電源適配器的電磁兼容性（EMC）

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電源適配器的電磁兼容性（EMC）

1．電源適配器電磁兼容
電磁兼容是電源適配器綜合性應(yīng)用學(xué)科，作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及新材料等。電磁兼容技術(shù)研究的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。研究的熱點內(nèi)容主要有如下幾點。
①電磁干擾源的特性及其傳輸特性。
②電磁干擾的危害效應(yīng)。
③電磁干擾的抑制技術(shù)。
④電磁頻譜的利用和管理。
⑤電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。
⑥電磁兼容性的測量與測試技術(shù)。
⑦電磁泄漏與靜電放電等。
電磁兼容學(xué)又是技術(shù)與管理并重的實用工程學(xué)，開展這樣的工程，需要投入大量的人力和財力。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在制定EMC的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。我國在這方面的起步雖然較晚，但發(fā)展很快。隨著電源適配器市場的發(fā)展，我國要參與世界技術(shù)市場的競爭，進(jìn)出口的電源適配器都必須通過EMC檢驗。因此，我國政府和相關(guān)部門越來越關(guān)注EMC問題，不斷制定有關(guān)的強(qiáng)制性貫徹標(biāo)準(zhǔn)。各部門和軍兵種也都開始研究并建立了不同規(guī)模的EMC測試室和檢測中心，促進(jìn)了EMC技術(shù)的普及、推廣和應(yīng)用。我國在1998年已立法強(qiáng)制對六類進(jìn)口電源適配器（計算機(jī)、顯示器、打印機(jī)、電源適配器、電視機(jī)和音響）及通信終端產(chǎn)品施行EMC檢測。1999年國家質(zhì)量監(jiān)督局發(fā)布了《EMC認(rèn)證管理辦法》。我國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所的EMC測試測試室，被美國聯(lián)邦通信委員會通過了FCC認(rèn)可。從2000年2月16日起，出口美國的信息技術(shù)設(shè)備和發(fā)射及接收設(shè)備，由該測試室出具的數(shù)據(jù)將被美國直接接受。產(chǎn)品的EMC檢測是實現(xiàn)電磁兼容不可缺少的技術(shù)手段，強(qiáng)制貫徹電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，則是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高市場競爭力的先決條件。
電磁兼容的英文名稱為ElectroMagneticCompatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思：即它工作中產(chǎn)生的電磁發(fā)射要限制在一定水平內(nèi)；另外，它本身要有一定的抗干擾能力。即電氣、電子儀器產(chǎn)生的電磁干擾對其他的任何儀器、系統(tǒng)均不產(chǎn)生影響。另外，即使受到其他儀器、系統(tǒng)的電磁干擾，也具有正常工作的抗擾性。電磁兼容的最大目的就是即使不同的多臺設(shè)備在同一環(huán)境下使用時也可以確保正常工作的電磁環(huán)境。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0～400GHz，研究對象除傳統(tǒng)設(shè)施外，還涉及芯片級，而且直到各型艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈，甚至整個地球的電磁環(huán)境也包含在內(nèi)。
電磁兼容性技術(shù)又稱環(huán)境電磁學(xué)，在開始的時候它考慮的僅是對無線電廣播帶來的射頻干擾。但當(dāng)今電子產(chǎn)品的數(shù)量越來越多，各種電子設(shè)備發(fā)射功率越來越大，電子設(shè)備系統(tǒng)的靈敏度越來越高，并且接收微弱信號能力越來越強(qiáng)，同時電子產(chǎn)品頻帶也越來越寬，尺寸越來越小，相互影響也越來越大。因此，電磁干擾不再局限于輻射，還要考慮感應(yīng)、耦合和傳導(dǎo)等引起的電磁干擾，如電磁輻射照射對生物的危害、靜電、雷電等也都屬于電磁兼容性范疇。
電磁兼容三要素是干擾源（干擾源）、耦合通路和敏感體，切斷以上任何一項都可解決電磁兼容問題。電磁兼容的解決方案常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波，但是這三者或這三者以外的方案都有必然的聯(lián)系。

2．電磁兼容技術(shù)名詞
（1）電磁兼容性
電磁兼容性定義為：設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。
（2）電磁干擾
電磁干擾定義為：任何可能引起設(shè)備、裝置或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的干擾源、通過公共地線阻抗／內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁干擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾路徑為經(jīng)過電源、經(jīng)過信號線或控制電纜、場滲透，或者經(jīng)過天線直接進(jìn)入；并且有電纜耦合從其他設(shè)備來的傳導(dǎo)干擾，電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合，其他設(shè)備的輻射干擾，電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場，寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)，外部環(huán)境場等。
（3）電磁環(huán)境
電磁環(huán)境定義為：一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號疊加或組合。
（4）電磁輻射
電磁輻射定義為：電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象及電磁波在空間的現(xiàn)象。“電磁輻射”一詞的含義有時也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。
（5）脈沖
脈沖定義為：在短時間內(nèi)突變，隨后又迅速返回其初始值的物理量。
（6）共模和差模干擾
電源線上的干擾有共模和差模兩種方式，共模干擾存在于電源任何一相對大地或中線對大地間。共模干擾有時也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾，這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾，差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾，這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的。而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路的。通常這兩種干擾是同時存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因為線間阻抗與線地間阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會向鄰近空間輻射，而差模則不會，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方式的簡便方法是采用電流探頭。采用探頭先單獨環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值；然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線）檢測其感應(yīng)情況。如果感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。
（7）抗擾度電平／敏感性電平
抗擾度電平定義為：將某給定的電磁干擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)仍然能夠正常工作并保持所需性能等級時的最大干擾電平。也就是說，超過此電平時該裝置的系統(tǒng)、設(shè)備就會出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一個數(shù)值。
（8）抗擾度裕量
抗擾度裕量定義為：裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的差值。

3．電磁兼容性的國內(nèi)國外標(biāo)準(zhǔn)
要徹底消除設(shè)備的電磁干擾及對外部一切電磁干擾信號不敏感是不可能的，只能通過制訂系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備與設(shè)備之間的相互允許產(chǎn)生的電磁干擾大小及抵抗電磁干擾的能力，才能使電氣設(shè)備及系統(tǒng)間達(dá)到電磁兼容性的要求。國內(nèi)外大量的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)為系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備相互達(dá)到電磁兼容性要求制訂了約束條件。
國際無線電干擾特別委員會（CISPR）是國際電工委員會（IEC）下屬的一個電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化組織，早在1934年就開展EMC標(biāo)準(zhǔn)的研究。CISPR16《無線電干擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范》對電磁兼容性測量接收機(jī)、輔助設(shè)備的性能及校準(zhǔn)方法做出了詳細(xì)的要求。CIS-PR17《無線電干擾濾波器及抑制元器件的抑制特性測量》規(guī)定了濾波器的測量方法。CIS-PR22《信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾限值和測量方法》規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備在0.15～1000MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的電磁干擾限值。CISPR24《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法》規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備對外部干擾信號的時域及頻域的抗干擾性能要求。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構(gòu)成了信息技術(shù)設(shè)備包括電源適配器設(shè)備的電磁兼容性測試內(nèi)容及測試方法要求，是目前電源適配器電磁兼容性設(shè)計的最基本要求。
IEC（InternationalElectrotechnicalCommission，國際電工委員會）最近也出版了大量的基礎(chǔ)性電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，其中最有代表性的是IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了電子電氣設(shè)備的雷擊浪涌（SURGE）、靜電放電（ESD）、電快速瞬變脈沖群（EFT）、電流諧波、電壓跌落、電壓瞬變及短時中斷、電壓起伏和閃爍、輻射電磁場、由射頻電磁場引起的傳導(dǎo)干擾抗擾度、傳導(dǎo)干擾及輻射干擾等的電磁兼容性要求。IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)見表。

表　IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)

我國對電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的研究比較晚，采取的最主要的辦法是引進(jìn)、消化、吸收。1998年，信息產(chǎn)業(yè)部根據(jù)CISPR22、IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)及ITU-TO.41標(biāo)準(zhǔn)，制訂了YD/T983—1998《通信電源設(shè)備電磁兼容性限值及測量方法》，詳盡地規(guī)定了通信電源設(shè)備包括通信電源適配器的電磁兼容性的具體測試項目、要求及測試方法，為電源適配器電磁兼容性的檢驗、達(dá)標(biāo)并通過入網(wǎng)檢測明確了設(shè)計目標(biāo)。
國標(biāo)也等同采用了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T17626.1—12系列標(biāo)準(zhǔn)等同采用了IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)；GB9254—1998《信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾限值及測量方法》等同采用CISPR22；GB/T17618—1998《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法》等同采用CIS-PR24。

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