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EMC诊断以及预测试方案

文章出处:应用方案  作者:  人气:
什么是EMC
EMC是电磁兼容的缩写,电磁兼容分为EMI(电磁骚扰)和EMS(电磁抗扰)两种。EMI是指加电工作的设备对外发出的电磁干扰信号;EMS是指加电工作的设备能否在有电磁干扰的环境下能否正常工作。
  
EMC的标准是由各个权威机构制定,比如CISPER16, IEC-xxx是由IEC组织制定的,EN-xxxx是由欧盟制定的,GB-xxxGJB-xxx是由中国制定的。
 
EMI测试属于中国3C强制检测的内容,对应的标准为GB4343-1995/ GB 13837-1997/GB 17625.1-1998/GB 13836-2000
需要进行EMI强检的产品如下:(客户在哪里?
Ø电线电缆(通信、电力、矿用等)
Ø电路开关连接器
Ø低压电气(继电器、启动器、低压成套开关)
Ø小功率电动机
Ø 电动工具(电钻、电喷枪、电锯、割草机、切割机等)
Ø电焊机(焊机、焊枪、送丝机等)
Ø家电和类似用途设备(冰箱、电扇、空调、压缩机、洗衣机、电热水器、吸尘器、电吹风、干手机、电熨斗、电磁炉、微波炉、电烤箱、吸油烟机、电饭锅等)
Ø音视频设备类(电视机、收音机、监视器、有源音响、功放、磁带机、光盘机、监视器、电子琴等)
Ø信息技术设备(台式电脑、笔记本、打印机、复印机、学习机、扫描仪、投影仪、台式终端等)
Ø照明设备(灯具、整流器)
Ø电信终端设备(电话、传真、手机、无绳电话、ISDN终端、视频会议系统、终端适配器、集线器、网卡等)
Ø机动车辆及安全附件(汽车、摩托车、汽车电子、发动机等部件)
Ø医疗器械产品(医用X射线诊断设备、血液透析装置、空心纤维透析器、血液净化装置的体外循环管道、心电图机、植入式心脏起搏器、人工心肺机)
Ø消防产品(点型感烟火灾报警探测器、点型感温火灾报警探测器、火灾报警控制器、消防联动控制设备等)
Ø安全技术防范产品(室内用微波多普勒探测器、主动红外入侵探测器、室内用被动红外探测器、微波与被动红外复合入侵探测器)
 
通常各个地方的检测机构会依照国际或者国内标准建造认证级别的EMC实验室,对上述产品进行EMC认证测试,通过后才能在市场上销售或者出口。
完整的EMC测试需要的条件:
Ø暗室以及屏蔽室
Ø转台、升降塔
ØEMI接收机、各种EMC天线、人工电源网络(LISN)、吸收钳、电缆、功放、注入网络、监视设备、控制室、自动测试软件、温湿度控制设备等
一般认证级别的EMC实验室投资在5000万以上!
 
 
什么是CE、什么是RE

 
C是表示传导,R是表示辐射。简言之就是传导是电磁信号通过各种导线(比如电源线、网线、控制线)进行传播;辐射是电磁信号通过空中进行传播。
因此EMC按照传播方式来又可以分为CE(传导骚扰)、RE(辐射骚扰)、CS(传导抗扰)、RS(辐射抗扰)四大类。【注意:静电放电和雷击浪涌也属于EMC测试,但是R&S没有该类产品】
目前R&S的分销产品可以提供CERE的解决方案。【注意:RS测试需要模拟信号源去推动功放,SMB100ASMC100A是完全满足该需求的】
 


为什么需要EMI诊断以及预测试?
1.EMI测试是3C强制认证,上述电子电气类产品必须通过EMI测试;很多产品(比如手机、家电、大功率电气等)还有更加严格的EMC测试;
2.权威实验室进行测试收费很贵,每小时3,000元以上,而且需要预约排队。通常每次认证测试成本在10,000元以上;
3.很少有一次通过认证测试,一般需要来回数次,花费大不说,由于每次都要排队,可能一个产品要在该项目测试上耽误数月甚至半年之久
4.即使回来在实验室里,没有专门的设备,只凭借经验也无从下手;
5.因此有实力的大企业(NOKIAMOTOEricssonHuawei)会自己建立一个和权威实验室相同的EMC实验室以避免出现这种情况
6. 而中小企业无法负担如此庞大的投资,他们需要的是能够自己进行EMC问题排查以及自行摸底预检的EMC方案
EMI接收机和通用频谱仪有何不同?
这是一个客户经常问的问题,简单答案是:EMI诊断应用时基本没有区别,而EMI预认证和认证级别测试时则只能用接收机而不能用频谱仪。
接收机和频谱仪外观很像,基本工作原理也类似,以至于很多用户以及别有用心的竞争对手将两者混为一谈,从仪器的角度来说有以下不同:
1.接收机有前置预选器(Pre-selector)而频谱仪没有
2.接收机本振扫描方式为点扫描(又称步径扫描),而频谱仪为连续扫描
3.接收机中频滤波器(RBW)带宽为6dB,而频谱仪为3 dB
4.接收机含有EMC标准要求的检波器(QPCisper-QPCisper-Avg),而频谱仪通常没有
5.接收机测量的精度要比频谱仪高
 
从实际应用的角度来说,在相同的测试条件下,接收机和频谱仪测量的值有很大的差异,而权威机构都采用接收机的测量结果为标准,这样频谱仪的测量结果就失去了测量的意义。


 
EMI诊断方案:
所谓EMC诊断就是:产品的电磁骚扰功率过大,尤其是被权威实验室判定为不通过,而回来进行排查的时候;客户急需要知道到底那个部件是罪魁祸首?哪根导线或者是布线出了问题?我这改完了以后骚扰功率是否下降呢?
 
EMI诊断方案结构:探头+频谱仪
 
探头产品如下:
Hameg系列探头:HZ530100KHz1GHz)、HZ5401MHz3GHz)、HZ5501MHz3GHz
该系列探头包含电场、磁场、高阻探头,可以精确定位到具体的导线辐射,内部含有放大器,可以测量微弱的电磁辐射信号。其中HZ530可以采用4节五号电池供电。
 
 
 
 
 
R&S系列探头HZ-1530MHz3GHz)、HZ-16
其中HZ-15为一组近场探头,可以精确定位到具体的部件和导线辐射,HZ-16为放大器(见与FSH相连的黑色方块),用于放大微弱的辐射信号。
 
 
 
频谱仪产品如下:
Hameg系列:HM5510150 kHz1 GHz)、HM5530100 kHz3 GHz
 

R&S系列:FS300100 kHz3 GHz)、FSH100 kHz3/6 GHz)、FSL9 kHz3/6 GHz)、ESL9 kHz3/6 GHz)(含频谱功能)。
 
探头和频谱仪可以任意搭配【HZ540HZ550探头需要外部供电,Hameg系列频谱仪可以提供探头供电,而R&S系列频谱仪不能。如果选用这两个探头搭配R&S频谱仪,需要自行从电子市场找一个电源适配器给探头供电】
 
价位: HZ-15&16>HZ550>HZ540>HZ530; ESL>FSL>FSH>FS300>HM5530>HM5510


EMI预测试方案:
 
EMI预测试是针对认证测试而言的,预测试投资小,可以在送检前自行摸底,大大提高了通过率,节约了认证费用,缩短了产品的上市时间。
 
EMI预测试要求用户一定有屏蔽条件,最好有专门的屏蔽室和暗室,目前国产的小屏蔽室价格约为57万人民币。如果没有专门的屏蔽室和暗室,那也要将待测产品置于无缝铁箱内以制造屏蔽效果。
 
EMI预测试的配置:天线+人工电源网络(LISN+接收机+扫描软件
 
EMI预测试步骤(只能提供屏蔽室或者简单屏蔽条件):
1.将待测产品和天线或者探头置于屏蔽环境内,固定位置!将产品和接收机加电工作,待接收机和产品稳定工作后开始测量,设定好扫描软件开始自动扫描,得到预测试的结果;
2.待产品进行改进后再次置入屏蔽环境,位置一定和上次测量一样,再次进行扫描测量,得到第二组预测试结果,对比两组结果看是否有改善。
3.【推荐:送检不过后立即在自己的预测试环境里进行实验,记下位置以及实验条件,将该此结果作为参照标准;待进行诊断和改进以后还原初始的实验条件再次进行测量,并和初始标准进行比对,如果有明显改善则表明极有可能通过认证实验】
 
 
Hameg方案:
天线(HZ530/ HZ540/ HZ550+人工电源网络(HM6050-2D+HZ560)+接收机(HM5510/HM5530)+扫描软件(AS100E/AS300E)
R&S方案:
天线(HZ-15/HZ-16+人工电源网络(ENV216+ESH3-Z2)+接收机(ESL)+扫描软件(ES-SCAN)
 
Hameg方案的优点是便宜,其中AS100E/AS300E是完全免费的软件,功能也比较全。缺点是精度很差,产品型号较老,接口为RS-232口,速度也很慢。而且该方案是用频谱仪来替代接收机,在测量脉冲相应时会出现很大的误差,因此适合经费紧张的工业或者教育类用户。
 
R&S方案是精度高,其中ESL是业内唯一的低端接收机,功能强大,扫描速度快,精度高,完全符合CISPER16的标准,同时还集成了完整的频谱仪功能;缺点是相对贵一点。适合比较识货的EMC系统集成商、通信、研究所、大型电子类企业等用户。
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