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EMC传导测试
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EMC测试的条件与方法
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测试依赖3个方面因素:方法、技术、设备。方法由测量原理和测试设备的使用方法两者来确定,技术是为了得到正确的测试结果(较高的准确度)而采取的一切测试手段,设备则是体现上述两个因素为测试服务的一切技术装置。这些都必须标准化,以保证测试具有重现性和真实性。
EMC测试条件由测试方法决定。具体测试方法分为在实验室条件下进行的试验台法和在实际使用条件下进行的现场法。要模拟现场可能碰到的所有干扰现象是不可能的,特别是现场法具有无法克服的局限性。但通过标准化的测试可以较全面地获取被测设备EMC性能如何的信息。为此,国际上推荐首先采用试验台法,除非无法在实验室进行,一般不用现场法。
抗扰度测试主要方法是按照设备所处的电磁环境条件,结合用户对设备采取的措施,选择合适的严酷度等级,依照有关测试方法进行测试,最后根据产品标准提出的合格判决条件评定测试结果是否合格。这是抗扰度测试与其它测试主要差异之处。
电磁环境中的电磁骚扰源、电磁骚扰源对设备的耦合方式、设备对电磁骚扰的敏感度以及用户对工作现场的防护措施直接与严酷度等级相关。即使用环境决定了干扰的形式,安装防护条件决定了干扰的严酷度等级。GB/T13926.4具体规定了在电磁环境中与严酷度等级相对应的设备工作下的电气环境条件:
1级,具有良好保护的环境,如计算机房;
2级,受保护的环境,如工厂和电厂的控制室或终端室;
3级,典型的工业环境,如工业过程装置、电厂和露天高压变电所的继电器房等场所;
4级,严酷的工业环境,如电站、未采取特殊安装措施的工业过程设备、室外区域等。
IEC801-5中针对电涌的源为电力切换瞬变或间接雷击的闪电瞬变,对设备的安装条件与防护设施作如下分类(适用电涌):
0类:保护良好的、有一次和二次过压保护的电气环境,通常处于特殊的房间内,电涌电压不会超过25V;
1类:局部保护的、有一次过压保护的电气环境,电涌电压不超过500V;
2类:电源线与其它线路分离开,电缆隔离良好的电气环境,电涌电压不超过1kV;
3类:电源电缆与信号电缆并行敷设的电气环境,电涌电压不超过2kV;
4类:互连线象室外一样沿着电源电缆敷设,且电子线路和电气线路均使用电缆的电气环境,电涌电压不超过4kV;
5类:非人口稠密区内电子装置联接电讯电缆和架空电源线的电气环境。
对0类不做电涌测试。一般电源产品处于1类或2类电气环境,可选择严酷度等级为1级或2级。
必须指出,把环境作为抗扰度测试的相关条件是抗扰度测试的重要特点。因为如果忽视这些相关,不考虑装置的应用工作环境条件,而认为装置应该"独立",应该适合于插入任何一种组合装置(或系统)中,就会由此产生所有被测装置都必须接受全部项目的干扰试验,并且要达到最高严酷度等级的错误结论。这不仅对要用的装置造成过高的不合理的严格限制,而且还会因需要进行大量试验而不得不承担很大的经济负担。
另外,抗扰度测试涉及到高压信号,除了应严格遵守有关安全规定外,还有必要在抗扰度实验后再对设备进行安全测试。 对于交流稳压电源这类大功率电工产品,选取从市电导入的以高频、高能为特征的抗扰度项目,并且选择较其它电工、电子产品要高的严酷度等级,是必要的。
抗扰度测试的另一重要特点是对试验发生器技术参数作出严格而明确的规定。为了对设备的抗扰度性能进行比较,就要有一种能产生比较一致并可重复再现的试验装置,这就是干扰模拟发生器。显然必须规定发生器的输出内阻、输出波形要求、开路电压幅度与误差;以保证试验结果的一致,重复性好。否则,因不同被测设备源端阻抗不同,对发生器的阻抗匹配不同而无法使发生器在带载下输出波形或幅度相同。实际上,阻抗不匹配就是抑制电磁骚扰的一个有效手段。 交流稳压电源对外界(通过市电网络)的电磁骚扰测试项目有:谐波传导干扰测试、高频传导干扰测试。
谐波传导干扰测试是对设备的电源进线入端工频电流谐波进行测试;测出40次以下各次电流谐波最大值,对三相电源还应测试中线的电流谐波。在交流稳压电源性能项目中以源电流相对谐波含量来考核此项目。
交流稳压电源的传导干扰试验同其它电子产品一样,可采用GB6833-86电子测量仪器电磁兼容性试验规范(参照采用HP公司标准或GB9254-88信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法(等效采用CISPR221985)。高频传导干扰测试中一个重要测试装置是要用人工电源网络(Artificial Main Network),在美国标准中则称为电源阻抗稳定网络(Line Impedance Stabilization Network, LISN)。这是由于不同电力条件下,市电在不同设备电源输入端呈现的高频阻抗也不相同,为使测试结果反映真实情况,必须在受试设备与其电源端子间接入合乎要求的网络,该网络既能使设备与电网间实现射频隔离,又能为设备提供稳定的高频阻抗。人工电源网络的支路数与供电系统的线路数相同,网络与干扰测量仪之间的连接应保证阻抗匹配(50Ω/50μH),对每根电源线分别进行测试,测量的是干扰电压值。GJB152-86则推荐采用电流探头法测量传导干扰电流;其中在电源线与地之间并接10μF穿心电容器,作用与LISN相同。电流探头法使用简便,测量迅速,便于现场测试,较接近实际情况,可能今后测量以其为主。此外,军标采用峰值检波器,GB9254采用准峰值检波器。
射频辐射干扰测试较复杂,涉及到测试场地、天线、测试线路连接等测试问题。测试场地为野外开阔、背景电磁噪声电平至少比允许极限值小6dB。这种要求很难实现,标准还推荐可以用电磁屏蔽室(还有如电波暗室等)作为替换。测试辐射场强时被测设备应严格按实际工作方式接线,电源线、信号线都不允许特意卷曲、收缩,以反映真实性。 总之,基于交流稳压电源使用价值要求,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、合格的电磁干扰限制以及提供合适的交流电压条件外,更重要的是要为其负载(对EMI敏感的电子仪器设备特别是信息技术设备),在较严酷电磁环境条件下工作,提供充足的EMC安全裕度。这不但是交流稳压电源的基本功能,而且也是对其的EMC要求及对其进行EMC测试的依据。
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