BOB半岛:如何顺利通过电磁兼容试验

　　问题的可能性减少到一个较低的程度。但其是否满足要求，最终要通过电磁兼容测试检验其电磁兼容标准的符合性。

　　由于电磁兼容的复杂性，即使对一个电磁兼容设计问题考虑得比较周全得产品，在设计制造过程中，难免出现一些电磁干扰的因素，造成最终电磁兼容测试不合格。在电磁兼容测试中，这种情况还是比较常见的。

　　当然，对产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题，我们完全可以遵循正常的电磁兼容设计思路，按照电磁兼容设计规范法和系统法，针对产品存在的电磁兼容问题重新进行设计。从源头上解决存在的电磁兼容隐患。这属于电磁兼容设计范畴。

　　而目前国内电子、电气产品比较普遍存在的情况是：产品在进行电磁兼容型式试验时，产品设计已经定型，产品外壳已经开模，PCB 板已经设计生产，部件板卡已经加工，甚至产品已经生产出来等着出货放行。

　　对此类产品存在的电磁兼容问题，只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的问题解决法，以对产品的最小改动使其达到电磁兼容要求。这就属于电磁兼容整改对策的范畴，这是我们这次课程需要探讨的问题。

　　对常见的电磁兼容问题，我们通过综合采用以下几个方面的整改措施，一般可以解决大部分的问题：可以在屏蔽体的装配面处涂导电胶，或者在装配面处加导电衬垫，甚至采用导电金属胶带进行补救。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属（铜、铅等）、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状接触指状物等。

　　在不影响性能的前提下，适当调整设备电缆走向和排列，做到不同类型的电缆相互隔离。改变普通的小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆，改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。

　　下面，我们分别就电子、电器产品在传导发射、辐射发射、谐波电流、静电放电、电快速脉冲、浪涌等电磁兼容测试项目试验过程中较常出项的问题及解决方案和补救措施与大家共同探讨。

　　对于电磁发射测试对策及整改，我们将在下个专题《电子产品 3C 认证检测中常见电磁兼容问题与对策》中以AV 和IT 类产品为例加以详细探讨，在这儿仅进行一些提纲性介绍，不再深入展开探讨。

　　设备直流电源的整流回路：工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz；高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。

　　智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰：骚扰源主频几十kHz 到几十MHz，高次谐波可延伸到数百MHz。

　　电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波：骚扰源主频数十MHz 到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。

　　信息技术设备的及各类自动控制设备数字处理电路：骚扰源主频数十MHz 到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。

　　在低压市电网络使用的电子电气设备，其供电电压是正弦波，但其电流波形未必是正弦波，可能有或多或少的畸变。大量的此类设备应用，会造成电网电压波形畸变，使电网电能质量下降。

　　所以，我们可以将设备的畸变电流波形分解为基波和高次谐波，通过特定的仪器测量高次谐波含量，就可以分析出设备电流波形畸变的程度。这些高次谐波电流分量我们简称为谐波电流。

　　正是出于保护共用电网电能质量，保障电网和用户设备的正常进行，IEC 提出了谐波电流限值标准。

　　标准名称：GB17625.1-2003 idt IEC61000-3-2:2001 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流16A）》GB17625.1-2003 是众多电子电器产品认证检验的一个重要依据标准。该标准测量和限制的就是由低压市电供电的电子、电气产品（设备每相输入电流16A）在使用时其供电电流波形畸变的程度。

　　GB17625.1-2003 标准是通过限制设备电流的高次谐波分量的大小来限制设备电流波形的畸变的。GB17625.1 考虑到第40 次谐波电流含量。

　　该标准只对接入频率为 50Hz/60Hz、相电压为220V/230V/240V 的低压供电系统且每相输入电流不大于16A 的设备提出谐波电流限值要求。

　　该标准是一个通用电磁兼容标准。适合于本标准的产品类别较多，如家用电器、电动工具、电气照明设备、信息技术设备、影音设备等等。3.1.2 设备的分类

　　A 类设备的谐波电流限值见标准相应表格，限值是有效值，单位为安培。该限值是固定值，与产品的功率和基波电流大小不相关。

　　对于有功输入功率大于25W 的照明电器，谐波电流不应超过C 类设备的相关限值。该限值与产品基波电流大小不相关。b）有功输入功率不大于25W

　　b）奇次谐波电流不仅要符合最大允许谐波电流，还要符合“每瓦功率允许的最大谐波电流”。可以说对D 类设备的要求是比较严格的，而实际情况却是D 类设备的谐波电流往往比较大。

　　该规定是考虑到D 类设备应用非常广泛，又经常是连续运转，客观上又经常同时使用。如此多的D类设备同时工作，它们产生的谐波电流在合成（矢量合成）后对电网电能质量的影响将是不能不考虑的。

　　要求电源部分能向被测设备提供良好波形的电压源、负载能力和平坦的阻抗特性。标准规定测量仪表单元必须是离散付氏变换（FFT）的时域测量仪器，能够连续、准确地同时测量全部各次谐波所涉及的幅值、相位角等需要量。

　　目前实验室多采用以FFT 为频谱分析原理的谐波测量仪。测量仪的前级为采样电路、模-数变化器，后级是FFT 分析仪（可以利用PC 机实现）。

　　对于没有提到的设备，发射测量应在用户操作控制下或自动程序设定在正常工作状态下，预计产生最大总谐波电流（THC）的模式进行。这是规定了发射试验时设备的配置，而不是要求测量THC 值或寻找最恶劣状态下的发射。

　　功率因数校正一般分为两种类型，即主动式和被动式。当然对于中小功率的电子、电器设备，尽可能将其消耗的有功功率降低到75W 以下，也不失为一种有效的方法。因为标准没有对75W 及以下的设备给出限值（照明设备除外）。对于一些专用的或特殊用途的设备，使其满足标准限值中免于限制条款，也是可行的。

　　主动式功率因数校正电路可以最大限度的提高功率因数，使其接近于1，这是目前较为理想的谐波电流解决方案。

　　这样的开关电源电路必须使用二级开关电路控制，其中一级开关电路用来控制电流谐波，另外一级开关电路用作电压调整。该方案电路比较复杂，对电路元件要求高，增加的改进成本较高，而且对原来电源电路的设计概念必须作彻底的更新。

　　使用中还应该注意到，设备注入电源的射频传导骚扰可能因此而增加，这时必须再根据需要增加抑制电源传导骚扰的元件。

　　目前消费类电子、电气产品所采用的开关电源电路多是开关频率比较低、电路结构简单、成本较低的那种形式，其谐波电流发射超过限值的问题也较普遍。

　　在这种情况下，成本控制可能是主要的考虑。采用低频滤波电路可以降低谐波成份到标准限值以下，这种措施属于被动式功率因数校正。这种方案适合于中小功率设备。

　　对那些设备整体呈感性或容性的电子、电气设备（如电动设备等），在正常工作时，其电流波形的峰值出现时间可能会滞后或超前电压波形的峰值，造成产品的功率因素的下降。

　　对此类设备较常采用的方式是对应的容性或感性补偿，使补偿后的电流波形的峰值出现时间与电压波形的峰值出现时间保持同步。此类补偿需注意，不要出现过补偿，否则，效果适得其反。

　　因为，一般的电子、电气设备的谐波问题主要表现为波形畸变，而不仅是电流波形相位滞后、超前的问题，这种补偿方式效果不明显。

　　对一般用电设备来说，这两种被动式功率因数校正电路所增加的元件成本均比较低，体积也不大，一般是可以接受的。

　　这个电路仅仅由一个扼流圈L1、一个快速开关二极管D1 和一个耐冲击电容C 组成。用这三只元件构成一个电流泵电路，取代原来开关电源里的由二极管和RC 网络组成的限幅缓冲电路。

　　此电路结合主动功率因数校正的原理，利用电感储能延长整流导通的时间，从而有效减少了输入的谐波电流幅度。

　　电路如图8 所示。该方案适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。这个电路仅仅由一个低频扼流圈组成，插入整流桥和滤波电容之间。其工作原理非常简单，低频扼流圈的电感和整流电容以及低频扼流圈的分布电容共同组成一个

　　可以解决300W 以下产品的谐波电流问题，并且不需要电路参数作任何改变，也不会降低原电源电路的性能。

　　该方案是在主电源上串联另一个电源变换器，它强迫电源紧密跟随正弦型线 为其原理示意图。该方案适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。

　　另一方面，由于相当于增加了一级开关转换电路，电源产生的射频骚扰必然有所增加甚至超标，这时可能需要采取一些措施使其重新符合相关标准的要求。

　　对通过工频变压器供电的产品和直接使用交流电源而不通过电源变换电路二次供电的家电产品，一般情况下谐波电流不大，且其波电流限值比较宽松，即使不采取谐波电流抑制措施，其谐波电流测试合

　　对此类的高次谐波超标问题，一般在电源回路中增加适当的高次谐波滤波电感（高频扼流圈）即可解决问题。

　　都很容易产生非常大的谐波电流。谐波电流标准一般不允许采用半波整流方式和对电源进行对称和非对称控制。

　　如将半波整流改为全波整流或桥式整流方式。将利用相位截波方式调节的对称/非对称控制方式改成对称的过零触发控制方式。可以有效地解决此类谐波问题。

　　电磁兼容所说的瞬态脉冲是指干扰脉冲是断续性的，一般具有较高的干扰电压，较快速的脉冲上升时间，较宽的频谱范围。一般包括：静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击等。由于它们具有以上共同特点，因此在试验结果的判断及抑制电路上有较大的共同点。在此处先进行介绍。

　　B：功能暂时降低或丧失，但可自行恢复性能；C：功能暂时降低或丧失，要求操作人员干预或系统复位；

　　符合A 的产品，试验结果判合格。这意味着产品在整个试验过程能正常，性能指标符合技术要求。

　　符合B 的产品，试验结果应视其产品标准、产品使用说明书或者试验大纲的规定，当认为某些影响不重要时，可以判为合格。

　　符合B 和C 的产品试验报告中应写明B 类或C 类评判依据。符合B 类应记录其丧失功能的时间。

　　使用2 只二极管的目的是为了同时抑制正、负极性的瞬态电压。瞬态电压被箝位在V++VPN~V--VPN 范围内，串联电阻担负功率耗散的作用。利用现有电源的电压范围作为瞬态电压的抑制范。