EMC知识大全：让你对EMC有更加深入的了解

一、EMC概要

EMC，Electromagnetic Compatibility，即电磁兼容，一般定义为：设备或系统在其电磁环

境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

EMC包括EMI（interference）和EMS（susceptibility） ，即电磁干扰度和电磁抗干扰度。

EMI，电磁干扰度，描述电子或电气产品对其他产品的电磁辐射干扰程度，是否会影响其周围环境或同一电气环境内的其它电子或电气产品的正常工作；

EMS，电磁抗干扰度，描述电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常工作。

为什么要考虑EMC？

1、国内外技术壁垒、强制要求；

2、产品的可靠性。

电磁兼容术语：

发射部分：

1、电磁发射（Electromagnetic Emission）：源向外发射电磁能的现象。

2、发射限值（Emission Limit）：定电磁骚扰源的最大发射电压。

3、发射裕量（Emission Margin）：电子电气设备或系统的电磁发射电平与发射限值之间的差值。

电磁信号部分：

1、电磁环境（Electromagnetic Environment）：存在于固定场所的所有电磁现象的总和。

2、电磁噪声（Electromagnetic Noise）：明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号迭加或组合。

3、无用信号（Unwanted signal/Undesired signal）：可能损害有用信号接收的信号。

4、干扰信号（Interfering signal）：损害有用信号接收的信号。

抗干扰部分：

1、电磁骚扰（Electromagnetic Disturbance）：任何可能引起电子电气设备或系统性能降低或对生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。

2、抗扰度（Immunity）：电子电气设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。

3、抗扰度电平（Immunity level）：将某给定的电磁骚扰施加于电子电气设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。

4、抗扰度限制（Immunity Limit）：规定的最小抗扰度电平。

5、性能降低（Degradation of Performance）：电子电气设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。

二、EMC认证及其标准

背景：随着电子电器设备的广泛使用，电磁干扰对环境的影响日益严重，以致实际应用中的各类电器的电磁干扰和相互不兼容时有发生。工业、科学、医疗、信息、机动车辆、电力设备和电气化铁道等电工电子设备产生的电磁干扰不仅会扰乱公共安全和通信设备的正常工作，而且对于居民日常的文化生活甚至人身安全都会造成影响和危害。为此，工业发达国家和地区都把对电磁干扰的控制纳入国家法制管理和环境保护的范畴。特别是90年代以来，许多国家都相继颁布了相关法令、管理规范及标准等，并对电工电子设备的生产和市场流通，以及从事有电磁辐射活动的台站和企业的建立，实行全面管理与监督，尤其是广泛开展了电磁兼容认证制度，以确保公共安全与公众利益。

国际上有关标准化组织：

1、国际电工委员会（International Electrotechnical Commission-IEC）

国际电工委员会（IEC）中，从事与电磁兼容标准化工作有关的有第77技术委员会（IEC/TC77），即电磁兼容技术委员会，国际无线电干扰特别委员会（IEC/CISPR），以及大约50多个关心特定产品的电磁兼容方面问题的产品技术委员会和分委员会。负责制定四类电磁兼容出版物和标准：1） 基础电磁兼容出版物；2） 通用电磁兼容标准；3） 产品类电磁兼容标准；4） 产品电磁兼容标准。

2、国际无线电干扰特别委员会（International Special Committee on Radio Interference -CISPR）

CISPR为国际电工委员会（International Electrotechnical Commission-IEC）的组成部分之一，其位置相当于IEC的技术委员会。CISPR为涉足电磁兼容标准的重要国际组织之一。

现在CISPR的组织结构如图所示。

3、IEC第77技术委员会（IEC/TC77）

TC 77是目前IEC内与CISPR并列的涉及电磁兼容的组织，1974年9月成立。在80年代，负责工业过程测量与控制的TC 65也涉及电磁兼容的一些基础标准，并已出版了一些相关标准。

4、欧洲电工标准化委员会（CENELEC）

欧洲电工标准化委员会（European Committee for Electrotechnical Standardization-CENELEC）是欧洲范围的标准化组织。其中涉及电磁兼容领域的主要是210技术委员会（TC 210） 。

EMC标准体系

基础标准（Basic Standards）：是其他电磁兼容标准的基础，一般不涉及具体的产品。它规定了现象、环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置，也可以规定不同的试验电平范围。

通用标准（Generic Standards）：规定了一系列的标准化试验方法与要求（限值），并给出这些方法要求适用于什么环境。即通用标准是对使用在给定环境中所有产品的最低要求。如果某种产品没有产品类标准或产品标准，也可以使用通用标准。

产品类标准（Product-Family Standards）：针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求（发射或抗扰度）以及详细的测量程序。产品类标准不需要像基础标准那样规定一般的测试方法。产品类标准比通用标准包含更多的特殊性与详细的性能规范。其测试与限值必需与通用标准协调，如存在偏离，应说明其必要性与合理性，并可增加测试项目与测试电平。

（专用）产品标准（Dedicated Product Standards）：通常专用的产品EMC标准包含在某种特定产品的一般用途标准之中，而不形成单独的EMC标准。对于电磁发射，当一个产品包含于某一产品类中时，很少需要考虑专用的产品EMC标准。只有在极特殊的情况下，TC210在其协调作用范围内考虑提出某些改变。当决定产品的抗扰度时，可能因其特殊的功能而需要考虑其抗扰度要求，为此专用的产品标准或相应的条款应给出清楚的性能准则。

我国电磁兼容标准化工作的组织机构图

我国的标准化工作正在积极与国际接轨，包括标准接轨、规范程序协调、承担国际义务和国际互认。近些年我国制订或修订的电磁兼容标准一般都等同或等效于IEC/CISPR标准。现已发布实施的电磁兼容国家标准有三类：字头为GB的强制性标准，GB/T推荐性标准，GB/Z专业标准。

三、 EMC测试项目

EMI试验：（参照CISPR22/GB9254）

传导发射试验

辐射发射试验

传导发射测量设备：

1. EMI接收机（或EMC频谱分析仪）：测量电子电器设备工作时产生的连续波骚扰或脉冲骚扰等骚扰源的频谱很宽的电磁骚扰信号。

2. 线性阻抗稳定网络（LISN）：提供稳定阻抗，提供待测设备产生的电磁信号给接收机，隔离电网电源干扰信号。

3. 瞬态限幅器：消除瞬态高电平信号，保护接收机。

辐射发射测量设备：

1. 半电波暗室（或开阔场）：以电磁波的发射和接收完全是空间直射波与地面反射波在接收点相互叠加的理论为基础的测试场地，地面是金属并可产生反射。

2. 宽带天线：获取电磁波信号。

3. EMI接收机（或频谱分析仪）：测量电器设备工作时产生的连续波骚扰或脉冲骚扰等骚扰源的频谱很宽的电磁骚扰。

4. 信号放大器：对小信号进行放大，分离背景噪声。

EMS试验 （IEC61000-系列）

§ 静电放电抗扰度试验（-4-2）

§ 射频电磁场辐射抗扰度试验（-4-3）

§ 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（-4-4）

§ 雷击浪涌抗扰度试验（-4-5）

§ 射频场传导抗扰度试验（-4-6）

§ 谐波闪烁试验（-3-2，-3-3，-4-7）

§ 工频磁场抗扰度试验（-4-8）

§ 脉冲磁场抗扰度试验 （-4-9）

§ 阻尼振荡磁场抗扰度试验 （-4-10）

§ 电压瞬时跌落，短时中断和电压渐变的抗扰度试验（-4-11）

静电放电抗扰度试验

1、现象

v 静电是由于材料表面上的电子不平衡所引起的电荷积累。

v 静电放电是不同电位的物体之间的电荷转移。

v 静电放电通常是由于两种不同材料的接触和分离而产生的。

2、人体放电

通过金属工具放电

3、家具放电

两个物体之间放电：上升时间5-10ns；反复振荡

4、电磁兼容模型

干扰源

人体直接放电或通过物体放电

物体之间放电

耦合途径

火花放电

在地线电缆上的感应电流（di/dt ）

电容耦合（du/dt ），对未接地金属部件进行放电。

磁场辐射

5、符合 IEC 61000-4-2的测试模拟器

模拟器电压高压30KV

空气放电

接触放电

放电模块

符合不同标准的应用

6、测试脉冲 ：校验静电放电脉冲

7、校准：校验静电放电脉冲波形

8、安全事项：一般对人没有危险，但对戴心脏起搏器的人是危险的。

9、静电放电测试程序：

从最低等级开始测试；

1次放电/秒；

最少10次放电；

测试等级：

等级 空气放电AD 接触放电CD

1 2KV 2KV

2 4KV 4KV

3 8KV 6KV

4 15KV 8KV

射频电磁场辐射抗扰度试验

试验目的：评定电子设备或系统受到电磁辐射骚扰时的性能

试验设备：

1、全电波暗室：模拟自由空间，电磁波无反射的试验场地，地面是吸波材料，无反射产生。

2、功率放大器：放大信号达到试验要求的场强。

3、信号发生器：产生试验信号。

4、天线：发射试验信号。

5、配套计算机及软件：控制信号发生器输出信号频率，电平和时间等。

试验的实施：

1、用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在80-100MHz频率范围内进行扫频测量，扫描步长为前一频率的1%，这一部分都通过计算机及软件控制实现。

2、每一频点上扫描停留时间不应短于受试设备操作和反应所需的时间，一般设为一秒钟，如果对产品有特别要求，可以延长停留时间。

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

试验目的：评估电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到重复的快速舜变脉冲群干扰时的性能，验证电子设备对来自操作暂态过程（如开断感性复合、继电器触头弹跳等）中的各种类型瞬变扰动的抗扰性。

试验设备：

1、瞬变脉冲群发生器：产生试验要求的瞬变信号。

2、耦合去耦网络：耦合瞬变信号到待测设备的电源端口，阻抗瞬变信号到电源输入端。

3、容性耦合嵌：耦合瞬变信号到待测设备的信号端口。

试验的实施：

对交/直流电源端口的试验一般采用耦合、去耦网络。如不能使用耦合/去耦网络是，可以使用容性耦合夹。试验电压应该通过耦合/去耦网络施加到保护地上对I/0端口及通信端口的试验，采用容性耦合夹。

雷击浪涌抗扰度试验

试验目的：评估被测设备遭受电力线路和互联线路上大能量骚扰的性能。此试验一般用来模拟被测设备在不同环境下遇到的间接雷击，或开关切换过程中所造成的电压和电流浪涌。

试验设备：

1、雷击浪涌信号发生器：产生试验要求的雷击信号。

2、耦合去耦网络：耦合试验要求信号到待测设备的电源端口或信号端口，阻抗雷击浪涌到电源输入端或辅助设备。

3、试验的实施：

1）选择与被试端口相应的耦合网络。电源端口、无屏蔽通信线路端口、无屏蔽互联线路端口都有相应不同的耦合网络。

2）在端口上，正负极性的干扰至少要各加5次，每次间隔一分钟。

3）浪涌冲击必须施加到线-线和线-地，进行线-地实验时。

射频场传导抗扰度试验

试验目的：评估电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到射频电磁场感应的传导骚扰信号干扰时的性能。

试验设备：

1、信号发生器：产生试验信号

2、耦合去耦网络（CDN）

3、衰减器：避免信号反射，保护放大器

4、电磁钳：耦合试验信号到待测设备的信号线端口

试验的实施：

1、在试验过程中，EUT放置在高于地参考面0.1m的绝缘支架上，应对EUT的每一个端口进行测试。

2、用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在0.14-80MHz频率范围内进行扫频测量，扫描步长为前一频率的1%，这一部分都通过计算机及软件控制实现。

3、每一频点上扫描停留时间不应短于受试操作和反应所需的时间，一般设为一秒钟，如果对产品有特别要求，可以延长停留时间。

电压瞬时跌落，短时中断和电压渐变的抗扰度试验

试验目的：模拟由于供电电网、变电设备发生故障或负荷突然发生大的变动或负荷连续变化引起的电网电压瞬时跌落和短时中断，测试待测设备对上述情况的抗扰性。

试验设备：

试验信号发生器：产生试验要求的信号。

试验的实施：

1、电压暂降和短时中断

EUT试验等级和持续时间按标准或产品技术条件要求进行选定，经过组合后按交次序排列并依次进行试验。每种组合状态的试验次数规定为3秒，二次试验之间的间隔为10秒，实验时电源电压突变发生的电压过零处和产品技术条件规定的关键相位处。对于三相电源供电设备，一般逐相进行试验。

2、 电压变化

对EUT进行的每一种规定的电压变化，都必须进行三次试验，没两次试验之间的间隔为10秒。