交流穩(wěn)壓電源的電磁兼容性要求與測(cè)試方法

摘要：EMC性能是交流穩(wěn)壓電源的一項(xiàng)重要指標(biāo)要求?；趯?duì)交流穩(wěn)壓電源使用價(jià)值的要求，其EMC性能應(yīng)當(dāng)是除了本身能達(dá)到較高嚴(yán)酷度等級(jí)的抗擾度指標(biāo)及合格的電磁干擾限制外，更重要的是要為其負(fù)載（對(duì)EMI敏感的電子設(shè)備）提供充足的EMC安全裕度。本文結(jié)合對(duì)產(chǎn)品的EMC性能要求，對(duì)有關(guān)要求與測(cè)試方法作了較詳細(xì)的說明，并提出個(gè)人看法。

關(guān)鍵詞：電磁兼容交流穩(wěn)壓電源抗擾度測(cè)試

Requirements and Test Methods of EMC for AC Regulators

Abstract: EMC characteristics are the major specifications relating to the quality of AC regulators.According to the requirements for the value with usage of AC regulators,EMC characteristics must not only reach higher test level of immunity to a disturbance or meet the limits of electromagnetic disturbance but also provide adaptable EMC safety tolerance for electronic instruments which are more susceptible with the disturbance.Combining with requirements for the specifications EMC,requirements and test methods are described in detail. Viewpoints on them are presented.

Keyword:EMC,AC Regulator,Immunity,Test

　　1基本概念

電磁兼容（ElectromagneticCompatibility,簡(jiǎn)稱EMC）是電工、電子產(chǎn)品重要的一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)。可以認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量主要由質(zhì)量規(guī)范與技術(shù)指標(biāo)兩大內(nèi)容構(gòu)成。前者涉及通用規(guī)范，即國際上IEC，國內(nèi)由國家制訂的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)；后者是產(chǎn)品功能的規(guī)定及其技術(shù)要求。電磁兼容與安全要求是基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在EMC已從基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、族標(biāo)準(zhǔn)、一直到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，形成完備的體系。此外，國際上還有為此專門立法。如歐洲聯(lián)盟已制訂法規(guī)，規(guī)定從1996年1月1日起，電工、電子產(chǎn)品必須取得低壓管理（LVDirective）與電磁兼容管理（EMCDirective）合格認(rèn)定后，才能在市場(chǎng)上銷售。這些年來不斷有新的EMC標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)正式發(fā)布。但要指出的是，IEC有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)將不斷從草案或舊版本上升為正式版本，國家有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)也將不斷更新、發(fā)布，有關(guān)EMC測(cè)試應(yīng)以最新版本為準(zhǔn)。

　　所謂EMC，在GB/T4365－1996《電磁兼容術(shù)語》中的定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。該定義概括了3個(gè)方面的內(nèi)容。其一，電磁騷擾的可限制性。電磁騷擾是普遍存在的，但可以用質(zhì)量規(guī)范約束，以技術(shù)手段限制它的危害性。這就是說應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)品規(guī)定其向外發(fā)送電磁騷擾強(qiáng)度的限制值，以保證電磁環(huán)境合格。其二，電磁騷擾的豁免性。這就是說產(chǎn)品在規(guī)定電磁騷擾強(qiáng)度的電磁環(huán)境下應(yīng)能正常工作而不應(yīng)降低其性能指標(biāo)。其三，電磁環(huán)境的規(guī)范性和兼容性。即對(duì)電磁騷擾采取任何措施都不能使自身或使處于同一電磁環(huán)境的其它產(chǎn)品或系統(tǒng)性能下降，只能友好地“和平”共處。例如，為了降低傳導(dǎo)干擾而在設(shè)備電源相線與地線之間并接電容器。對(duì)設(shè)備來說該電容器的容量必須符合安全標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)泄漏電流的限制值要求；對(duì)系統(tǒng)來說，要防止其成為系統(tǒng)干擾耦合源影響系統(tǒng)工作。因此對(duì)產(chǎn)品的EMC測(cè)試應(yīng)當(dāng)包括兩大方面內(nèi)容：（1）對(duì)其向外界發(fā)送的電磁騷擾強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，以便確認(rèn)是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制值要求；

（2）對(duì)其在規(guī)定電磁騷擾強(qiáng)度的電磁環(huán)境條件下進(jìn)行敏感度測(cè)試以便確認(rèn)是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗擾度要求。

這兩方面內(nèi)容在EMC測(cè)試項(xiàng)目中分別為電磁干擾（ElectromagneticInterference）或電磁騷擾

中圖法分類號(hào)：TM937文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：02192713(2000)0945405

（ElectromagneticDisturbance）及抗擾度（ImmunitytoaDisturbance）；后者以前常用敏感度（Susceptibility）這個(gè)術(shù)語。由于電磁干擾的發(fā)生決定于干擾源的強(qiáng)度、干擾的耦合方式、儀器設(shè)備對(duì)干擾的敏感程度這3要素。因此，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EMC的性能要求與測(cè)試方法除了按不同性質(zhì)、不同種類分為不同項(xiàng)目外，還按電磁騷擾傳播方式不同分為兩類：即傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。前者主要檢測(cè)被測(cè)設(shè)備通過電源線或信號(hào)線向外傳導(dǎo)工頻電源諧波、高頻噪聲的強(qiáng)度與頻率范圍，這屬于電磁騷擾的近場(chǎng)與感應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)。后者則檢測(cè)被測(cè)設(shè)備向外直接輻射射頻噪聲的強(qiáng)度與頻率范圍，這主要針對(duì)電磁騷擾的遠(yuǎn)場(chǎng)效應(yīng)。值得注意的是近幾年來國際上對(duì)電源諧波干擾與設(shè)備的抗擾度要求這兩方面內(nèi)容特別關(guān)注。前者涉及公用電網(wǎng)的環(huán)保要求。后者則為了保證設(shè)備或系統(tǒng)的工作可靠性。為此，許多標(biāo)準(zhǔn)還特別將電源諧波電流含量要求與抗擾度作為兩大技術(shù)要求從EMC項(xiàng)目中分離出來，單獨(dú)立項(xiàng)。必須指出，對(duì)于信息社會(huì)來說，因信息技術(shù)設(shè)備工作失常而受的損失往往難以用貨幣來衡量。在不可能完全避免電磁騷擾的現(xiàn)實(shí)條件下，在規(guī)定的電磁環(huán)境條件下提高產(chǎn)品抗擾度能力具有特別重要的意義。

具體地說，生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行EMC具體項(xiàng)目的例行測(cè)試除了確定產(chǎn)品的EMC性能是否符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求外（據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道，沒有實(shí)行認(rèn)真的EMC設(shè)計(jì)與摸底測(cè)試并采取足夠的技術(shù)措施，很難通過EMC測(cè)試），還能評(píng)價(jià)外界電磁騷擾對(duì)產(chǎn)品的影響程度及有關(guān)抑制措施的有效性，查明產(chǎn)品遭到EMC試驗(yàn)破壞的具體原因（來源及作用途徑）以便采用相應(yīng)措施。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型初期就進(jìn)行EMC測(cè)試是產(chǎn)品進(jìn)入商品化的必不可少的一項(xiàng)工作。從另外一個(gè)方面來說，了解產(chǎn)品EMC性能，是商檢及用戶認(rèn)可產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。所有這些都需要了解有關(guān)EMC的性能要求與測(cè)試知識(shí)。

電源產(chǎn)品的EMC測(cè)試有其特殊性要求，其特殊性是由該類產(chǎn)品功能所決定的。首先電源產(chǎn)品作為供電電源（一般為市電）與為之服務(wù)的負(fù)載（典型為對(duì)電磁騷擾較敏感的信息技術(shù)設(shè)備）之間的電力接口，其基本功能是保證所接負(fù)載不受電源因素的影響而工作失?；驌p壞。這樣對(duì)電源產(chǎn)品的EMC要求較其它產(chǎn)品理所當(dāng)然要更高。這里最典型的例子就是有關(guān)對(duì)電源產(chǎn)品EMC標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)對(duì)電源產(chǎn)品的輸入源端與輸出負(fù)載端分別進(jìn)行傳導(dǎo)干擾測(cè)試。此外，若電源產(chǎn)品是系統(tǒng)工作不可缺少的一部分（如UPS），而且該產(chǎn)品又是作為通用產(chǎn)品銷售時(shí)，那么該產(chǎn)品可能要進(jìn)行二次EMC測(cè)試。一次是測(cè)試產(chǎn)品本身標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的EMC性能特性；第二次則根據(jù)用戶意見與其所屬的系統(tǒng)共同進(jìn)行系統(tǒng)的EMC測(cè)試。

大量研究表明，來自市電的電磁騷擾是一類最主要的、最惡劣的電磁騷擾。只要能解決該類干擾，則抗擾度問題也就基本解決了。故有人稱當(dāng)今信息社會(huì)的技術(shù)特征為“一機(jī)三件”，即計(jì)算機(jī)與硬件、軟件、電力件。這樣，作為市電與電子設(shè)備特別是信息技術(shù)設(shè)備之間電力接口的交流穩(wěn)壓電源，應(yīng)當(dāng)具有有效的電力濾波器功能的作用，至少應(yīng)當(dāng)對(duì)電磁騷擾有明顯的衰減抑制作用。這點(diǎn)應(yīng)當(dāng)作為交流穩(wěn)壓電源一個(gè)必備的功能。自然，對(duì)于擁有抗干擾功能的交流穩(wěn)壓電源，不應(yīng)僅僅提高自己的抗擾度性能，更應(yīng)當(dāng)具備使接在其輸出端，對(duì)EMI敏感的電子產(chǎn)品的EMC性能，獲得較大的EMC安全裕度，這才是對(duì)干擾噪聲有凈化功能的抗干擾型交流穩(wěn)壓電源名副其實(shí)的一大功能要求。這也就是SJ/T10541－94《抗干擾型交流穩(wěn)壓電源通用技術(shù)條件》的編制依據(jù)之一。

另一方面，有些與EMC類似的要求已體現(xiàn)在電源產(chǎn)品的性能指標(biāo)上。例如，交流穩(wěn)壓電源的源電壓效應(yīng)與輸出電壓總相對(duì)諧波含量要求。此外，一些僅對(duì)弱電電子設(shè)備較敏感的EMC項(xiàng)目，如抗工頻磁場(chǎng)干擾、靜電放電、輻射電磁場(chǎng)干擾等對(duì)大功率電工設(shè)備可能影響不大，故在SJ/T10541－94中不列為必須測(cè)試項(xiàng)目。這樣，對(duì)交流穩(wěn)壓電源的EMC要求就有與其它電工、電子產(chǎn)品不同的特殊地方。

2EMC測(cè)試項(xiàng)目與要求

EMC測(cè)試要求根據(jù)產(chǎn)品用途分為3大類：即軍用類、工商環(huán)境使用類、民用及居住區(qū)環(huán)境使用類。后兩者的測(cè)試項(xiàng)目、要求、方法等均較一致，差異在于對(duì)指標(biāo)要求上。軍用類，因其使用特殊性與后2類有較大差異。此外，航空、船舶設(shè)備也因其使用特殊性，除了同軍用設(shè)備一樣有較高要求外，還有國際通用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?；谑袌?chǎng)上銷售的交流穩(wěn)壓電源的使用條件，本文重點(diǎn)說明后2類。

鑒于社會(huì)上對(duì)EMC問題日益關(guān)注，涉及的專業(yè)與產(chǎn)品很多，IEC已將EMC要求作為IEC的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)待。這就是著名的IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在國際上已視為與安全標(biāo)準(zhǔn)同等重要的通用標(biāo)準(zhǔn)。其中之一的IEC61000－4《測(cè)試技術(shù)》是指導(dǎo)有關(guān)EMC測(cè)試的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。由于EMC技術(shù)是一門復(fù)雜的、涉及多門學(xué)科的、不斷發(fā)展的新技術(shù)，有關(guān)EMC測(cè)試項(xiàng)目、要求、方法也在不斷修訂、完善。因此，IEC61000－4中許多項(xiàng)目仍未正式發(fā)布，還處于草案之中。為了便于讀者了解這方面知識(shí)，我們對(duì)涉及交流穩(wěn)壓電源的項(xiàng)目作一介紹，對(duì)于有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)采用的IEC項(xiàng)目則重點(diǎn)介紹。

IEC61000－4，全名為《ElectromagneticCompatibilityforElectricalandElectronicEquipment,Part4:TestingandMeasurementTechniques》，即《電氣和電子設(shè)備的電磁兼容性第4部分：測(cè)試技術(shù)》。其中列舉11個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。與交流穩(wěn)壓電源標(biāo)準(zhǔn)SJ/T10541－94有關(guān)的項(xiàng)目與要求介紹如下：

IEC61000－4－4：ElectricalFastTransients(Burst)ImmunityTest(電快速瞬變脈沖群)，SJ/T10541－94與SJ/T10542－94采用了該標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目的目的在于驗(yàn)證設(shè)備在承受切換瞬變（感性負(fù)載中斷、繼電器觸點(diǎn)跳開等）產(chǎn)生的各種瞬時(shí)干擾時(shí)的抗干擾性能。其試驗(yàn)嚴(yán)酷度等級(jí)（在電源輸入端上的干擾發(fā)生器（50Ω內(nèi)阻）開路輸出試驗(yàn)電壓）分別為1級(jí)，0.5kV；2級(jí)，1kV；3級(jí)，2kV；4級(jí)4kV。

IEC61000－4－5SurgeTransientsImmunityTest（電涌或浪涌）。該項(xiàng)內(nèi)容暫時(shí)處于草案之中。與此相關(guān)的可參考著名的IEC801－5及美國標(biāo)準(zhǔn)IEEEstd5871980《IEEEGuideforSurgeVoltagesinLow－VoltageACPowerCircuits》（IEEE導(dǎo)則：低壓交流電力電路內(nèi)的電涌）。電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T10541－94及SJ/T10542－94引用了該方面的部分內(nèi)容。該項(xiàng)目的目的是驗(yàn)證設(shè)備在承受由電力切換、雷電產(chǎn)生的高能電涌時(shí)的抗干擾性能。其嚴(yán)酷度等級(jí)的劃分同上，但干擾發(fā)生器的輸出阻抗為2Ω，而前者為50Ω。干擾發(fā)生器輸出分開路電壓波1.2×50μs(對(duì)高阻負(fù)載)與短路（放電）電流波8×20μs（對(duì)低阻負(fù)載）兩類。類似測(cè)試要求在許多電工電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都已列出。