电磁兼容EMC

传导抗扰度CS

1.传导骚扰抗扰度

1.1 传导骚扰抗扰度概述

      本标准主要介绍国际标准IEC61000-4-6,对应国家标准GB/T17626.6《电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度》的试验方法。



1.2 传导骚扰抗扰度试验目的和应用场合

      本标准所涉及的主要骚扰源是来自9kHz~80MHz频率范围内射频发射机产生的电磁场。该电磁场会作用于电气、电子设备的电源线、通信线和接口电缆等连接线路上,这些连接引线的长度则可能与干扰频率的几个波长相当,因此,这些引线就变成被动天线,接受外界电磁场的感应,引线电缆就可以通过传导方式耦合外界干扰到设备内部(最终以射频电压和电流所形成的近场电磁骚扰到设备内部)对设备产生干扰。从而影响设备的正常运行。所以,本标准的目的主要是建立一个评估射频场感应的传导骚扰抗扰度性能的公共参考,为有关产品的专业技术委员会或用户和制造商提供一个基本参考。



2 传导骚扰抗扰度常见术语

2.1 人工手

      模拟正常工作条件下,手持式电气设备和地之间的人体阻抗的电网络

2.2 辅助设备

      为受试设备正常运行提供所需信号的设备和检验受试设备性能的设备。

2.3 注入钳

      u 电流钳

      由被注入信号的电缆构成的二次绕组实现的电流变换器。

      u 电磁钳

      由电容和电感耦合相组合的注入装置。

2.4 共模阻抗

      在某一端口上共模电压和共模电流之比。

2.5 耦合系数

      在耦合装置的受试设备端口所获得的开路电压(电动势)与信号发生器输出端上的开路电压的比值

2.6 耦合网络

      以规定的阻抗从一电路到另一电路传输能量的电路。

2.7 去耦网络

      防止施加给受试设备的测量信号影响不被测量的其他装置、设备或系统的电路。

2.8 电压驻波比

      沿线最大电压和邻近最小电压幅度之比。



3 传导骚扰抗扰度试验等级

      u 在9kHz~150kHz频率范围内,对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰不要求测量。

      u 在150kHz~80kHz频率范围内,对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰的抗扰度试验应根据设备和电缆最终安装时所处电磁环境按下面表格选择相应的试验等级。

频率范围150kHz~80MHz

试验等级

频率范围150kHz~80MHz 

试验等级 

试验等级

频率范围150kHz~80MHz

试验等级

电压(有效值)

U0dBμV

U0V

1

2

3

X

120

130

140

1

3

10

特定

1X是一个开放等级


     Ø 1类:低电平辐射环境。无线电电台/电视台位于大于1km的距离上的典型电平和低功率发射接收机的典型电平。

      Ø 2类:中等电磁辐射环境。用在设备邻近的低功率便携式发射接收机(典型额定值小于1W)。典型的商业环境。

      Ø 3类:严酷电磁发射环境。用于相对靠近设备,但距离小于1m的手提式发射接收机(≥2W)。用在靠近设备的高功率广播发射机和可能靠近工、科、医设备。典型的工业环境。

      Ø ×类:×是由协商或产品规范和产品标准规定的开放等级。

      u 对总尺寸小于0.4m,并且没有传导电缆(如电源线、信号线或地线)的设备,标准规定不需要进行此项试验。比如采用电池供电的设备,当他与大地或其他任何设备没有连接,并且不在充电时使用,则不需要做此项实验,但设备在充电期间也要使用,则必须做此项实验。

      u 标准中规定频率范围为150kHz~80MHz,但实际测试的频率范围可根据受试设备的情况分析后确定,当受试设备尺寸比较小时,试验频率最大可以扩展到230MHz。



4 传导骚扰抗扰度试验设备

4.1 信号发生器

      a 能覆盖9kHz~230MHz的频段范围,具备幅度和调制功能,能手动或自动扫描,扫描点的驻留时间以及测试的频率-步长可以编程控制。

      b 具备幅度调制功能(内调制或外调制),调制度80%±5%,调制频率为1kHz±10%的正弦波

      c  信号发生器输出阻抗为50Ω

      d  信号发生器任何杂散谱线应至少比载波电平低15dB

      e  输出电平足够高,能覆盖试验电平

4.2 6dB固定衰减器

      a 减小从功率放大器到网络的失配

      b 具有足够额定功率

4.3 耦合和去耦装置

      a 将干扰信号很好地耦合到与受试设备相连的各种类型的电缆上;

      b 防止施加给受试设备的射频干扰电压影响不被测试的其他装置、设备或系统的其他电路。

      c 提供稳定的信号源阻抗。

4.4 钳注入装置

      钳注入方式特别适合于对多芯电缆的试验。钳注入方式中,耦合和去耦合功能是分开的,钳注入仅仅提供耦

合,去耦功能是建立在辅助设备上的,也就是说辅助设备是耦合去耦合装置的一部分。其中钳注入装置包括:

      a 电流钳

      b 电磁钳



5 传导骚扰抗扰度试验方法

5.1 试验方法及其选择

      A.试验方法

      CDN法

      标准推荐首先选择CDN进行射频传导干扰抗扰度测试。CDN可以应用于大多数类型的电缆,如电源线,平衡线,屏蔽线,音频线和同轴线等。根据不同电缆,选择合适的CDN进行测试。试验所用到的CDN主要有



直接注入

将试验信号发生器的干扰信号通过100Ω电阻直接注入到同轴电缆的屏蔽层上(即使屏蔽层未接地或仅仅只有一个接地点)

电磁钳

      电磁钳其结构较复杂,它与受试设备的电缆之间是通过感性和容性耦合将射频能量耦合到受试设备的电缆上。电磁耦钳在1.5MHz以上频率时对试验结果有良好的再现性;当频率高于10MHz时,电磁耦钳比常规的电流钳有较好的方向性,并且在辅助设备信号参考点与参考接地板之间不再要求有专门的阻抗,因此使用更方便。


电流钳

      电流钳利用被测设备的电缆组成二次侧,与电流钳一起建立一感性耦合,将射频能量注入到受试设备的电缆上。为了使电流钳和电缆之间的电容耦合最小,试验时应将电缆放在电流钳的中心位置。另外由于电流注入探头没有方向性,在试验中辅助设备将与EUT一起承受干扰。

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5.2 传导骚扰抗扰度试验布置以及测试

      A. 典型的试验布置如下:

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 u 受试设备应放在参考地平面上面0.1m高的绝缘支架上。对于台式设备,参考接地板也可以放在试验桌上。所有与被测设备连接的电缆应放置于地参考平面上方至少30mm的高度上,并且被测设备距任何金属物体至少0.5m以上。

      u 如果设备被设计为安装在一个面板、支架和机柜上,那么它应该在这种配置下进行测试。当需要用一种方式支撑测试样品时,这种支撑应由非金属、非导电材料构成。

      u 在需要使用耦合和去耦装置的地方,它们与被测设备之间的距离应在0.1m到0.3m之间,并与参考接地板相连。耦合和去耦装置与被测设备之间的连接电缆应尽可能短,不允许捆扎或盘成圈。

      u 对于被测设备其他的接地端子也应通过耦合和去耦网络CDN-M1与参考接地板相连接。

      u 对于所有的测试,被测设备与辅助设备之间电缆的总长度(包括任何所使用的耦合去耦网络的内部电缆)不应超过被测设备制造商所规定的最大长度。

      u 如果被测设备有键盘或手提式附件,那么模拟手应放在该键盘或者缠绕在附件上,并与参考接地板相连接。

      u 应根据产品委员会的规范,连接受试设备工作所要求的辅助设备,例如,通讯设备、调制解调器、打印机、传感器等,以及为保证任何数据传输和功能评价所必需的辅助设备,这些设备均应通过耦合和去耦装置连接到受试设备上。

      B. 试验步骤

      1. 被测设备应在预期的运行和气候条件下进行测试。记录测试时的环境温度和相对湿度。

      2. 试验系统的校准,每次试验前应对试验系统进行校准,避免产生测试误差,确保系统满足必须的共模阻抗。

      3. 依次将试验信号发生器连接到所选用的耦合装置上(耦合和去耦网络、电磁钳、电流注入探头)。

      4. 根据要求设置试验电平的等级,扫频范围是从150kHz到80MHz或230MHz,用1kHz正弦波调幅,调制度为80%调制干扰信号电平。频率递增扫频时,步进尺寸不应超过先前频率值的1%。在每个频率,幅度调制载波的驻留时间应不低于被测设备运行和响应的必要时间,但是最低不应低于0.5s。敏感的频率(例如,时钟频率)应单独进行分析。

      C. 不同注入方法的特点

      u 采用耦合去耦合网络

      1. 全部电源连接推荐使用耦合和去耦网络。而对于高功率(电流≥16A)和/或复杂电源系统(多相或各种并联电源电压)可选择其它注入法。

      --- CDN- M1用于仅有单线供电的电源端口。

      --- CDN- M2用于有两线供电的电源端口。

      --- CDN- M3用于有单相带地线的供电电源端口。

      --- CDN- M4用于有三相供电的电源端口。

      2. 对非屏蔽的平衡线可由CDN-T2、CDN-T4 或CDN-T8作为耦合和去耦网络。

      --- CDN-T2用于有1个对称对(2线)的电缆。

      --- CDN-T4用于有2个对称对(4线)的电缆。

      --- CDN-T8用于有3个对称对(8线)的电缆。

      3. 对非屏蔽的不平衡线可由CDN-AF作为耦合和去耦网络。

      ---CDN-AF2用于两线的电缆。


采用耦合去耦合网络典型的布置图如下:

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平面布置图 

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采用耦合去耦合网络注入的程序:

      (1)如果辅助设备位于地参考平面之上,那么它要放在高于地参考平面0.1m处。

      (2)一个耦合和去耦网络应接在要被测试的端口上,而一个接有50Ω负载的耦合和去耦网络连接在另一个端口。去耦网络应安装在所有其它连接电缆的端口。在这种方法中,只有一个端接150

      (3)选择合适的耦合和去耦网络。

      (4)如果被测设备只有一个端口,这个端口连接到耦合和去耦网络上用作注入用途。

u 直接注入法

将试验信号发生器产生的干扰电压通过100Ω电阻被注入到同轴电缆的屏蔽层上(即使屏蔽层未接地或仅仅只有一个接地点)。在辅助设备和注入点之间,并尽可能靠近注入点插入一个去耦电路。为了提高去耦和稳定电路,应将直接注入装置输入端口的地与参考地平面连接。


直接注入的程序:

      (a)受试设备应放置在距地参考平面0.1m高度的绝缘支撑上。

      (b)在被测电缆上,去耦网络应位于注入点和辅助设备之间,尽可能靠近注入点。第二个端口应用150Ω的负载端接(耦合和去耦网络用50Ω负载端接)。这个端口应按照7.2中的优先次序选择。在所有其它与被测设备连接的电缆上应安装去耦网络(当端口开路,耦合和去耦网络可以认为是去耦网络)。

     (5) 注入点应位于参考地平面上方,从被测设备的几何投影到注入点之间的距离为0.1m至0.3m。

     (6)测试信号应通过100Ω电阻直接注入到电缆屏蔽层上。

u  钳注入法

      对非屏蔽多芯电缆,用钳注入法更合适。使用钳注入前,必须对电流钳或电磁钳进行校准。试验配置图如下:

针对被测设备呈现不同的共模阻抗,可以采用两种不同的注入方法:

     (7)当满足共模阻抗要求时的钳注入的程序

当使用前注入法时,每一个用于钳注入的辅助设备应尽可能的代表功能性安装条件。为了满足近似所需的共模阻抗的要求,应采取以下措施:

      --- 用于钳注入的每一个辅助设备应放置在距地参考平面0.1m高度的绝缘支撑上。

      --- 去耦网络应安装在辅助设备与被测设备之间的每一条电缆上,被测电缆除外。

      --- 连接到每一个辅助设备的所有电缆,除了被连接到被测设备上的电缆,应为其提供去耦网络,如下图所示

      --- 连接到每个辅助设备的去耦网络(除了在被测设备和辅助设备之间的电缆上的网络)距辅助设备的距离不应超过0.3m。辅助设备与去耦网络之间的电缆或辅助设备与注入钳之间的电缆即不捆扎,也不盘绕,且应保持在高于地参考平面30mm至50mm的高度。

      --- 被测电缆一端是被测设备,另一端是辅助设备。可以连接多个耦合和去耦网络到被测设备和辅助设备;然而,在每个被测设备和辅助设备上只有一个耦合和去耦网络因被端接50Ω负载。

      --- 当使用多个注入钳时,每根电缆上的注入测试应一根接一根依次进行。被选择注入钳测试的电缆在没有测试的情况下也进行去耦处理。

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(8) 当不满足共模阻抗要求时的钳注入的程序

      当用钳注入测试时,如果在辅助设备一侧不满足共模阻抗要求(辅助设备的共模阻抗必须小于或等于受试设备的被测端口的共模阻抗),则必须在辅助设备端口应采取措施(例如,使用CDN-M1或从辅助设备到地之间加150Ω电阻或采用去耦电容),以满足此条件。

      ---用钳注入的每个辅助设备和受试设备应尽可能接近实际运行的安装条件。例如,将被测设设备连接到参考地平面上或者将其放在绝缘支架上。

      ---用附加的电流探头(具有低插入损耗)插入注入钳和受试设备之间,并监视由感应电压产生的电流。如果电流超过下面给出的短路电流值Imax,试验信号发生器电平应一直减小到测量电流等于Imax值:

Imax=U0/150 Ω

在试验报告中应记录施加的修正试验电压的电平值。

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 D. 测试结果的评估

      测试结果应该按照被测设备的性能降级和功能丧失来分类,与制造商和测试的需求方规定的性能水平有关,或由制造商与产品买方之间的共识。推荐的分类如下:

      a) 由生产商,需求方或买方规定的限制中的正常性能。

      b) 干扰终止后暂时的性能降级和功能丧失,且直到被测设备恢复其正常性能,没有人为的干预。

      c) 暂时的性能降级和功能丧失,需要人为干预。

      d)由硬件或软件的损坏,或数据的丢失导致无法恢复的性能降级和功能丧失。