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電磁兼容性EMC概述電磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility),是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。 EMC定義國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC對電磁兼容的定義是:系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作,同時不對其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。 EMC歷史各種運行的電力設(shè)備之間以電磁傳導(dǎo)、電磁感應(yīng)和電磁輻射三種方式彼此關(guān)聯(lián)并相互影響,在一定的條件下會對運行的設(shè)備和人員造成干擾、影響和危害。 20世紀(jì)80年代興起的電磁兼容EMC學(xué)科以研究和解決這一問題為宗旨,主要是研究和解決干擾的產(chǎn)生、傳播、接收、抑制機(jī)理及其相應(yīng)的測量和計量技術(shù),并在此基礎(chǔ)上根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合理的原則,對產(chǎn)生的干擾水平、抗干擾水平和抑制措施做出明確的規(guī)定,使處于同一電磁環(huán)境的設(shè)備都是兼容的,同時又不向該環(huán)境中的任何實體引入不能允許的電磁擾動。 EMI、EMC和EMS的異同1.3.1、EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是電磁干擾和電磁抗干擾。 1.3.2、EMI,電磁干擾度,描述一產(chǎn)品對其他產(chǎn)品的電磁輻射干擾程度,是否會影響其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)的其它電子或電氣產(chǎn)品的正常工作; EMI又包括傳導(dǎo)干擾CE(conduction emission)和輻射干擾RE(radiation emission)以及諧波harmonic。 1.3.3、EMS,電磁抗干擾度,描述一電子或電氣產(chǎn)品是否會受其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)其它電子或電氣產(chǎn)品的干擾而影響其自身的正常工作。 EMS又包括靜電抗干擾ESD,射頻抗擾度EFT,電快速瞬變脈沖群抗擾度,浪涌抗擾度,電壓暫降抗擾度Dip,等等相關(guān)項目。EMC是認(rèn)證中的指令之一!指令背景:電磁兼容性(EMC - Electromagnetic Compatibility)指令89/336/EC制定于1989年5月3日,1996年1月1日強(qiáng)制執(zhí)行。歐盟委員會于2004年12月15日通過了新的電磁兼容(EMC)指令2004/108/EC,新EMC指令將于2007年7月20日開始實施,替代現(xiàn)行的EMC指令89/336/EEC,新EMC指令實施之后有兩年過渡期,即按89/336/EEC指令進(jìn)行認(rèn)證的產(chǎn)品2009年7月20日之前仍可在歐洲市場銷售 指令范疇:所有各種電動和電子器具或系統(tǒng),以及含有電動和(或)電子組件的設(shè)備和裝置。這些器具、裝置或設(shè)備容易產(chǎn)生電磁擾動或其性能容易受到此類電磁擾動的影響。這個定義的范圍相當(dāng)寬,從理論上講,它包括了從電磁驅(qū)動的玩具到大型的工業(yè)設(shè)備在內(nèi)的所有設(shè)備器具。在該指令的附錄3中所列的產(chǎn)品類別進(jìn)一步確定了上述一般定義的具體范圍:- 家用無線電和電視接收機(jī)(Household Wireless and TVB);- 移動式無線電設(shè)備(Mobile Radio Equipment);- 醫(yī)療和科學(xué)設(shè)備(Medical and Science Equipment);- 家用電器和家用電子設(shè)備(Household Equipment);- 教學(xué)電子設(shè)備(Electronic realia);- 無線電廣播和電視發(fā)射設(shè)備(R&TTE);- 工業(yè)制造設(shè)備(Industrial Equipment);- 移動式無線電通訊和商業(yè)無線電話設(shè)備(Mobile Wireless Equipment);- 信息技術(shù)設(shè)備(ITE);- 航空和航海無線電設(shè)備(Aeronautical and Maritime Mobile Radio);- 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和儀器 (Communication Equipment);- 一般燈具和熒光燈具(Lighting);指令與產(chǎn)品:電磁兼容性(EMC)的要求包括兩方面,一方面是產(chǎn)品的電磁干擾性(EMI),另一方面是產(chǎn)品的電磁干擾免疫性(EMS)。指令第四條定義如下:- 產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁干擾不得超過一定程度,以確保無線電設(shè)備、通訊設(shè)備及其它設(shè)備能正常工作;- 產(chǎn)品亦須有適當(dāng)?shù)目闺姶鸥蓴_能力,以確保其本身的正常工作;在評鑒某一產(chǎn)品是否符合電磁兼容性保護(hù)要求時,應(yīng)引用相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),可以是歐盟協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn),也可以是各成員國的國家標(biāo)準(zhǔn)。指令與認(rèn)證途徑:- 廠商自我聲明:由廠商自己提出保證聲明。若廠商根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn))制造其產(chǎn)品,則可簽署保證聲明,以證明符合本指令之電磁兼容性保護(hù)要求。此保證聲明是由制造者或其在歐盟內(nèi)的授權(quán)代表簽署。該保證聲明,必須于產(chǎn)品上市后保存10年,供主管機(jī)關(guān)備查。-由權(quán)威機(jī)構(gòu)(Competent Body)提出報告:若廠商未引用或僅部分引用歐盟標(biāo)準(zhǔn),則制造者或其在歐市內(nèi)的授權(quán)代表須在產(chǎn)品上市時,建立一份技術(shù)檔案備查。這份技術(shù)檔案須包括產(chǎn)品說明,所采取之電磁兼容性方面的保護(hù)措施,以及由專業(yè)機(jī)構(gòu)(Competent Body)核發(fā)的技術(shù)報告或證書。該技術(shù)報告,必須于產(chǎn)品上市后保存10年,供主管機(jī)關(guān)備查。- 由認(rèn)證機(jī)構(gòu)(Notified Body)執(zhí)行型式認(rèn)證:若產(chǎn)品屬于國際電信協(xié)會公約中所定義之無線電通訊設(shè)備,則制造者或其在歐盟內(nèi)的授權(quán)代表須向認(rèn)證機(jī)構(gòu)申請檢驗,并取得EC型式認(rèn)證證書電子鎮(zhèn)流器中的傳導(dǎo)電磁干擾(EMI)分析 大量電了鎮(zhèn)流器的應(yīng)用會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較為嚴(yán)重的電磁干擾(電磁干擾),但目前照明行業(yè)對EMC(EM C)問題缺乏全面認(rèn)識,特別是在怎么解決電了鎮(zhèn)流器EMC性問題上,尚無成熟可靠的技術(shù)方法。本文謹(jǐn)就電了鎮(zhèn)流器中的傳導(dǎo)電磁干擾(cxnducted 電磁干擾)進(jìn)行分析,以供照明科研應(yīng)用人員分析和參考。 關(guān)鍵詞用了鎮(zhèn)流器傳導(dǎo)電磁干擾差模共模引言 近年來,高強(qiáng)度氣體放電燈(HIGH IntensityDischarge Lamp, HID Lamp)大量應(yīng)用于交通、市政、工廠等場所中,和之相配套的電了鎮(zhèn)流器也得到了廣泛的應(yīng)用。 大量電了鎮(zhèn)流器的應(yīng)用會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較為嚴(yán)重的電磁干擾(電磁干擾),因此很多國家和組織都提出了相應(yīng)的EM C標(biāo)準(zhǔn),如FCC/CSA ,CISPR等,對電子設(shè)備的電磁干擾作了明確限制,我國也已將EM C納入強(qiáng)制性認(rèn)證規(guī)則(3C認(rèn)證)。但目前照明電器行業(yè)對EMC問題缺乏全面認(rèn)識,特別是在怎么解決電了鎮(zhèn)流器EMC性(EMC)問題上,尚無成熟可靠的技術(shù)方法。 電磁干擾分析的難點在于怎么確定其噪聲源和噪聲源阻抗。本文對HID電了鎮(zhèn)流器的傳導(dǎo)電磁干擾噪聲源和藕合途徑進(jìn)行了分析,建立了相應(yīng)的傳導(dǎo)電磁干擾電路模型,從而可根據(jù)阻抗失配規(guī)則有針對性地應(yīng)用EM I濾波電路。1 電路拓?fù)?HID電子鎮(zhèn)流器電路拓?fù)浜芏?,半橋拓?fù)渚哂谐杀镜?,控制方式靈活等優(yōu)點,在中小功率鎮(zhèn)流器中得到了廣泛采用。同時,為了防止用電設(shè)備對電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染,國家標(biāo)準(zhǔn)對用電設(shè)備的輸入電流總諧波畸變(Total Harmonic Distortion, THD)作了明確規(guī)定和限制,因此目前電子鎮(zhèn)流器廣泛采用有源功率因數(shù)校正(Active P、二Factor Correction, APFC)技術(shù),而臨界模式(Critical Mode) Boost APFC控制簡單,成本低,在中小功率鎮(zhèn)流器中應(yīng)用最為普遍。 本文將以半橋拓?fù)浼芭R界模式Boost APFC電子鎮(zhèn)流器為例,分析其傳導(dǎo)電磁干擾的產(chǎn)生和傳播機(jī)理,電了鎮(zhèn)流器的常用電路框圖如圖1所示。 在不加電磁干擾濾波電路的情況下,輸入市電經(jīng)全橋整流、功率因數(shù)校正(Boost APFC)后得到400V的直流母線電壓,再經(jīng)半橋逆變輸出高頻率交流方波,從而驅(qū)動高壓氣體放電燈正常工作。2傳導(dǎo)EM I模型的建立 傳導(dǎo)電磁干擾是指通過導(dǎo)線直接傳導(dǎo)到受干擾設(shè)備的噪聲干擾,為了便于分析,通常把傳導(dǎo)電磁干擾分為差模干擾(DifferentiaMode 電磁干擾)和共模干擾(Comm)二Mode 電磁干擾)。要有效地抑制傳導(dǎo)電磁干擾就必須對電路中的差模和共模干擾信號分別進(jìn)行抑制,為此需對差模和共模信號的干擾源和藕合路徑分別建模和分析。2. 2共模電磁干擾 共模(CM)干擾的主要噪聲源是流過鎮(zhèn)流器對地寄生電容器的高頻率位移電流,也即1u/ 1t。由于電子鎮(zhèn)流器開關(guān)管一般通過散熱器殼接地,共模噪聲通過開關(guān)管漏極對地寄生電容器Cm構(gòu)成環(huán)路。為了避免非固有差模噪聲的影響,一般在整流橋直流側(cè)加平衡電容器L Zl,即圖4中的Ci,其作用是平衡電路,使地線中的噪聲電流同時流過L線和N線,變成傳統(tǒng)意義上的共模電流,平衡電容器也可加在整流橋交流側(cè)。Ci一般取11uF或0. 11uF,對高頻率共模噪聲而言阻抗很小,相當(dāng)于短路。此外,正偏導(dǎo)通過程中的二極管對高頻率共模電流而言也相當(dāng)于短路。因此,共模電磁干擾傳播路徑可如圖4所示。 根據(jù)圖4不難得出共模電磁干擾的等效電路,如圖5所示,V二即為LISN所測共模噪聲。和等效差模噪聲源不同,不管是D1 ,D4導(dǎo)通還是D2 ,D3導(dǎo)通,共模噪聲電流始終是由開關(guān)管漏極流入大地的,因此等效共模噪聲源Vsc是單向的。 至此,電子鎮(zhèn)流器的傳導(dǎo)電磁干擾模型已常用建立,噪聲源和噪聲源阻抗概念、結(jié)構(gòu)清晰,而且噪聲源及其頻譜可通過M atlah, PS戶、等軟件仿真模擬,方便了電磁干擾濾波電路的應(yīng)用。3實驗結(jié)果 實驗中應(yīng)

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