電磁傳導和輻射發(fā)射是產品發(fā)射的射頻(RF)能量,調節(jié)射頻輻射水平以確保它們不會對其他電子產品造成不合理的傷害。在低頻率(小于約30MHz)下,大多數(shù)電子設備的導體和電纜作為天線是無效的,因此輻射發(fā)射不是問題。在這些低頻率下,導體和電纜可以通過共用電源或負載傳導RF能量并引起其他電子產品的問題,而在高頻率(大約30 MHz以上),導體和電纜的阻抗足以衰減傳導能量防止它成為一個問題。但是,在這些更高的頻率下,
在美國銷售的大多數(shù)工業(yè)和消費電子產品必須符合FCC法規(guī)Title 47 Part 15中所述的傳導和輻射排放標準,通常稱為FCC第15部分。在歐洲銷售的產品的類似標準受歐洲法規(guī)管轄CISPR 22 / EN 55022.這兩套規(guī)定都描述了傳導和輻射發(fā)射的限值,并應用于最終系統(tǒng),包括內部或外部電源。雖然這兩套法規(guī)是由不同的組織創(chuàng)建和管理的,但它們的構建是相似的或“協(xié)調一致的。
”協(xié)調這些法規(guī)的一個好處是,設計滿足一套法規(guī)的產品通常可以確保它也滿足其他規(guī)定中規(guī)定的要求,傳導輻射規(guī)范涵蓋150 kHz至30 MHz頻率范圍內的輻射。一組單獨的輻射發(fā)射規(guī)范涵蓋了30 MHz或更高的頻譜,傳導與輻射發(fā)射的測試程序和工具略有不同,用于緩解EMC問題的濾波器組件相似但電氣值不同。
傳導發(fā)射頻帶低于輻射發(fā)射頻帶,因此,用于解決傳導發(fā)射的濾波器組件在電學和物理上將大于解決輻射發(fā)射所需的電氣和物理。傳導與輻射發(fā)射的測試程序和工具略有不同,用于緩解EMC問題的濾波器組件相似但電氣值不同,傳導發(fā)射頻帶低于輻射發(fā)射頻帶,因此,用于解決傳導發(fā)射的濾波器組件在電學和物理上將大于解決輻射發(fā)射所需的電氣和物理。
傳導與輻射發(fā)射的測試程序和工具略有不同,用于緩解EMC問題的濾波器組件相似但電氣值不同。傳導發(fā)射頻帶低于輻射發(fā)射頻帶,因此,用于解決傳導發(fā)射的濾波器組件在電學和物理上將大于解決輻射發(fā)射所需的電氣和物理。
EMC測試用于電源
大多數(shù)內部安裝的電源都經過設計和測試,符合EMC法規(guī),并且測試是在配置為獨立產品的情況下執(zhí)行的,將電源安裝到系統(tǒng)后,還必須對完成的系統(tǒng)進行測試,以確保其符合EMC規(guī)定。將符合要求的電源集成到系統(tǒng)中可以最大限度地降低系統(tǒng)測試期間與EMC相關的問題的可能性,但不能保證完成的系統(tǒng)將通過排放測試。
許多內部安裝的電源供應商將提供推薦的電路,以解決系統(tǒng)集成過程中遇到的EMC問題,由于每種應用的要求各不相同,因此這些建議由設計人員自行決定; 這條路,
同樣,大多數(shù)墻插式和桌面式外部電源也經過設計和測試,符合EMC法規(guī)作為獨立單元,如果電源客戶是將電源與負載組合在一起的制造商,則他們將需要執(zhí)行測試以確保整個系統(tǒng)符合EMC規(guī)定。由于電路安裝在一個封閉的外殼中,因此與內部安裝的電源相比,添加外部組件以解決EMC問題對于墻上插座和桌面版本來說將更具挑戰(zhàn)性。
電源的EMC監(jiān)管測試是使用靜態(tài)電阻負載執(zhí)行的,但幾乎所有電源都基于開關穩(wěn)壓器拓撲,開關穩(wěn)壓器固有地產生傳導和輻射發(fā)射,這需要在電源設計中得到緩解,施加到電源的負載可能產生額外的排放。通過允許獨立電源測試結果中的余量考慮到負載施加到電源時的變化來解決組合電源和負載的傳導和輻射發(fā)射的不確定性。
早期測試的情況
延遲系統(tǒng)EMC測試的另一個常見原因是誤解了電源會導致EMC問題,因此,如果電源已通過獨立的監(jiān)管測試,系統(tǒng)將通過測試,在許多情況下,電源是系統(tǒng)內EMC問題的責任的接受者,實際上,它只是“信使”。
雖然系統(tǒng)執(zhí)行和輻射EMC問題通常在項目結束時得到解決,但計劃中的那個階段可能是引入意外任務和延遲的最糟糕時間,更合理且通常成本更低的策略是在系統(tǒng)組裝開始后立即執(zhí)行初步EMC一致性測試,在項目早期,計劃更靈活,設計團隊更容易接受設計中的修改。
到項目結束時,已經在設計系統(tǒng)以滿足性能標準方面付出了很多努力,并且如果出現(xiàn)EMC合規(guī)性問題,則電源被視為合規(guī)性工作的最簡單目標,而不會影響其他系統(tǒng)性能參數(shù)。盡管該系統(tǒng)通常是RF發(fā)射的來源,但是電源的輸入和輸出上的電纜可以用作輻射發(fā)射的天線和用于傳導發(fā)射的導體。
通常可以在電源中添加噪聲抑制組件以解決EMC問題,但應將此活動視為減輕問題的影響而不是解決問題的根源,與電源相關的EMC抑制活動需要設計團隊的時間,并可能影響與電源相關的安全證書。安全證書的任何更改也需要電源供應商的時間和資源,如果添加傳導和輻射發(fā)射抑制組件不足以充分減少EMC問題,則可能需要修改系統(tǒng)電路以最小化RF信號的產生。
對于使用內部電源的產品,EMC噪聲抑制組件可以添加到饋入電源的導線上,也可以添加到電源輸出和系統(tǒng)電源輸入之間的電纜上,旁路電容和鐵氧體磁芯是用于創(chuàng)建濾波器以解決EMC問題的抑制組件。鐵氧體磁芯引入額外的電感阻抗與非預期噪聲的路徑串聯(lián),旁路電容提供低阻抗路徑來分流噪聲信號,以最大限度地減少信號傳播。
采用外部電源的系統(tǒng)在電源的輸入或輸出路徑上添加EMC抑制組件的能力可能更受限制。輻射發(fā)射問題通常通過在電源和系統(tǒng)之間的電纜上放置鐵氧體磁芯來解決。與傳導發(fā)射相關的關注頻率足夠低,使得安裝在電源線周圍并緩解EMC問題所需的鐵氧體磁芯的尺寸對于許多應用來說是不可接受的。通過與電源供應商合作修改現(xiàn)有電源的設計或選擇包含增強型傳導發(fā)射抑制組件的不同外部電源,通常可以最容易地解決在具有外部電源的系統(tǒng)中觀察到的傳導發(fā)射問題。
預合規(guī)測試
傳導和輻射發(fā)射的最終測試需要在經過認證的實驗室中使用校準的測試設備和受控的電氣環(huán)境進行。測試實驗室將合作在設計階段早期進行預合規(guī)測試。如果設計團隊希望自己進行預合規(guī)測試,則可以在具有最少量測試設備的房間中進行測試。傳導發(fā)射測試所需的設備是線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(LISN)和頻譜分析儀。
LISN是一種無源網(wǎng)絡,用于最大限度地降低商用電力線傳導的噪聲,還提供受控阻抗測試端口,用于監(jiān)測被測設備(EUT)的傳導發(fā)射。用于傳導發(fā)射測試的頻譜分析儀可以是一個基本模型,能夠執(zhí)行150 kHz至30 MHz的測量。許多頻譜分析儀供應商都能夠執(zhí)行準峰值測量,并在顯示屏中加入一致性參數(shù)限制,以簡化EMC一致性測試。
可以使用頻譜分析儀和適當?shù)奶炀€完成輻射發(fā)射的初步測試,頻譜分析儀應具有從30 MHz到至少900 MHz進行測量的能力。頻譜分析儀執(zhí)行準峰值測量并在顯示屏中顯示一致性參數(shù)限制的能力將使初步測試任務更容易執(zhí)行,用于初步輻射發(fā)射測試的天線應具有與頻譜分析儀類似的帶寬以及需要知道的增益與頻率特性,最好能夠在輻射發(fā)射EMC天線和EUT之間至少三米(10英尺)的電氣安靜的房間內進行輻射發(fā)射測試。
大多數(shù)管理團隊都非常欣賞在預算范圍內提前完成的項目,遺憾的是,EMC合規(guī)性問題可能是項目最后一刻預算和計劃增加的常見來源,在項目的系統(tǒng)組裝階段執(zhí)行預執(zhí)行EMC測試有助于消除影響預算和計劃的設計的最后一刻更改。預合規(guī)性EMC測試還有助于確保在最終合規(guī)性測試期間不會出現(xiàn)任何問題,全功能電源供應商(如CUI)擁有設備和經驗,可協(xié)助進行電源設計和選擇,包括預合規(guī)和最終EMC測試。
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