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電磁兼容發(fā)展現(xiàn)狀的挑戰(zhàn)以及面臨的選擇
日期：2025-05-07 17:40
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摘要： 電氣或電子裝置在運(yùn)作期間，其因電磁波所產(chǎn)生的電磁力會干擾其本身和其他裝置的正常運(yùn)作，影響他們的性能，甚至還會對人類的健康造成危害。所以稱這些裝置具有電磁干擾(EMI)性，它們在完成功率傳送和滿足對各種各樣電能形式變換需要的同時，不可避免地會產(chǎn)生輻射及非正弦波信號，造成電磁干擾。
表現(xiàn)在兩方面:
(1)向電網(wǎng)注入整倍數(shù)于基波頻率的諧波電流分量，造成電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，
(2)對電氣、電子設(shè)備產(chǎn)生不同程度的EMI信號，這些EMI信號可以以電磁幅射形式發(fā)射出去，也可通過電纜或電源線進(jìn)行傳導(dǎo)。治理EMI問題已成為電力電...
電氣或電子裝置在運(yùn)作期間，其因電磁波所產(chǎn)生的電磁力會干擾其本身和其他裝置的正常運(yùn)作，影響他們的性能，甚至還會對人類的健康造成危害。所以稱這些裝置具有電磁干擾(EMI)性，它們在完成功率傳送和滿足對各種各樣電能形式變換需要的同時，不可避免地會產(chǎn)生輻射及非正弦波信號，造成電磁干擾。
表現(xiàn)在兩方面:
(1)向電網(wǎng)注入整倍數(shù)于基波頻率的諧波電流分量，造成電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，
(2)對電氣、電子設(shè)備產(chǎn)生不同程度的EMI信號，這些EMI信號可以以電磁幅射形式發(fā)射出去，也可通過電纜或電源線進(jìn)行傳導(dǎo)。治理EMI問題已成為電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域不可或缺的重要內(nèi)容，也是人類社會必須關(guān)注的問題。電磁兼容(EMC)問題已成為當(dāng)前研究的熱點課題。
電磁兼容技術(shù)的迅速發(fā)展，也刺激了對電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求。一些發(fā)達(dá)國家在EMC技術(shù)的研究、標(biāo)準(zhǔn)的制定、EMC測試及認(rèn)證方面處于優(yōu)越地位。尤其是歐共體成員國關(guān)于EMC法律性指令(89/336/EEC指令)頒布以來，各國政府開始從商貿(mào)的角度考慮EMC問題，并采取相應(yīng)措施加強(qiáng)EMC標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的制定和貫徹實施工作，我國雖然在EMC方面工作起步較晚，但有關(guān)部門正加緊工作，以跟上國際EMC工作的步伐。
89/336/EEC指令，從1996年1月1日起強(qiáng)制執(zhí)行，所有投放市場的電工電子產(chǎn)品，均須按照LMC指令的要求進(jìn)行EMC認(rèn)證。認(rèn)證合格后，貼上CE標(biāo)志，IEC(國際電工委員會)專門從事電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的有兩個技術(shù)委員會，即國際無線電干擾特別委員會(CISPR即IEC，international electro technical commission )和第77技術(shù)委員會(TC77)。其中CISPR負(fù)責(zé)制訂頻率大于9kHz發(fā)射的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn),TC77負(fù)責(zé)制訂9kHz和開關(guān)操作等引起的高頻瞬態(tài)發(fā)射及整個頻率范圍內(nèi)的抗擾性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn)。TC77制訂的國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000系列。
為了促進(jìn)電磁兼容在我國的EMC研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作,從60年代開始起步。對應(yīng)于ClSPR成立了國內(nèi)無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，對應(yīng)TC77成立了“國內(nèi)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工作組”， 并于1993年正式發(fā)布于1994年開始實施《電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》。隨著EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行，其認(rèn)證工作作為市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一個比較成熟階段的產(chǎn)物，就如**認(rèn)證、環(huán)境保護(hù)的綠色認(rèn)證一樣，EMC認(rèn)證也將是產(chǎn)品的一個重要質(zhì)量標(biāo)志。
在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的等級體系中，由瑞典人制定的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)TCO99是*上等別的標(biāo)準(zhǔn)，它包含了多項內(nèi)容，是目前*全 面的認(rèn)證標(biāo)志。我國加入WTO后，要把電子產(chǎn)品銷往國外，不但要了解有關(guān)EMI標(biāo)準(zhǔn)，還要知道用什么樣的測試方法和設(shè)備才能得到產(chǎn)品的EMI認(rèn)可，從而采取相應(yīng)的措施使它們符合EMI標(biāo)準(zhǔn)。本文討論了TCO99、FCC、VDE、CISPR等EMI標(biāo)準(zhǔn)，研究了測試注意事項和如何選用這些標(biāo)準(zhǔn)。電磁波的劃分如表1所示。
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2、TCO99標(biāo)準(zhǔn)
TCO99涉及到環(huán)境、人體生態(tài)學(xué)、 廢物的回收利用、電磁輻射、節(jié)能以及**等多個領(lǐng)域。通過TCO99認(rèn)證的產(chǎn)品必須符合環(huán)保的要求，產(chǎn)品中不能含有對人體神經(jīng)系統(tǒng)及胚胎組織有害的重金屬元素(如鎘、汞等)以及化合物(如含有氯和溴的阻燃材料等)。在節(jié)能方面，要求電子和電氣設(shè)備在一定的閑置期后應(yīng)能自動降低功耗進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，并且要求產(chǎn)品具有較短的恢復(fù)時間。對環(huán)境檢測時測量器所顯示的人體標(biāo)準(zhǔn)是:(1)**區(qū):0.1毫高斯以內(nèi);(2)小心區(qū):0.1-3.0毫高斯;(3) 危險區(qū):3.0毫高斯以上。
人類的照射限值標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
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3、FCC標(biāo)準(zhǔn)
FCC 標(biāo)準(zhǔn)及單位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)見表3。(表中AF表示天線系數(shù))A類設(shè)備，測試過程可以獨立于FCC而自行完成，但要提交測試結(jié)果， FCC保留了隨時抽樣測試的權(quán)力。只要懷疑設(shè)備不符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，就要對設(shè)備進(jìn)行測試，并對廠家提交的測試結(jié)果進(jìn)行審查。對于B類設(shè)備，限制比較嚴(yán)格，必須提交一個樣品供測試之用。
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4、VDE和CISPR標(biāo)準(zhǔn)及測試
VDE和CISPR兩個標(biāo)準(zhǔn)及測試條件基本相同。VDE傳導(dǎo)放射標(biāo)準(zhǔn)和輻射標(biāo)準(zhǔn)分別見表4和表5。表4中LISN表示線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)路(line impedance stabilization network)，VDE和CISPR測傳導(dǎo)放射時，VDE和CISPR采用有別于FCC的LISN電路，其輸入阻抗為150 ;而FCC采用的LISN電路，其輸入阻抗為50 。VDE和CISPR規(guī)定傳導(dǎo)測試下限頻率為10kHz，而FCC規(guī)定為450kHz，這三種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限頻率都是30MHz。輻射測試頻率范圍，VDE和CISPR規(guī)定為10kHz~1000 MHz;而FCC規(guī)定為30MHz~1000 MHz。
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VDE和CISPR不接受廠家提供的測試數(shù)據(jù)，而美國的FCC則承認(rèn)廠家提供的測試數(shù)據(jù)和鑒定結(jié)果，因為廠家的測試保證了測試站不會發(fā)現(xiàn)比規(guī)定的界限更高的EMI電平。由測試站進(jìn)行的正規(guī)測試事實上是一種獨立的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)定，VDE要對產(chǎn)品可能對**性造成的危害都加以評估。這是一種比較穩(wěn)妥的辦法，因為這種測試包括了所有的潛在危害，其中也包括EMI對通信業(yè)務(wù)的影響。
VDE和CISPR的規(guī)定分許多種，有的適應(yīng)于工業(yè)產(chǎn)品和科學(xué)儀器，有的適應(yīng)于消費型設(shè)備(如手持電動工具等)。對于計算設(shè)備，VDE的規(guī)定又分為A、B、C三類，其中A、C類規(guī)定對經(jīng)常要搬動的設(shè)備進(jìn)行了限制;B類規(guī)定對民用和通信設(shè)備進(jìn)行了限制，還涉及通信業(yè)務(wù)的**，因而更為嚴(yán)格。
VDE規(guī)定在某種意義講，適合于測試過程和設(shè)備性能易發(fā)生變化的場合。測試單個產(chǎn)品時，測得的EMI電平必須比規(guī)定指標(biāo)低2dB以上才算合格。其后重新測試時，如測得的EMI電平比規(guī)定指標(biāo)高出2dB以上，則認(rèn)為是超標(biāo)準(zhǔn)。對大量的設(shè)備進(jìn)行測試時，則采用統(tǒng)計技術(shù)，保證在80%的被測試產(chǎn)品中，有80%以上產(chǎn)品被確認(rèn)是在規(guī)定的指標(biāo)以下。
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6、信息設(shè)備GB9254傳導(dǎo)干擾標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)電氣設(shè)備使用場合已確定時，該設(shè)備的EMI標(biāo)準(zhǔn)就得按使用場合所在行業(yè)的EMI標(biāo)準(zhǔn)來衡量。例如，某開關(guān)電源用在信息行業(yè)，則這個開關(guān)電源就作為信息設(shè)備，使用信息行業(yè)EMI標(biāo)準(zhǔn)來診斷，即引用GB9254(相當(dāng)于EN5502)A或B級標(biāo)準(zhǔn)。對于GB9254傳導(dǎo)干擾A和B級標(biāo)準(zhǔn)分別見表9和表10。使用表9與表10時，在過渡頻率(0.5MHz) 處應(yīng)采用較低的限值;使用表10時，在0.15MHz~0.50MHz頻率范圍內(nèi)，限值隨頻率的對數(shù)呈線性減小。
7、結(jié)束語
EMC對人民生活、工業(yè)化生產(chǎn)和世界貿(mào)易均有重要影響，電磁兼容技術(shù)的研究不僅為保護(hù)電磁環(huán)境，使電磁應(yīng)用與電磁環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，同時也是我國電氣、電子裝置和系統(tǒng)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的必然趨勢。在我國已加入了WTO的今天，對TCO99、FCC、VDE、CISPR等EMC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，熟悉它們，找出它們的異同點。有助于保護(hù)人類的健康，有利于提高我國電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備在國際上的競爭力，使產(chǎn)品能順利地通過EMC指標(biāo)測試。為了保護(hù)電磁設(shè)備和供電電網(wǎng)不被EMI信號所干擾，CISPR的建議也在不斷完善和修改，以便反映出新的要求和需要，這就要求我們進(jìn)一步熟悉和不斷研究這些標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地與國際接軌。
表現(xiàn)在兩方面:
(1)向電網(wǎng)注入整倍數(shù)于基波頻率的諧波電流分量，造成電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，
(2)對電氣、電子設(shè)備產(chǎn)生不同程度的EMI信號，這些EMI信號可以以電磁幅射形式發(fā)射出去，也可通過電纜或電源線進(jìn)行傳導(dǎo)。治理EMI問題已成為電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域不可或缺的重要內(nèi)容，也是人類社會必須關(guān)注的問題。電磁兼容(EMC)問題已成為當(dāng)前研究的熱點課題。
電磁兼容技術(shù)的迅速發(fā)展，也刺激了對電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求。一些發(fā)達(dá)國家在EMC技術(shù)的研究、標(biāo)準(zhǔn)的制定、EMC測試及認(rèn)證方面處于優(yōu)越地位。尤其是歐共體成員國關(guān)于EMC法律性指令(89/336/EEC指令)頒布以來，各國政府開始從商貿(mào)的角度考慮EMC問題，并采取相應(yīng)措施加強(qiáng)EMC標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的制定和貫徹實施工作，我國雖然在EMC方面工作起步較晚，但有關(guān)部門正加緊工作，以跟上國際EMC工作的步伐。
89/336/EEC指令，從1996年1月1日起強(qiáng)制執(zhí)行，所有投放市場的電工電子產(chǎn)品，均須按照LMC指令的要求進(jìn)行EMC認(rèn)證。認(rèn)證合格后，貼上CE標(biāo)志，IEC(國際電工委員會)專門從事電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的有兩個技術(shù)委員會，即國際無線電干擾特別委員會(CISPR即IEC，international electro technical commission )和第77技術(shù)委員會(TC77)。其中CISPR負(fù)責(zé)制訂頻率大于9kHz發(fā)射的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn),TC77負(fù)責(zé)制訂9kHz和開關(guān)操作等引起的高頻瞬態(tài)發(fā)射及整個頻率范圍內(nèi)的抗擾性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn)。TC77制訂的國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000系列。
為了促進(jìn)電磁兼容在我國的EMC研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作,從60年代開始起步。對應(yīng)于ClSPR成立了國內(nèi)無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，對應(yīng)TC77成立了“國內(nèi)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工作組”， 并于1993年正式發(fā)布于1994年開始實施《電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》。隨著EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行，其認(rèn)證工作作為市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一個比較成熟階段的產(chǎn)物，就如**認(rèn)證、環(huán)境保護(hù)的綠色認(rèn)證一樣，EMC認(rèn)證也將是產(chǎn)品的一個重要質(zhì)量標(biāo)志。
在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的等級體系中，由瑞典人制定的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)TCO99是*上等別的標(biāo)準(zhǔn)，它包含了多項內(nèi)容，是目前*全 面的認(rèn)證標(biāo)志。我國加入WTO后，要把電子產(chǎn)品銷往國外，不但要了解有關(guān)EMI標(biāo)準(zhǔn)，還要知道用什么樣的測試方法和設(shè)備才能得到產(chǎn)品的EMI認(rèn)可，從而采取相應(yīng)的措施使它們符合EMI標(biāo)準(zhǔn)。本文討論了TCO99、FCC、VDE、CISPR等EMI標(biāo)準(zhǔn)，研究了測試注意事項和如何選用這些標(biāo)準(zhǔn)。電磁波的劃分如表1所示。
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2、TCO99標(biāo)準(zhǔn)
TCO99涉及到環(huán)境、人體生態(tài)學(xué)、 廢物的回收利用、電磁輻射、節(jié)能以及**等多個領(lǐng)域。通過TCO99認(rèn)證的產(chǎn)品必須符合環(huán)保的要求，產(chǎn)品中不能含有對人體神經(jīng)系統(tǒng)及胚胎組織有害的重金屬元素(如鎘、汞等)以及化合物(如含有氯和溴的阻燃材料等)。在節(jié)能方面，要求電子和電氣設(shè)備在一定的閑置期后應(yīng)能自動降低功耗進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，并且要求產(chǎn)品具有較短的恢復(fù)時間。對環(huán)境檢測時測量器所顯示的人體標(biāo)準(zhǔn)是:(1)**區(qū):0.1毫高斯以內(nèi);(2)小心區(qū):0.1-3.0毫高斯;(3) 危險區(qū):3.0毫高斯以上。
人類的照射限值標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
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3、FCC標(biāo)準(zhǔn)
FCC 標(biāo)準(zhǔn)及單位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)見表3。(表中AF表示天線系數(shù))A類設(shè)備，測試過程可以獨立于FCC而自行完成，但要提交測試結(jié)果， FCC保留了隨時抽樣測試的權(quán)力。只要懷疑設(shè)備不符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，就要對設(shè)備進(jìn)行測試，并對廠家提交的測試結(jié)果進(jìn)行審查。對于B類設(shè)備，限制比較嚴(yán)格，必須提交一個樣品供測試之用。
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4、VDE和CISPR標(biāo)準(zhǔn)及測試
VDE和CISPR兩個標(biāo)準(zhǔn)及測試條件基本相同。VDE傳導(dǎo)放射標(biāo)準(zhǔn)和輻射標(biāo)準(zhǔn)分別見表4和表5。表4中LISN表示線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)路(line impedance stabilization network)，VDE和CISPR測傳導(dǎo)放射時，VDE和CISPR采用有別于FCC的LISN電路，其輸入阻抗為150 ;而FCC采用的LISN電路，其輸入阻抗為50 。VDE和CISPR規(guī)定傳導(dǎo)測試下限頻率為10kHz，而FCC規(guī)定為450kHz，這三種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限頻率都是30MHz。輻射測試頻率范圍，VDE和CISPR規(guī)定為10kHz~1000 MHz;而FCC規(guī)定為30MHz~1000 MHz。
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VDE和CISPR不接受廠家提供的測試數(shù)據(jù)，而美國的FCC則承認(rèn)廠家提供的測試數(shù)據(jù)和鑒定結(jié)果，因為廠家的測試保證了測試站不會發(fā)現(xiàn)比規(guī)定的界限更高的EMI電平。由測試站進(jìn)行的正規(guī)測試事實上是一種獨立的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)定，VDE要對產(chǎn)品可能對**性造成的危害都加以評估。這是一種比較穩(wěn)妥的辦法，因為這種測試包括了所有的潛在危害，其中也包括EMI對通信業(yè)務(wù)的影響。
VDE和CISPR的規(guī)定分許多種，有的適應(yīng)于工業(yè)產(chǎn)品和科學(xué)儀器，有的適應(yīng)于消費型設(shè)備(如手持電動工具等)。對于計算設(shè)備，VDE的規(guī)定又分為A、B、C三類，其中A、C類規(guī)定對經(jīng)常要搬動的設(shè)備進(jìn)行了限制;B類規(guī)定對民用和通信設(shè)備進(jìn)行了限制，還涉及通信業(yè)務(wù)的**，因而更為嚴(yán)格。
VDE規(guī)定在某種意義講，適合于測試過程和設(shè)備性能易發(fā)生變化的場合。測試單個產(chǎn)品時，測得的EMI電平必須比規(guī)定指標(biāo)低2dB以上才算合格。其后重新測試時，如測得的EMI電平比規(guī)定指標(biāo)高出2dB以上，則認(rèn)為是超標(biāo)準(zhǔn)。對大量的設(shè)備進(jìn)行測試時，則采用統(tǒng)計技術(shù)，保證在80%的被測試產(chǎn)品中，有80%以上產(chǎn)品被確認(rèn)是在規(guī)定的指標(biāo)以下。
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6、信息設(shè)備GB9254傳導(dǎo)干擾標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)電氣設(shè)備使用場合已確定時，該設(shè)備的EMI標(biāo)準(zhǔn)就得按使用場合所在行業(yè)的EMI標(biāo)準(zhǔn)來衡量。例如，某開關(guān)電源用在信息行業(yè)，則這個開關(guān)電源就作為信息設(shè)備，使用信息行業(yè)EMI標(biāo)準(zhǔn)來診斷，即引用GB9254(相當(dāng)于EN5502)A或B級標(biāo)準(zhǔn)。對于GB9254傳導(dǎo)干擾A和B級標(biāo)準(zhǔn)分別見表9和表10。使用表9與表10時，在過渡頻率(0.5MHz) 處應(yīng)采用較低的限值;使用表10時，在0.15MHz~0.50MHz頻率范圍內(nèi)，限值隨頻率的對數(shù)呈線性減小。
7、結(jié)束語
EMC對人民生活、工業(yè)化生產(chǎn)和世界貿(mào)易均有重要影響，電磁兼容技術(shù)的研究不僅為保護(hù)電磁環(huán)境，使電磁應(yīng)用與電磁環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，同時也是我國電氣、電子裝置和系統(tǒng)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的必然趨勢。在我國已加入了WTO的今天，對TCO99、FCC、VDE、CISPR等EMC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，熟悉它們，找出它們的異同點。有助于保護(hù)人類的健康，有利于提高我國電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備在國際上的競爭力，使產(chǎn)品能順利地通過EMC指標(biāo)測試。為了保護(hù)電磁設(shè)備和供電電網(wǎng)不被EMI信號所干擾，CISPR的建議也在不斷完善和修改，以便反映出新的要求和需要，這就要求我們進(jìn)一步熟悉和不斷研究這些標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地與國際接軌。
