一、EMC介绍
EMC,全称Electromagnetic Compatibility,即电磁兼容性。它是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:
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电磁骚扰发射(EMI)的控制:设备在正常运行过程中产生的电磁骚扰(即电磁辐射)必须低于一定的限值,以免对其他设备或系统造成干扰。这涉及到对设备内部电路布局、滤波、屏蔽等技术的运用,以减少不必要的电磁辐射。
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电磁敏感性(EMS)的保证:设备应具有一定的抗电磁干扰能力,即能够在一定的电磁环境中正常工作,不会因为外部电磁骚扰而出现故障或性能下降。这要求设备在设计时考虑到电磁兼容性问题,采用合适的防护措施来提高其抗干扰能力。
二、每个国家EMC的认证要求
欧洲CE-EMC认证:指令为2014/30/EU,包含EMI与EMS两部分。
美国FCC认证:一般主要测试EMI部分,对于EMS部分没有要求,即自身的抗干扰能力和抗辐射能力无要求。
加拿大IC认证:IC是Industry Canada的英文缩写,全称加拿大工业部,IC认证仅针对EMI部分,IC认证方式及测试项目包括有线产品和无线产品。有线产品主要测试EMI部分,包括传导和空间辐射;无线产品则涵盖传导、辐射、带宽、杂散等多项测试。
中国3C认证:中国电磁兼容认证主要遵循相关的国家标准和规定,主要包含电磁辐射测试(EMI)、电磁抗扰度测试(EMS),不同的产品采用不同的测试标准。
日本PSE认证:日本对EMC的要求遵循《电气用品安全法》,即PSE认证。PSE管控的产品范围包括116种特定电气产品与341种非特定电气产品。范围内的产品除了满足电安法规定的安全要求外也要满足EMC方面的要求,目前日本的EMC要求只管控EMI干扰部分。
韩国KC认证:KC (Korea Certification) 认证是韩国电子电气用品强制性安全认证制度。从2012年7月1日起,KC认证证书拆分为安全认证和电磁兼容认证两个部分,证书也由原来的一份变为两份。凡申请韩国认证的电子电气产品,针对其安全和EMC要求,必须分别获取KC证书和KCC证书。2013年7月1日起,EMC的主管机构由KCC(韩国通信委员会)转换为韩国未来创造科学部(MSIP),KCC认证被命名为MSIP认证。一般产品有9kHz以上的振荡部件的话就需要进行EMC测试,包括EMI与EMS两部分评估。
澳洲C-Tick(RCM)认证:C-Tick是澳大利亚的电磁兼容部分,由澳大利亚通讯局(ACA-AustraliaCommunityAssociation)来管制,目前只对EMI干扰部份进行管制,管制范围内的产品从1999年1/01开始强制执行。澳大利亚对EMC的要求采用EMC架构(1992无线电通信法)的自我宣告方式。在此架构规范的电气产品都须符合澳大利亚标准,并取得澳大利亚通信局的认可,才能使用C-Tick标志。
三、EMC认证流程
1. 提交申请表;-技术资料提交: 包括产品简介,安装使用手册,技术图纸,关键零部件BOM清单,铭牌设计,主要外购部件CE证书或一致性声明DoC等:
2. 样品检测(符合EMC指令相关协调标准的测试),EMC测试项日:空间辐射、传导干扰、功率辐射、磁场辐射,谐波电流,电压波动和闪烁、喀呖声、静电放电、辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群、浪涌/雷击、传导抗扰度、工频磁场、电压跌落/中断、间谐波抗扰度。磁场暴露测试、电磁辐射、电磁辐射抗扰度(电波暗 室)、大电流注入、瞬态传导发射、瞬态传导抗扰度:技术资料齐全且测试通过后,认证机构颁发CE证书,即可粘贴CE标识。
四、EMC认证项目及标准
1. EMC测试项目:
1)EMI测试的项目包含:
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Radiated Emission-辐射骚扰测试;
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Conducted Emission-传导骚扰测试;
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Harmonic-谐波电流骚扰测试;
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Flicker-电压变化和闪烁测试;
2)EMS的测试项目包含:
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ESD-静电抗扰度测试;
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RS-射频电磁场辐射抗扰度测试;
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CS-射频场感应的传导骚扰抗扰度测试;
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DIP-电压暂降,短时中断和电压变化抗扰度测试;
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SURGE-浪涌(冲击)抗扰度测试;
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EFT-电快速瞬变脉冲群抗扰度测试;
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PFMF-工频磁场抗扰度测试。
2. EMC认证的部分测试标准
1)EMI/电磁干扰测试:
-CE(Conducted Emission)/传导放射测试:EN 55011
RE(Radiated Emission)/辐射放射测试:EN 55011
2)EMS/电磁耐受性测试:
CS(Conducted Susceptibility)/传导抗扰测试:EN 61000-4-6
RS(Radiated Susceptibility)/辐射抗扰测试:EN 61000-4-3
ESD(Electrostatic discharge)/静电抗扰测试:EN 61000-4-2
EFT/Burst(Electrical fast transient)/快速瞬时脉冲抗扰测试:EN 61000-4-4
PFMF(Power frequency magnetic field)/电源频率磁场抗扰测试:EN 61000-4-8
Surge/雷击突波抗扰测试:EN 61000-4-5
-PQF(Voltage dips, interruption and variation)/电压瞬变抗扰测试:EN61000-4-11
五. EMC认证技术资料
1.电器原理图(主线,线,径,电机功率,熔断丝电流或者断路器都要标出)
2.控制面版图(部件图)
3. 电控柜内部的接线图,接线端子
4.电控箱内部布局图
5.电器原器件清单(名称,型号,厂家信息,所用的数量,是否通过CE认证)
6.说明书(英文版)
7.产品差异表
8.测试报告
六. 测试及调试
1. RE测试
依据标准:
标准依据:
GB 4343.1-2018 / IEC 61000-6-3
适用于以下设备:家用电器(如冰箱、洗衣机、空调等)电动工具 类似用途器具(如厨房小家电
辐射发射测试频率范围通常为:30 MHz – 1000 MHz测试距离一般为 3米或10米
测试方法与设备:
项目 要求
天线高度 1–4 米自动变化(对地反射优化)
天线极化 水平、垂直均需测试
接收距离 10 米(标准距离),如暗室尺寸不足可为 3 米(需进行修正计算)
扫描频率 30 MHz – 1000 MHz(必要时扩展至 6 GHz)
扫描设备 EMI 接收机或频谱仪 + 天线(双锥、对数周期)
天线位置 与 EUT 水平对齐,左右移动寻找最大值
测试时冰箱应运行压缩机、电风扇、控制器等所有干扰源;
如果冰箱包含无线模块,RE测试应在其发射工作状态下进行;
Wi-Fi/Bluetooth 频段(2.4 GHz、5 GHz)一般不在此RE测试中测量,而是单独做RF模块认证测试;
若在3米距离测试,最终结果应按换算公式转换到10米限值。
EUT发出的电磁波将在各个金属面上发生发射和多次反射,故测试天线接受到的场强是直达波和反射波的矢量和,因此天线或者EUT的位置稍有变化,测试结果就会有很大不同;
也因此在RE测试中,天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都要不断改变,以期检测到设备辐射的最大点。天线极化方式包括垂直和水平两种,一般来说,30MHz以下仅选择垂直极化方式,30MHZ以上选择垂直和水平两种极化方式。
天线按照测量频率可简单分为:单极垂直天线(30MHz以下,只有垂直极化方向),双锥天线(30MHz-300MHz),对数天线(1GHz以下),喇叭天线(1GHz以上)。
场地:开阔场地或半电波暗室;木桌:0.8米高;转台:360度旋转;天线:选择合适类型,且在1~4米移动,并进行垂直极化和水平极化测试;宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50Ω匹配传输系统;测试接收机:准峰值读值,峰值测量;EUT:处于最敏感状态
测试设备的分类:A类:非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。B类:家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。
GB/T6113.1规定了频率段范围:
A频段——9~150kHz;
B频段——0.15~30MHz;
C频段——30~300MHz;
D频段——300~1000MHz;
E频段------1GHz以上
整改手段:
1.看频段(经验)
根据超标频段,查找产品中对应频段对应的信号。其中低频包络通常由电源引起,例如:开关电源,升降压电路,充电电路等。高频窄带尖刺往往是高频信号的倍频,例如晶振等时钟信号。关于开关电源,可通过调整电感或者输出电容。关于时钟信号,如果是全频段均匀出现,计算其间隔频率差,来寻找辐射源。如果是单立的尖峰噪声,可观察尖峰噪声和板端上的时钟频率是否有倍频关系。
但是比较靠谱的方法是利用频谱分析仪进行近距离测试,测试敏感地区的频谱,与辐射发射测试频谱相对比。
2.排除法
线缆是辐射发射耦合的主要路径,尤其是被测设备的内外部连接线缆,是低频段辐射发射的重灾区。根本原因是低频段辐射发射需要借助内外部的连接线缆形成天线的最佳发射波长,是噪声发射效率达到最高。
通过拔掉充电器,耳机,TF卡,摄像头等,禁用某些负载模块和输出信号,来逐一排查。在以往的项目中,有发现是充电器本身的影响,充电器内部的AC-DC的噪声通过cable线辐射出来,使得最终RE测试不达标。个别例如晶振一类的无法摘除,可以选择用锡箔纸进行单独包裹后再进行复测效果(晶振等高速器件,敏感器件不要放在板边,因电场漏出到PCB板外的地,最终形成EMC问题)。TF卡导致的RE FAIL可在不影响TF卡通信过程的信号质量的前提下,选择在clk信号上串小电阻或者接小电容。
EMI接收机的主要参数:
在EMI测试中,测量接收机可以根据所使用的检波器(Detector)类型分为以下几种:
以下是影响EMI测试结果准确性和可重复性的关键技术参数:
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