (V.Dips) 电压瞬降抗干扰检测
IEC 61000-4-12 振荡波浪涌
IEC 61000-4-13 (Harmonic&interharmonics) 谐波、谐间波抗干扰

EMI发射部分
Conduction Emission/ Cispr 22 传导干扰
Radiation Emission / Cispr 22 空间辐射
Harmonics IEC61000-3-2 电源谐波发射测试
Flicker IEC61000-3-3 电压闪烁发射检测

EMC检测项目:

  • EMC性能检测主要考核电气产品在使用中产生的干扰信号特性和对周围干扰信号的抗干扰能力,它包括干扰特性(EMI)和抗干扰能力(EMS)的测试内容
    EMI检测项目
  • 传导干扰(9/150kHz – 30MHz): 主要检测产品在电源端的干扰信号
    一般使用直流电机, 串极电机的产品, 使用晶闸管的产品易出现问题, 如吸尘器, 搅拌器, 微波炉等
  • 辐射干扰(30MHz – 300/1000MHz): 主要检测产品正常使用时,产生的空间辐射干扰信号
    一般使用直流电机, 串极电机的产品, 使用晶闸管的产品, 晶振元件的产品易出现问题, 如吸尘器, 搅拌器, 微波炉, 电动工具, 直流电机产品等
  • 谐波电流: 主要检测交流产品对公共电网产生的谐波电流干扰
    一般大电流电机产品, 有整流线路的产品易出现问题, 如微波炉, 空调, 可调光的灯具等
  • 电压波动: 主要检测交流产品使用中对公共电网的电压产生跌落和波动干扰
    一般大功率的电机或变压器产品易出现问题, 如微波炉, 空调, 大功率的电动产品等

EMS检测项目

  • 所谓的EMS测试, 主要通过模拟产生不同类型的干扰信号, 对被测产品进行干扰, 以考核该产品的抗干扰能力。
  • 一般模拟的干扰信号有, 静电放电(ESD), 快速瞬变脉冲群(BURST), 浪涌脉冲(SURGE), 辐射干扰信号, 电网电压波动等。
  • 一般干扰信号对电子控制线路中的有源电子元件如,芯片, 会产生干扰,甚至损坏。
    产品中的电气结构的改动,包括更换敏感元件(如电机, 芯片, 电子元件), 调节印刷线路板的布线 等都会 引起EMC的测试结果变化。

医疗EMC测试标准

CISPR 11/EN 55011/GB 4824:
《工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性 限值和测量方法》

IEC 60601-1-2/YY 0505:
《医用电气设备 第1-2部分:安全通用要求 并列标准:电磁兼容 要求和试验》

IEC 61326-1/GB T18268.1:
《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求 第1部分:通用要求》

IEC 61326-2-6/GB T18268.26:
《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求 第26部分:特殊要求 体外诊断(IVD)设备 》

https://www.yy0505.cn/yy0505-2012.html