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电磁兼容实验室需要的仪器

助工
2018-05-18 10:34:06    评分

 产品必须符合EM C(" 电磁兼容)要求,欧洲规定: 销售违反电磁兼容法令(89j336jEEC)的产品将面临高额罚款, 因此, 商家越米越重视产品的电磁兼容性问题,为了降低成本, 要根据公司需求和规板的不同,组建一个E MC 实验室,本文介绍建设公司内部EMC 测试设备的优点、缺点和方法。
  组建一个电磁兼容实验室的最小需求取决于公司的需要和财务状况。通常,公司将力求节省经费( 在设备和人力资源两方面), 并尽量降低风险。但有一点!必须明白, 世界上不会有‘低成本、低风险    和低EMC 技术"这样的好事。工程师必须掌握高度的技巧.才可能设计出具有相当性能的低成本设备。精度越低的产品,其风险也会越高。
  在组建一个公词内部EMC 实验室时, 无论其规模大小如何,都必须遵从一些最起码的指导原则。首先,建成EMC 实验室的房间或地方必须洁静, 没有无关物品,完全专用于EMC ì~!IJ景。只要条件许可,绝对需要一个由金属制成并可靠连接大地的地参考平面: 如果条件不允许(如房间不在第一层) , 至少应该接保护系统。实验室内的所有金属物体必须可靠按地或予以j宵除。电源系统必须" 净化'(在电源进入EMC 实验室之前的某处正确接入线滤以器) 。
EMC 测试设备的配置
1)传导发射测试一-能要一台频谱分析'仪(或EMI 接收器)、电缆和LISN(线陋抗稳定网络, 手工制作或外购) ,如果可能的话,还应该有一个屏蔽房间(最起码有一个屏蔽帐篷)和一张距地面80cm 的绝缘桌。
2)辐射发射测试…需要同样的频谱分析仪或EMI 接收器、一副天线、电缆和OATS(开放区域测试场地或( 半) 电波暗室); 为测量干扰功率而制作或外购的吸收钳。
3) 谐被测试(与闪烁测试)…如果要进行充全兼容测试,则需要专用设备(专用谐波分析仪): 假如果仅为评估的话, 一台便携式谐波分析仪;甚至一台能进行FFT 评估的示被器就足够了。
4)ESD(静电释放)抗扰皮测试。---只有ESD 枪才能可靠评估该项测试的结果。
5)VSPACE =1 2HSPACE = 12ALT= " 图2: 辐射发射测试装置。">辐射电磁场抗扰度测试--发射需要与辐射发射测试类似的设备, 此外还需要信号发生器、放大器、衰减器、场强仪, 可能还需要一台计算机。
6)传导骚扰抗扰度测试…需要的设备与1)和5)类似,另外再加上CND, 但不需要天线。
7) 电快速瞬变(EFT/Burst)抗扰度测试。
8)浪涌抗扰度测试。
9) 电源频率磁场抗扰度测试。

10) 电压骤降、短时中断与电压变化抗扰度测试。

  从7)到10)的最后四项测试需要专用设备, 这些设备从多个厂商买到。值得注意的是, 测量设备的制造商和经销商迎角提供执行不同测试的包装和I(或)全套装置.以及有关如何按照最新标准执行这些测试的指导甚至培训 。请向最近的当地销售代表查询设备的性能和功用。大部分·情况下,设备都有根据标准需求预设的测试程序, l青首先阅读说明手册。
内部预兼容测试
  预兼容测试并无定义, 但最起码我们有理由假定测试必须在尽可能接近标准要求的条件下进行。
1 )传导发射的测试
  多年来,电子产品制造商遇到的最困难的问题可能就是在传导发射方面, 因此本文首先就此逝行时论。这个装置是根据CISPR22(EN55022)组建的,而且使用的设备必须符合CISPR16-1 的要求。该装置主要包括: EUT( 被测设备) .如果它是台武的,必须安放在一个距他面80cm 高的绝缘桌上: 辅助设备(外设) .按正常使用方式连接, 未使用的输入和输出必须正确端接,多余的电缆必须截短, 或绕成直径径30"'40cm的一卷。频谱分析仪(或EMI 接收器) 在: 0.15"'30MHz 的频率范围内必须具有9kHz 的分辨率带宽(RBW) 测量过程在CISPR16-1 和产品规范标准中有详细描述,如果正确执行, 其结果与第三方实验室的测试将
3) ì寄放和闪烁测试谐波和问烁测试没有环境方面的要求。只需将EUT 连接到谐波分析仪的电源入口 , 并根据厂商的说明和标准的要求执行测试即可。同样. 测试设备将包含一些已有的设置, 但工程师必须确保这些测试设置符合自己产品的标准要求。如果评估时使用其他方法(虫"便携式电mil~被分析仪) , 请仔细阅读'标准要求, 然后再评估测量结果。
4)ESD 抗扰度测试
  ESD 抗扰测试对于大型设备可能并不是很重要。但在今天这个各种产品普遍小型化的时代, ESD 测试己成为大部分设备的"关键"EMC 测试之一,例如对便携式计算器、MP3 和MD 播放器、USB 存储棒、音频设备等等。
  由图可见, EUT 仍然安放在一张绝缘桌上,饺子HCP(水平制合平面,由一种金属传导材料制成)上, 并通过一个绝缘VL静电衬垫与其 隔离。VCP(垂直精合平面)和] HCP 分别连接到他参考平面, 每个连接端各使用一只470k 的电阻。对于EUT 的每个侧面和VCP、HCP , 以及EUT 上每个用手能触摸到的金属表面,分别使川j锋利尖端进行接触放电(药按放电),通常每个极性5 次。对于机箱的所有塑料部分,则利用圆形尖端进行空气放电(问接放电) 。
5)辐射电磁场抗扰度的测试
  辐射电磁场抗扰度的测试装置与辐射发射测试非常类似, 但是在这项测试中, 信号发生器和功率放大器将馈送给天线,以便在EUT 附近产生、、均匀电磁场"(土6dB)(在频率范围80'" 1000VSPACE= 12HSPACE= 12AL T="磁场探钊、电场探针和一根管脚探针的实例 . ">MHz 、AM 1kHz 、80 %调制深度下为3Vjm 或10Vjm) 。需要注意的是, 不同产品的频率范围也不相同。
6)传导骚扰1ft扰度测试

、传等骚扰抗扰度测试的目的是在EUT 端口输入建立3V 电平(有效值, 150kHz N 230MHz 、A M 、1kHz 、80%调制深度) 。信号发生器和1功率放大器必须提供足够的功率,以便CDN 能将信号耦合到被测线。由于测试项目3) 、7) 、8) 、9) 、10)使用的是高度专业化的设备, 声11架实验室中有这些设备,工程师无需太多操作,只要正确连接εUT 就可以了,最重要的任务是监控EUT 的工作方式。
如何进行近场测试
   本文前面的介绍部分讲过, 近场狈IJì式非:出适合产品开发阶段。在这个阶段, 标准测试方法或许能给出~商品角的结果,但却无法显示问题的来源所在。在挑选元件时,有些控制然芯片的辐射要比其他芯片低40dB ,或具有更高的抗扰度。即使在产品开发完成,执行兼容测试未迦过之后,标准测试方法也几乎无法给出有关问题来泌的任何信息。在印制板- 级, 工程师们使用近场测试探针逃行测麓,也可能使用缺陷检测然等。

然而另一方面也必须了解, j丘场测试探钊(儿子)不能绘出有关设备传导或辐射水平的任何信息, 其误差为20- 40dB . 但近场测试探针可以保证一点: 每次使用时,其测量结果总要好于前述前各种测量。为了通过近场测试探计大致了解产品是否能通过EMC 测试, 需要在己经确知结果的样品上进行多次尝试。

  一些磁场探针、电场探针和一根它:脚探辛1" 的例子。毡'们的优点是容易制作, 外购也相当便革。它们都使用50n 的电缆, 并:连接到-台(廉价的)频谱分析仪。
  近场探针m米拾取电磁场的全部两个分景。虽然市场土有一些非常灵敏的电磁场场强仪, (旦电磁场的近场场强并不太容易测楚。它们无法给出辐射l噪声频率成分的任何信息, 但司以方便地指出、、问题分最飞近场探针在连接到频谱分析仪时, 还可给出频率成分信息。
  磁场探针提供一个与磁射颁(RF)场强成比例的输出电压。利用这个探针很容易找到电路的射颁源 . 不过,磁场的场强随距离迅速变化(成三次方关系) 。另外,探针的方向至关重要, 因为磁场方向一定是垂直子磁环路的。前面已经指出,探针将不会给出太多的最化信息, 但对于某个元件(IC、开关三极管等), 随着探针距离元件越来越远, 探针的电压输出也将增大。
  即使周围有许多元件, 通过研究原理圈,设计者也可以很容易地辨认出l噪声源。如果工程师决定更换元件,他将很容易测量出更换后的结果, 这使得在开始时就i在择可筝的元件成为可能。
  VSPACE = 1 2HSPACE = 12ALT = " 图4(a)和(b) : 磁场探针1-、电场探针和一根管脚探针的实例。
  管脚探针允许直接t在IC 管脚或PCB 的细导线上鉴别l噪声电压。还能方便的判断滤波器的效果,尽管只是一种定性的判断。管脚探针可以在滤波器的前、后分别进行接触测量, 并观察其效果情况。但工程师必须正确估计接触电容, 并选择电容较小的探钊(不大于10pF) 。
  电场探针可拾取共模电压和需要的信号。共模电压是辐射电压的一个重要来源。此外,磁场探针无法拾取电场。可以证明,使用全部三种靠在针是有益和省时的。
  本文介绍了拥有公司内部EMC 测试设备的优点和缺点。总体而言. 除了设备成本、占用空间,以及可能的人员培训这些投入之外,拥有EMC 能力并没有什么不利。无论如何, EMC 技术在产品开发中必不可少,公司必须以某种方式进行这方面的投资(如依靠第三方咨询公司的服务) ,忽视它的代价将是高昂的。

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