电磁传导和辐射发射是产品发射的射频(RF)能量,调节射频辐射水平以确保它们不会对其他电子产品造成不合理的伤害。在低频率(小于约30MHz)下,大多数电子设备的导体和电缆作为天线是无效的,因此辐射发射不是问题。在这些低频率下,导体和电缆可以通过共用电源或负载传导RF能量并引起其他电子产品的问题,而在高频率(大约30 MHz以上),导体和电缆的阻抗足以衰减传导能量防止它成为一个问题。但是,在这些更高的频率下,
在美国销售的大多数工业和消费电子产品必须符合FCC法规Title 47 Part 15中所述的传导和辐射排放标准,通常称为FCC第15部分。在欧洲销售的产品的类似标准受欧洲法规管辖CISPR 22 / EN 55022.这两套规定都描述了传导和辐射发射的限值,并应用于最终系统,包括内部或外部电源。虽然这两套法规是由不同的组织创建和管理的,但它们的构建是相似的或“协调一致的。
”协调这些法规的一个好处是,设计满足一套法规的产品通常可以确保它也满足其他规定中规定的要求,传导辐射规范涵盖150 kHz至30 MHz频率范围内的辐射。一组单独的辐射发射规范涵盖了30 MHz或更高的频谱,传导与辐射发射的测试程序和工具略有不同,用于缓解EMC问题的滤波器组件相似但电气值不同。
传导发射频带低于辐射发射频带,因此,用于解决传导发射的滤波器组件在电学和物理上将大于解决辐射发射所需的电气和物理。传导与辐射发射的测试程序和工具略有不同,用于缓解EMC问题的滤波器组件相似但电气值不同,传导发射频带低于辐射发射频带,因此,用于解决传导发射的滤波器组件在电学和物理上将大于解决辐射发射所需的电气和物理。
EMC测试用于电源
大多数内部安装的电源都经过设计和测试,符合EMC法规,并且测试是在配置为独立产品的情况下执行的,将电源安装到系统后,还必须对完成的系统进行测试,以确保其符合EMC规定。将符合要求的电源集成到系统中可以最大限度地降低系统测试期间与EMC相关的问题的可能性,但不能保证完成的系统将通过排放测试。
许多内部安装的电源供应商将提供推荐的电路,以解决系统集成过程中遇到的EMC问题,由于每种应用的要求各不相同,因此这些建议由设计人员自行决定; 这条路,
同样,大多数墙插式和桌面式外部电源也经过设计和测试,符合EMC法规作为独立单元,如果电源客户是将电源与负载组合在一起的制造商,则他们将需要执行测试以确保整个系统符合EMC规定。由于电路安装在一个封闭的外壳中,因此与内部安装的电源相比,添加外部组件以解决EMC问题对于墙上插座和桌面版本来说将更具挑战性。
电源的EMC监管测试是使用静态电阻负载执行的,但几乎所有电源都基于开关稳压器拓扑,开关稳压器固有地产生传导和辐射发射,这需要在电源设计中得到缓解,施加到电源的负载可能产生额外的排放。通过允许独立电源测试结果中的余量考虑到负载施加到电源时的变化来解决组合电源和负载的传导和辐射发射的不确定性。
早期测试的情况
延迟系统EMC测试的另一个常见原因是误解了电源会导致EMC问题,因此,如果电源已通过独立的监管测试,系统将通过测试,在许多情况下,电源是系统内EMC问题的责任的接受者,实际上,它只是“信使”。
虽然系统执行和辐射EMC问题通常在项目结束时得到解决,但计划中的那个阶段可能是引入意外任务和延迟的最糟糕时间,更合理且通常成本更低的策略是在系统组装开始后立即执行初步EMC一致性测试,在项目早期,计划更灵活,设计团队更容易接受设计中的修改。
到项目结束时,已经在设计系统以满足性能标准方面付出了很多努力,并且如果出现EMC合规性问题,则电源被视为合规性工作的最简单目标,而不会影响其他系统性能参数。尽管该系统通常是RF发射的来源,但是电源的输入和输出上的电缆可以用作辐射发射的天线和用于传导发射的导体。
通常可以在电源中添加噪声抑制组件以解决EMC问题,但应将此活动视为减轻问题的影响而不是解决问题的根源,与电源相关的EMC抑制活动需要设计团队的时间,并可能影响与电源相关的安全证书。安全证书的任何更改也需要电源供应商的时间和资源,如果添加传导和辐射发射抑制组件不足以充分减少EMC问题,则可能需要修改系统电路以最小化RF信号的产生。
对于使用内部电源的产品,EMC噪声抑制组件可以添加到馈入电源的导线上,也可以添加到电源输出和系统电源输入之间的电缆上,旁路电容和铁氧体磁芯是用于创建滤波器以解决EMC问题的抑制组件。铁氧体磁芯引入额外的电感阻抗与非预期噪声的路径串联,旁路电容提供低阻抗路径来分流噪声信号,以最大限度地减少信号传播。
采用外部电源的系统在电源的输入或输出路径上添加EMC抑制组件的能力可能更受限制。辐射发射问题通常通过在电源和系统之间的电缆上放置铁氧体磁芯来解决。与传导发射相关的关注频率足够低,使得安装在电源线周围并缓解EMC问题所需的铁氧体磁芯的尺寸对于许多应用来说是不可接受的。通过与电源供应商合作修改现有电源的设计或选择包含增强型传导发射抑制组件的不同外部电源,通常可以最容易地解决在具有外部电源的系统中观察到的传导发射问题。
预合规测试
传导和辐射发射的最终测试需要在经过认证的实验室中使用校准的测试设备和受控的电气环境进行。测试实验室将合作在设计阶段早期进行预合规测试。如果设计团队希望自己进行预合规测试,则可以在具有最少量测试设备的房间中进行测试。传导发射测试所需的设备是线路阻抗稳定网络(LISN)和频谱分析仪。
LISN是一种无源网络,用于最大限度地降低商用电力线传导的噪声,还提供受控阻抗测试端口,用于监测被测设备(EUT)的传导发射。用于传导发射测试的频谱分析仪可以是一个基本模型,能够执行150 kHz至30 MHz的测量。许多频谱分析仪供应商都能够执行准峰值测量,并在显示屏中加入一致性参数限制,以简化EMC一致性测试。
可以使用频谱分析仪和适当的天线完成辐射发射的初步测试,频谱分析仪应具有从30 MHz到至少900 MHz进行测量的能力。频谱分析仪执行准峰值测量并在显示屏中显示一致性参数限制的能力将使初步测试任务更容易执行,用于初步辐射发射测试的天线应具有与频谱分析仪类似的带宽以及需要知道的增益与频率特性,最好能够在辐射发射EMC天线和EUT之间至少三米(10英尺)的电气安静的房间内进行辐射发射测试。
大多数管理团队都非常欣赏在预算范围内提前完成的项目,遗憾的是,EMC合规性问题可能是项目最后一刻预算和计划增加的常见来源,在项目的系统组装阶段执行预执行EMC测试有助于消除影响预算和计划的设计的最后一刻更改。预合规性EMC测试还有助于确保在最终合规性测试期间不会出现任何问题,全功能电源供应商(如CUI)拥有设备和经验,可协助进行电源设计和选择,包括预合规和最终EMC测试。
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