电磁兼容文档格式.docx

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有部分电磁场通过开关电源机壳的缝隙，向周围空间辐射，与通过电源线、直流输出线产生的辐射电磁场，一起通过空间传播的方式，对其它高频设备及对电磁场比较敏感的设备造成干扰，引起其它设备工作异常。

　　因此，对通信开关电源，要限制由负载线、电源线产生的传导干扰及由空间传播产生的辐射电磁场干扰量，使之能与处于同一环境中的其它电信设备均能够正常工作，互不产生干扰。

　　二、国内外电磁兼容性标准

　　电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。

　　要彻底消除设备的电磁干扰及对外部一切电磁干扰信号不敏感是不可能的。

只能通过系统地制订设备与设备之间的相互允许产生的电磁干扰大小及抵抗电磁干扰的能力的标准，才能使电气设备及系统间达到电磁兼容性的要求。

国内外大量的电磁兼容性标准，为系统内的设备相互达到电磁兼容性制订了约束条件。

　　国际无线电干扰特别委员会（CISPR）是国际电工委员会（IEC）下属的一个电磁兼容标准化组织，早在1934年就开展EMC标准的研究，下设六个分会。

其中第六分会（SCC）主要负责制订关于干扰测量接收机及测量方法的标准。

CISPR16《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》对电磁兼容性测量接收机、辅助设备的性能以及校准方法做出了详细的要求。

CISPR17《无线电干扰滤波器及抑制元件的抑制特性测量》制订了滤波器的测量方法。

CISPR22《信息技术设备的无线电干扰限值和测量方法》规定了信息技术设备在0.15~1000MHz频率范围内产生的电磁干扰限值。

CISPR24《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》规定了信息技术设备对外部干扰信号的时域及频域的抗干扰性能要求。

其中CISPR16、CISPR22及CISPR24构成了信息技术设备包通信开关电源设备的电磁兼容性测试内容及测试方法要求，是目前通信开关电源电磁兼容性设计的最基本要求。

　　IEC最近也出版了大量的基础性电磁兼容性标准，其中最有代表性的是IEC61000系列标准。

它规定电子电气设备的雷击、浪涌（SURGE）、静电放电（ESD）、电快速瞬变脉冲群（EFT）、电流谐波、电压跌落、电压瞬变及短时中断、电压起伏和闪烁、辐射电磁场、由射频电磁场引起的传导干扰抗扰度、传导干扰及辐射干扰等的电磁兼容性要求。

　　另外，美国联邦委员会制订的FCC15、德国电气工程师协会制订的VDE0871-2A1、VDE0871-2A2、VDE0878，都对通信设备的电磁兼容性提出了要求。

　　我国对电磁兼容性标准的研究比较晚。

采取的最主要的办法是引进、消化、吸收，洋为中用是国内电磁兼容性标准制订的最主要方法。

1998年，信息产业部根据CISPR22、IEC61000系列标准及ITU-TO.41标准，制订了YD/T983-1998《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》，详尽规定了通信电源设备包括通信开关电源的电磁兼容性的具体测试项目、要求及测试方法，为通信电源电磁兼容性的检验、达标并通过入网检测明确了设计目标。

　　国标也等同采用了相应的国际标准。

如GB/T17626.1~12系列标准等同采用了IEC61000系列标准；

GB9254-1998《信息技术设备的无线电干扰限值及测量方法》等同采用CISPR22；

GB/T17618-1998《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》等同采用CISPR24。

　　三、开关电源的电磁兼容性问题

　　通信开关电源因工作在高电压大电流的开关状态下，其引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。

从整机的电磁兼容性讲，主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合和电磁波耦合几种。

电磁兼容产生的三个要素为：

干扰源、传播途径及受干扰体。

共阻耦合主要是干扰源与受干扰体在电气上存在共同阻抗，通过该阻抗使干扰信号进入受干扰对象。

线间耦合主要是产生干扰电压及干扰电流的导线或PCB线，因并行布线而产生的相互耦合。

电场耦合主要是由于电位差的存在，产生的感应电场对受干扰体产生的场耦合。

磁场耦合主要是大电流的脉冲电源线附近产生的低频磁场对干扰对象产生的耦合。

而电磁场耦合，主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波，通过空间向外辐射，对相应的干扰体产生的耦合。

实际上，每一种耦合方式是不能严格区分的，只是侧重点不同而已。

　　在开关电源中，主功率开关管在很高的电压下，以高频开关方式工作，开关电压及开关电流均为方波，从频谱分析知，方波信号含有丰富的高次谐波，该高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上。

同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容，以及主功率开关器件的工作状态非理想，在高频开或关时，常常产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。

用于整流及续流的开关二极管，也是产生高频干扰的一个重要原因。

因整流及续流二极管工作在高频开关状态，由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压及电流变化率下，且产生高频振荡。

因整流及续流二极管一般离电源输出线较近，其产生的高频干扰最容易通过直流输出线传出。

　　通信开关电源为了提高功率因数，均采用了有源功率因数校正电路。

同时，为了提高电路的效率及可靠性，减小功率器件的电应力，大量采用了软开关技术。

其中零电压、零电流或零电压零电流开关技术应用最为广泛。

该技术极大地降低了开关器件所产生的电磁干扰。

但是，软开关无损吸收电路多利用L、C进行能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因而，该谐振电路中的二极管成为电磁干扰的一大干扰源。

　　通信开关电源中，一般利用储能电感及电容器组成L、C滤波电路，实现对差模及共模干扰信号的滤波，以及交流方波信号转换为平滑的直流信号。

由于电感线圈的分布电容，导致了电感线圈的自谐振频率降低，从而使大量的高频干扰信号穿过电感线圈，沿交流电源线或直流输出线向外传播。

滤波电容器，随着干扰信号频率的上升，由于引线电感的作用，导致电容量及滤波效果不断下降，直至达到谐振频率以上时，完全失去电容器的作用而变为感性。

不正确地使用滤波电容及引线过长，也是产生电磁干扰的一个原因。

　　通信开关电源由于功率密度高、智能化程度高，带MCU微处理器，因而，其中有从高至近千伏到低至几伏的电压信号，从高频的数字信号至低频的模拟信号，电源内部的场分布相当复杂。

PCB布线不合理、结构设计不合理、电源线输入滤波不合理、输入输出电源线布线不合理及CPU、检测电路的设计不合理，均会导致系统工作的不稳定或降低对静电放电、电快速瞬变脉冲群、雷击、浪涌及传导干扰、辐射干扰及辐射电磁场等的抗扰性能力。

　　四、电磁兼容性研究及解决方法

　　电磁兼容性的研究，一般运用CISPR16及IEC61000中规定的电磁场检测仪器及各种干扰信号模拟器、辅助设备，在标准测试场地或实验室内部，通过详尽的测试分析、结合对电路性能的理解改进来进行分析研究。

　　从电磁兼容性的三要素讲，要解决开关电源的电磁兼容性，可从三个方面入手。

一是减小干扰源产生的干扰信号；

二是切断干扰信号的传播途径；

三是增强受干扰体的抗干扰能力。

在解决开关电源内部的电磁兼容性时，可以综合运用上述三个方法，以成本效益比及实施的难易性为前提。

对开关电源产生的对外干扰，如电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等，只能用减小干扰源的方法来解决。

一方面，可以增强输入输出滤波电路的设计，改善APFC电路的性能，减小开关管及整流续流二极管的电压电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等。

另一方面，加强机壳的屏蔽效果，改善机壳的缝隙泄漏，并进行良好的接地处理。

而对外部的抗干扰能力，如浪涌、雷击应优化交流输入及直流输出端口的防雷能力。

通常，对1.2/50us开路电压及8/20us短路电流的组合雷击波形，因能量较小，采用氧化锌压敏电阻与气体放电管等的组合方法来解决。

对于静电放电，通常在通信端口及控制端口的小信号电路中，采用TVS管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离来解决或选用具有抗静电干扰的器件。

快速瞬变信号含有很宽的频谱，很容易以共模的方式传入控制电路内，采用防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波（加共模电容或插入损耗型的铁氧体磁环等）来提高系统的抗扰性能。

　　减小开关电源的内部干扰，实现其自身的电磁兼容性，提高开关电源的稳定性及可靠性，应从以下几个方面入手：

注意数字电路与模块电路PCB布线的正确分区、数字电路与模拟电路电源的正确去耦；

注意数字电路与模拟电路单点接地、大电流电路与小电流特别是电流电压取样电路的单点接地以减小共阻干扰、减小地环的影响；

布线时注意相邻线间的间距及信号性质，避免产生串扰；

减小地线阻抗；

减小高压大电流回路特别是变压器原边与开关管、电源滤波电容回路所包围的面积；

减小输出整流回路及续流二极管回路与直流滤波电路所包围的面积；

减小变压器的漏电、滤波电感的分布电容；

运用谐振频率高的滤波电容器等。

　　MCU与液晶显示器的数据线、地址线工作频率较高，是产生辐射发射的主要干扰源；

小信号电路是抗外界干扰的最薄弱环节，适当的增加提高抗干扰能力的TVS及高频电容、铁氧体磁珠等元器件，以提高小信号电路的抗干扰能力；

与机壳距离较近的小信号电路，应加适当的绝缘耐压处理等。

功率器件的散热器、主变压器的电磁屏蔽层要适当接地，综合考虑各种接地措施，有助于提高整机的电磁兼容性。

各控制单元间的大面积接地用接地板屏蔽，可以改善开关电源内部工作的稳定性。

　　在整流器的机架上，要考虑各整流器间的电磁耦合、整机地线布置、交流输入中线、地线及直流地线、防雷地线间的正确关系、电磁兼容量级的正确分配等。

　　开关电源对内、外的干扰及抗干扰中，共模信号与开关器件的工作方式、散热器的安装及整机PCB板与机壳的连接有相当复杂的关系，共模信号在一定的条件下又可转变成差模信号。

解决共模干扰最简单的方法是解决好各电路单元及整机端口、机壳间的问题。

整机屏蔽难以实施且成本较高，在无可奈何的情况下才采用该措施。

　　五、国内通信开关电源的电磁兼容性改进现状

　　自YD/T983标准开始起草以来，国内通信电源制造商纷纷开始电磁兼容性的研究。

由于电磁兼容性测试仪器、试验场地建设费用很高，且需要有经验的研发人员，很多制造商都没有自己的试验室，对电磁兼容性的研究造成了一定的困难。

YD/T983标准中，抗扰度指标选用了国外标准中较低等级。

除雷击浪涌、ESD及EFT指标外，其它抗扰度指标均比较容易达到要求。

电磁干扰指标如传导干扰及辐射干扰指标，由于很难满足标准的要求，是目前电磁兼容性研究的热点，国内只有极少数的厂家可以完全达到相关标准的要求。

　　中兴通讯建立了自己的电磁兼容性试验室，在通信开关电源研发的初期，就致力于电磁兼容性的研究工作。

其通信开关电源的前级运用最先进的有源功率因数校正技术加无损吸收电路，后级DC-DC采用零电压零电流（ZVZCS）相移谐振软开关技术或双管正激无损吸收软开关技术，通过专业的电源输入输出滤波器设计及防雷设计，以及对整机的安全性、数字接口电路的抗静电设计及抗快速瞬变脉冲群设计，对整机结构恰到好处的电磁屏蔽设计，不仅使整机内部的电磁环境良好，工作稳定，可靠性提高，也使通信开关电源对外的电流谐波、电起伏和闪烁、传导干扰及辐射干扰达到或超过CISPR22标准规定的A级要求。

输入交流电源线能够承受至少±

6KV（1.2/50us与8/20us的综合波）浪涌电压干扰，直流电源线能够承受至少±

2KV的浪涌电压；

整机外部能够承受至少±

8KV的静电放电（ESD）干扰、至少±

4KV的电快速瞬变脉冲群（EFT），以及3V/m的高频电磁场干扰，300A/m的工频磁场干扰。

宽广的交流输入电压范围，使整机的电压跌落、电压瞬变及电压短时中断等干扰过后，开关电源能够正常工作。

专业采自全国各地的电网干扰电压，均在中兴开关电源上经过了验证分析。

　　中兴通讯系列开关电源的电磁兼容性指标，已完全满足并超过了YD/T983-1998《通信开关电源设备电磁兼容性要求及测量方法》中所规定的所有项目的指标，部分产品已通过CE认证及FCC认证中的全部电磁兼容性指标，是真正的环保型通信开关电源，特别适合于移动基站、程控交换设备、IP电话、有线电视等数据通信传输设备以及铁路、水电、火电站等强电磁场干扰的场合使用。

pcb电磁兼容性分析

1.与地线的分布位置有关;

2.地线比信号线粗20%~50%;

3.DC线尽量避开高频信号线,最好端接电感进行滤波;

4.超过10MHz的信号处理区域,尽量用屏蔽盒进行屏蔽;

5.按信号的频率进行分区布线;

6.…………

电磁兼容性设计的基本方法

接地

接地是电子设备的一个很重要问题。

接地目的有三个：

（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地干作。

（2）防止外界电磁场的干扰。

机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。

另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。

（3）保证安全工作。

当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；

当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。

此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。

因此，接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。

接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。

为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地。

单点接地是指在一个线路中，只有一个物理点被定义为接地参考点。

其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。

多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。

接地平面，可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的地导线，在比较大的系统中，还可以是设备的结构框架等等。

混合接地是将那些只需高频接地点，利用旁路电容和接地平面连接起来。

但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

屏蔽

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。

具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；

用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽体材料选择的原则是：

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。

滤波器可以显著地减小传导干扰的电平，因为干扰频谱成份不网于有用信号的频率，滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力，从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。

所以，采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合，或是增强接收设备的抗干扰能力，都是有力措施。

用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开，消除电路之间的耦合，并避免干扰信号进入电路。

对高频电路可采用两个电容器和一个电感器（高频扼流圈）组成的CLCMπ型滤波器。

滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的，其特性与理想的特性是有差异的。

实用的元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。

有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。

平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其它导线都具有相同的阻抗。

其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。

这时的干扰噪声是一个共态信号，可在负载上自行消失。

另外，还可采用其它一些电路技术，例如接点网络，整形电路，积分电路和选通电路等等。

总之，采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

EMC性能是交流稳压电源的一项重要指标要求。

基于对交流稳压电源使用价值的要求，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及合格的电磁干扰限制外，更重要的是要为其负载（对EMI敏感的电子设备）提供充足的EMC安全裕度。

本文结合对产品的EMC性能要求，对有关要求与测试方法作了较详细的说明，并提出个人看法。

关键词：

电磁兼容交流稳压电源抗扰度测试

RequirementsandTestMethodsofEMCforACRegulators

Abstract:

EMCcharacteristicsarethemajorspecificationsrelatingtothequalityofACregulators.AccordingtotherequirementsforthevaluewithusageofACregulators,EMCcharacteristicsmustnotonlyreachhighertestlevelofimmunitytoadisturbanceormeetthelimitsofelectromagneticdisturbancebutalsoprovideadaptableEMCsafetytoleranceforelectronicinstrumentswhicharemoresusceptiblewiththedisturbance.CombiningwithrequirementsforthespecificationsEMC,requirementsandtestmethodsaredescribedindetail.Viewpointsonthemarepresented.

Keyword:

EMC,ACRegulator,Immunity,Test

　　1基本概念

电磁兼容（ElectromagneticCompatibility,简称EMC）是电工、电子产品重要的一项质量指标。

可以认为产品质量主要由质量规范与技术指标两大内容构成。

前者涉及通用规范，即国际上IEC，国内由国家制订的基础性标准；

后者是产品功能的规定及其技术要求。

电磁兼容与安全要求是基础性标准。

现在EMC已从基础标准、通用标准、族标准、一直到产品标准，形成完备的体系。

此外，国际上还有为此专门立法。

如欧洲联盟已制订法规，规定从1996年1月1日起，电工、电子产品必须取得低压管理（LVDirective）与电磁兼容管理（EMCDirective）合格认定后，才能在市场上销售。

这些年来不断有新的EMC标准在国内正式发布。

但要指出的是，IEC有关EMC标准将不断从草案或旧版本上升为正式版本，国家有关EMC标准也将不断更新、发布，有关EMC测试应以最新版本为准。

　　所谓EMC，在GB/T4365－1996《电磁兼容术语》中的定义是：

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。

该定义概括了3个方面的内容。

其一，电磁骚扰的可限制性。

电磁骚扰是普遍存在的，但可以用质量规范约束，以技术手段限制它的危害性。

这就是说应当对产品规定其向外发送电磁骚扰强度的限制值，以保证电磁环境合格。

其二，电磁骚扰的豁免性。

这就是说产品在规定电磁骚扰强度的电磁环境下应能正常工作而不应降低其性能指标。

其三，电磁环境的规范性和兼容性。

即对电磁骚扰采取任何措施都不能使自身或使处于同一电磁环境的其它产品或系统性能下降，只能友好地“和平”共处。

例如，为了降低传导干扰而在设备电源相线与地线之间并接电容器。

对设备来说该电容器的容量必须符合安全标准中对泄漏电流的限制值要求；

对系统来说，要防止其成为系统干扰耦合源影响系统工作。

因此对产品的EMC测试应当包括两大方面内容：

（1）对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试，以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求；

（2）对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。

这两方面内容在EMC测试项目中分别为电磁干扰（ElectromagneticInterference）或电磁骚扰

中图法分类号：

TM9