電磁兼容性EMC

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(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指器具對(duì)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(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC對(duì)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(shí)不對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。 EMC歷史各種運(yùn)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(huì)對(duì)運(yùn)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(wèn)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(cè)量和計(jì)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(duì)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(shí)又不向該環(huán)境中的任何實(shí)體引入不能允許的電磁擾動(dòng)。 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(duì)其他產(chǎn)品的電磁輻射干擾程度，是否會(huì)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(huì)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(xiàng)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(huì)于2004年12月15日通過(guò)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(kāi)始實(shí)施，替代現(xiàn)行的EMC指令89/336/EEC，新EMC指令實(shí)施之后有兩年過(guò)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(chǎng)銷售 指令范疇：所有各種電動(dòng)和電子器具或系統(tǒng)，以及含有電動(dòng)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(dòng)或其性能容易受到此類電磁擾動(dòng)的影響。這個(gè)定義的范圍相當(dāng)寬，從理論上講，它包括了從電磁驅(qū)動(dòng)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(wú)線電和電視接收機(jī)（Household Wireless and TVB）；- 移動(dòng)式無(wú)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(wú)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(dòng)式無(wú)線電通訊和商業(yè)無(wú)線電話設(shè)備（Mobile Wireless Equipment）；- 信息技術(shù)設(shè)備（ITE）；- 航空和航海無(wú)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(guò)一定程度，以確保無(wú)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(píng)鑒某一產(chǎn)品是否符合電磁兼容性保護(hù)要求時(shí)，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(guó)的國(guó)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(bào)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(shí)，建立一份技術(shù)檔案?jìng)洳椤＿@份技術(shù)檔案須包括產(chǎn)品說(shuō)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(bào)告或證書。該技術(shù)報(bào)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(guó)際電信協(xié)會(huì)公約中所定義之無(wú)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(qǐng)檢驗(yàn)，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(huì)對(duì)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(duì)EMC(EM C)問(wèn)題缺乏全面認(rèn)識(shí)，特別是在怎么解決電了鎮(zhèn)流器EMC性問(wèn)題上，尚無(wú)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(lái)，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(chǎng)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(huì)對(duì)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(guó)家和組織都提出了相應(yīng)的EM C標(biāo)準(zhǔn)，如FCC/CSA ,CISPR等，對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾作了明確限制，我國(guó)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(duì)EMC問(wèn)題缺乏全面認(rèn)識(shí)，特別是在怎么解決電了鎮(zhèn)流器EMC性(EMC)問(wèn)題上，尚無(wú)成熟可靠的技術(shù)方法。 電磁干擾分析的難點(diǎn)在于怎么確定其噪聲源和噪聲源阻抗。本文對(duì)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(duì)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)渚哂谐杀镜停刂品绞届`活等優(yōu)點(diǎn)，在中小功率鎮(zhèn)流器中得到了廣泛采用。同時(shí)，為了防止用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(jiǎn)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(dòng)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(guò)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(duì)電路中的差模和共模干擾信號(hào)分別進(jìn)行抑制，為此需對(duì)差模和共模信號(hào)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(guò)鎮(zhèn)流器對(duì)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(kāi)關(guān)管一般通過(guò)散熱器殼接地，共模噪聲通過(guò)開(kāi)關(guān)管漏極對(duì)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(shí)流過(guò)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(duì)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(guò)程中的二極管對(duì)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L(zhǎng)ISN所測(cè)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(kāi)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(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)