綜述開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機理及其對策

　　EMC的分類及標(biāo)準(zhǔn)：

　　EMC(Electromagnetic Compatibility)是電磁兼容，它包括EMI(電磁騷擾)和EMS(電磁抗騷擾)。EMC定義為:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何設(shè)備的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC整的稱呼為電磁兼容。EMP是指電磁脈沖。

　　EMC = EMI + EMS

　　EMI : 電磁干擾

　　EMS : 電磁相容性 (免疫力)

　　EMI可分為傳導(dǎo)Conduction及輻射Radiation兩部分，Conduction規(guī)范一般可分為: FCC Part 15J Class B;CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3) Class B;國標(biāo)IT類(GB9254，GB17625)和AV類(GB13837，GB17625)。FCC測試頻率在450K-30MHz，CISPR 22測試頻率在150K--30MHz，Conduction可以用頻譜分析儀測試，Radiation則必須到專門的實驗室測試。

　　EN55022為Radiation Test & Conduction Test (傳導(dǎo) & 輻射測試); EN61000-3-2為Harmonic Test (電源諧波測試) ;EN61000-3-3為Flicker Test (電壓變動測試)。

　　CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)應(yīng)用于信息技術(shù)類裝置, 適用于歐洲和亞洲地區(qū);EN55022為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)CC Part 15 (Federal Communications Commission) 適用于美國，EN30220歐洲EMI測試標(biāo)準(zhǔn)，功率輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

　　EN55011輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是：有的頻率段要求較高，有的頻率段要求較低。傳導(dǎo) (150KHZ-30MHZ) LISN主要是差模電流, 其共模阻抗為100歐姆(50 + 50); LISN主要是共模電流, 其總的電路阻抗為25歐姆(50 // 50)。

　　EMI為電磁干擾，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference) 電磁干擾， EMI包括傳導(dǎo)、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構(gòu)成的，通常稱作干擾的三要素。 EMI線性正比于電流，電流回路面積以及頻率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是電流，S是回路面積，F(xiàn)是頻率，K是與電路板材料和其他因素有關(guān)的一個常數(shù)。

　　EMI是指產(chǎn)品的對外電磁干擾。一般情況下分為 Class A & Class B 兩個等級。 Class A為工業(yè)等級，Class B 為民用等級 。民用的要比工業(yè)的嚴(yán)格，因為工業(yè)用的允許輻射稍微大一點。同樣產(chǎn)品在測試EMI中的輻射測試來講，在30-230MHz下，B類要求產(chǎn)品的輻射限值不能超過40dBm 而A類要求不能超過50dBm(以三米法電波暗室測量為例)相對要寬松的多，一般來說CLASS A是指在EMI測試條件下，無需操作人員介入，設(shè)備能按預(yù)期持續(xù)正常工作，不允許出現(xiàn)低于規(guī)定的性能等級的性能降低或功能損失。

　　EMI是設(shè)備正常工作時測它的輻射和傳導(dǎo)。在測試的時候，EMI的輻射和傳導(dǎo)在接收機上有兩個上限，分別代表Class A和Class B，如果觀察的波形超過B的線但是低于A的線，那么產(chǎn)品就是A類的。EMS是用測試設(shè)備對產(chǎn)品干擾，觀察產(chǎn)品在干擾下能否正常工作，如果正常工作或不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為A級。能自動重啟且重啟后不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為B級。不能自動重啟需人為重啟為C級，掛掉為D級。國標(biāo)有D級的規(guī)定，EN只有A，B，C。EMI在工作頻率的奇數(shù)倍是最不好過的。

　　EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr) 電磁敏感度一般俗稱為 “電磁免疫力”, 是設(shè)備抗外界騷擾干擾之能力，EMI是設(shè)備對外的騷擾。

　　EMS中的等級是指：Class A，測試完成后設(shè)備仍在正常工作;Class B，測試完成或測試中需要重啟后可以正常工作;Class C，需要人為調(diào)整后可以正常重啟并正常工作;Class D，設(shè)備已損壞，無論怎樣調(diào)整也無法啟動。嚴(yán)格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

　　常用的EMC標(biāo)準(zhǔn)及試驗配置

　　EMS部份為EN55024包含7項測試：

　　EN61000-4-2:1998;

　　EN61000-4-3:1998;

　　EN61000-4-4:1995,

　　EN61000-4-5:1995;

　　EN61000-4-6：1996;

　　EN61000-4-8: 1993;

　　EN61000-4-11:1994。

　　EMC檢測主要項目:

　　空間輻射(Radiation): EN55011,13,22 FCC Part 15&18, VCCI

　　傳導(dǎo)干擾(Conduction): EN55011,13,14-1,15,22, FCC Part 15&18, VCCI

　　喀嚦聲(Click): EN55014-1

　　功率輻射(Power Clamp): EN55013,14-1

　　磁場輻射(Magnetic Emission): EN55011,15

　　低頻干擾(Low Frequency Immunity): EN50091-2

　　靜電放電(ESD): IEC61000-4-2、EN61000-4-2、 GB/T17626.2

　　輻射抗擾度(R/S): IEC61000-4-3、 EN61000-4-3 、GB/T17626.3

　　脈沖群抗擾度(EFT/B): IEC61000-4-4、EN61000-4-4 、 GB/T17626.4

　　浪涌抗擾度(SURGE): IEC61000-4-5、 EN61000-4-5、 GB/T17626.5

　　傳導(dǎo)騷擾抗擾度(C/S): IEC61000-4-6、 EN61000-4-6 、GB/T17626.6

　　工頻磁場抗擾度(M/S): IEC61000-4-8、 EN61000-4-8、GB/T17626.8

　　電壓跌落(DIPS): IEC61000-4-11、 EN61000-4-11、 GB/T17626.11

　　諧波電流(Harmonic): IEC61000-3-2、EN61000-3-2

　　電壓閃爍(Flicker): IEC61000-3-3、EN61000-3-3

　　輻射干擾(Radiated Interference)是通過空間并以電磁波的特性和規(guī)律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。傳導(dǎo)干擾(Conducted Interference)是沿著導(dǎo)體傳播的干擾。所以傳導(dǎo)干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

　　電磁兼容三要素：任何電磁兼容性問題都包含三個要素，即干擾源、敏感源和耦合路徑，這三個要素中缺少一個，電磁兼容問題就不會存在。

　　產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流，即dV/dt或dI/dt很大;輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

　　電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的要求有兩個方面：一個是工作時不會對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響，另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發(fā)射要求，后一個方面的要求稱為敏感度要求。

　　電磁能量從設(shè)備內(nèi)傳出或從外界傳入設(shè)備的途徑只有兩個，一個是以電磁波的形式從空間傳播，另一個是以電流的形式沿導(dǎo)線傳播。因此，電磁干擾發(fā)射可以分為：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射;敏感度也可以分為傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度。

　　電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測試方法、設(shè)備，定義了等級和性能判據(jù)?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品。

　　產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)：針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)。往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定。

　　通用標(biāo)準(zhǔn)：按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的，當(dāng)產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時，使用通用標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行EMC測試。對使設(shè)備的功能完全正常，也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　關(guān)于制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織和標(biāo)準(zhǔn)的介紹：

　　IEC(國際電工委員會)：有兩個平行的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn)，CISPR和TC77。

　　CISPR(國際無線電干擾特別委員會)：1934年成立。目前有七個分會：A分會(無線電干擾測量方法與統(tǒng)計方法)、B分會(工、科、醫(yī)療射頻設(shè)備的無線電干擾)、C分會(電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾)、D分會(機動車和內(nèi)燃機的無線電干擾)、E分會(無線接收設(shè)備干擾特性)、F分會(家電、電動工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾)、G分會(信息設(shè)備的無線電干擾)。

　　TC77(第77技術(shù)委員會)：1981年成立。目前有3個分會：SC77A(低頻現(xiàn)象)、 SC77B(高頻現(xiàn)象)、 SC77C(對高空核電磁脈沖的抗擾性)。

　　CENELEC(歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會)：由歐共體委員會授權(quán)制訂歐洲標(biāo)準(zhǔn)。EN標(biāo)準(zhǔn)中引用了很多CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)，其對應(yīng)關(guān)系如下：

　　EN55××× = CISPR標(biāo)準(zhǔn)， (例： EN55011 = CISPR Pub.11)

　　EN6×××× = IEC標(biāo)準(zhǔn)， (例： EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11)

　　EN50××× = CENELEC自定標(biāo)準(zhǔn)， (例： EN50801 )

　　FCC(聯(lián)邦通信委員會)全名為Federal Communications Commission：是管理電腦, 周邊及通信產(chǎn)品等銷售美國之審核授權(quán)機抅, 主要制訂民用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

　　FCC Part 15 subpart B規(guī)定: 凡利用數(shù)位技術(shù)之電子裝置或系統(tǒng), 及使用或產(chǎn)生脈波頻率超過10KHz之器材,皆須依規(guī)定進(jìn)行測試認(rèn)證后, 才可以在美國市場銷售。

　　MIL-STD(美軍標(biāo))：典型的是MIL-STD –461D。這個標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了最大輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的限制，還規(guī)定了系統(tǒng)對輻射和傳導(dǎo)干擾的敏感度要求。配套標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-462規(guī)定了必要的測試裝置。商業(yè)公司經(jīng)常將MIL-STD-461中的某些部分作為產(chǎn)品內(nèi)部EMC規(guī)范。

　　VCCI(干擾自愿控制委員會)：民間機構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR和IEC一致。

　　軍用設(shè)備

　　為軍用設(shè)計的電子系統(tǒng)必須滿足MIL-STD-461D的要求， 另一個關(guān)于EMI的軍用標(biāo)準(zhǔn)是保密的TEMPEST計劃，這是用來保證保密通信系統(tǒng)安全的。現(xiàn)在可以接收并復(fù)現(xiàn)出大多數(shù)電子設(shè)備政黨工作時所發(fā)射的功率很低的射頻信號。象對電子竊聽很脆弱的CRT終端那樣的軍用產(chǎn)品就屬于TEMPEST的范疇。在實踐中，TEMPEST控制設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射，使無法解譯攜帶信息的信號。

　　由于關(guān)于EMC的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜，關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)在表1.9中。一些標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍在圖1-3中標(biāo)明。

　　CE標(biāo)示: 源自歐共體各會員國(European Community)縮寫的總稱, 並以此為標(biāo)志。規(guī)范產(chǎn)品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環(huán)境保護(hù)等利益所訂定之基本安全要求。

　　CE = EMC + LVD EMC : 電磁干擾及電磁相容性 LVD : 低電壓指令

　　測量場地：GB要求在開闊場地中測量，GJB要求在屏蔽半無反射室中測量，由于電磁環(huán)境日趨惡化，開闊場中的背景干擾往往嚴(yán)重影響測量，因此，GB測量也開始在屏蔽半無反射室中做，但要求半無反射室中的電磁場分布與開闊場近似。

　　天線到EUT(受試設(shè)備)的距離：GB要求為3米、10米或30米，GJB要求為1米;

測量內(nèi)容：GB僅測量電場輻射發(fā)射，GJB對電場輻射和磁場輻射都要