交流穩(wěn)壓電源的電磁兼容性要求與測試方法介紹

摘要：EMC性能是交流穩(wěn)壓電源的一項重要指標要求?；趯?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/交流穩(wěn)壓電源">交流穩(wěn)壓電源使用價值的要求，其EMC性能應當是除了本身能達到較高嚴酷度等級的抗擾度指標及合格的電磁干擾限制外，更重要的是要為其負載（對EMI敏感的電子設備）提供充足的EMC安全裕度。本文結合對產品的EMC性能要求，對有關要求與測試方法作了較詳細的說明，并提出個人看法。

關鍵詞：電磁兼容交流穩(wěn)壓電源抗擾度測試

Requirements and Test Methods of EMC for AC Regulators

Abstract: EMC characteristics are the major specifications relating to the quality of AC regulators.According to the requirements for the value with usage of AC regulators,EMC characteristics must not only reach higher test level of immunity to a disturbance or meet the limits of electromagnetic disturbance but also provide adaptable EMC safety tolerance for electronic instruments which are more susceptible with the disturbance.Combining with requirements for the specifications EMC,requirements and test methods are described in detail. Viewpoints on them are presented.

Keyword:EMC,AC Regulator,Immunity,Test

　　1基本概念

電磁兼容（ElectromagneticCompatibility,簡稱EMC）是電工、電子產品重要的一項質量指標?？梢哉J為產品質量主要由質量規(guī)范與技術指標兩大內容構成。前者涉及通用規(guī)范，即國際上IEC，國內由國家制訂的基礎性標準；后者是產品功能的規(guī)定及其技術要求。電磁兼容與安全要求是基礎性標準。現在EMC已從基礎標準、通用標準、族標準、一直到產品標準，形成完備的體系。此外，國際上還有為此專門立法。如歐洲聯盟已制訂法規(guī)，規(guī)定從1996年1月1日起，電工、電子產品必須取得低壓管理（LVDirective）與電磁兼容管理（EMCDirective）合格認定后，才能在市場上銷售。這些年來不斷有新的EMC標準在國內正式發(fā)布。但要指出的是，IEC有關EMC標準將不斷從草案或舊版本上升為正式版本，國家有關EMC標準也將不斷更新、發(fā)布，有關EMC測試應以最新版本為準。

　　所謂EMC，在GB/T4365－1996《電磁兼容術語》中的定義是：設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。該定義概括了3個方面的內容。其一，電磁騷擾的可限制性。電磁騷擾是普遍存在的，但可以用質量規(guī)范約束，以技術手段限制它的危害性。這就是說應當對產品規(guī)定其向外發(fā)送電磁騷擾強度的限制值，以保證電磁環(huán)境合格。其二，電磁騷擾的豁免性。這就是說產品在規(guī)定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境下應能正常工作而不應降低其性能指標。其三，電磁環(huán)境的規(guī)范性和兼容性。即對電磁騷擾采取任何措施都不能使自身或使處于同一電磁環(huán)境的其它產品或系統性能下降，只能友好地“和平”共處。例如，為了降低傳導干擾而在設備電源相線與地線之間并接電容器。對設備來說該電容器的容量必須符合安全標準中對泄漏電流的限制值要求；對系統來說，要防止其成為系統干擾耦合源影響系統工作。因此對產品的EMC測試應當包括兩大方面內容：（1）對其向外界發(fā)送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認是否符合有關標準規(guī)定的限制值要求；

（2）對其在規(guī)定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境條件下進行敏感度測試以便確認是否符合有關標準規(guī)定的抗擾度要求。

這兩方面內容在EMC測試項目中分別為電磁干擾（ElectromagneticInterference）或電磁騷擾

中圖法分類號：TM937文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)0945405

（ElectromagneticDisturbance）及抗擾度（ImmunitytoaDisturbance）；后者以前常用敏感度（Susceptibility）這個術語。由于電磁干擾的發(fā)生決定于干擾源的強度、干擾的耦合方式、儀器設備對干擾的敏感程度這3要素。因此，有關標準對EMC的性能要求與測試方法除了按不同性質、不同種類分為不同項目外，還按電磁騷擾傳播方式不同分為兩類：即傳導干擾與輻射干擾。前者主要檢測被測設備通過電源線或信號線向外傳導工頻電源諧波、高頻噪聲的強度與頻率范圍，這屬于電磁騷擾的近場與感應場效應。后者則檢測被測設備向外直接輻射射頻噪聲的強度與頻率范圍，這主要針對電磁騷擾的遠場效應。值得注意的是近幾年來國際上對電源諧波干擾與設備的抗擾度要求這兩方面內容特別關注。前者涉及公用電網的環(huán)保要求。后者則為了保證設備或系統的工作可靠性。為此，許多標準還特別將電源諧波電流含量要求與抗擾度作為兩大技術要求從EMC項目中分離出來，單獨立項。必須指出，對于信息社會來說，因信息技術設備工作失常而受的損失往往難以用貨幣來衡量。在不可能完全避免電磁騷擾的現實條件下，在規(guī)定的電磁環(huán)境條件下提高產品抗擾度能力具有特別重要的意義。

具體地說，生產廠家對產品進行EMC具體項目的例行測試除了確定產品的EMC性能是否符合國家、行業(yè)標準規(guī)定的要求外（據國內外文獻報道，沒有實行認真的EMC設計與摸底測試并采取足夠的技術措施，很難通過EMC測試），還能評價外界電磁騷擾對產品的影響程度及有關抑制措施的有效性，查明產品遭到EMC試驗破壞的具體原因（來源及作用途徑）以便采用相應措施。因此，在產品設計定型初期就進行EMC測試是產品進入商品化的必不可少的一項工作。從另外一個方面來說，了解產品EMC性能，是商檢及用戶認可產品的一個重要因素。所有這些都需要了解有關EMC的性能要求與測試知識。

電源產品的EMC測試有其特殊性要求，其特殊性是由該類產品功能所決定的。首先電源產品作為供電電源（一般為市電）與為之服務的負載（典型為對電磁騷擾較敏感的信息技術設備）之間的電力接口，其基本功能是保證所接負載不受電源因素的影響而工作失常或損壞。這樣對電源產品的EMC要求較其它產品理所當然要更高。這里最典型的例子就是有關對電源產品EMC標準要求應對電源產品的輸入源端與輸出負載端分別進行傳導干擾測試。此外，若電源產品是系統工作不可缺少的一部分（如UPS），而且該產品又是作為通用產品銷售時，那么該產品可能要進行二次EMC測試。一次是測試產品本身標準規(guī)定的EMC性能特性；第二次則根據用戶意見與其所屬的系統共同進行系統的EMC測試。

大量研究表明，來自市電的電磁騷擾是一類最主要的、最惡劣的電磁騷擾。只要能解決該類干擾，則抗擾度問題也就基本解決了。故有人稱當今信息社會的技術特征為“一機三件”，即計算機與硬件、軟件、電力件。這樣，作為市電與電子設備特別是信息技術設備之間電力接口的交流穩(wěn)壓電源，應當具有有效的電力濾波器功能的作用，至少應當對電磁騷擾有明顯的衰減抑制作用。這點應當作為交流穩(wěn)壓電源一個必備的功能。自然，對于擁有抗干擾功能的交流穩(wěn)壓電源，不應僅僅提高自己的抗擾度性能，更應當具備使接在其輸出端，對EMI敏感的電子產品的EMC性能，獲得較大的EMC安全裕度，這才是對干擾噪聲有凈化功能的抗干擾型交流穩(wěn)壓電源名副其實的一大功能要求。這也就是SJ/T10541－94《抗干擾型交流穩(wěn)壓電源通用技術條件》的編制依據之一。

另一方面，有些與EMC類似的要求已體現在電源產品的性能指標上。例如，交流穩(wěn)壓電源的源電壓效應與輸出電壓總相對諧波含量要求。此外，一些僅對弱電電子設備較敏感的EMC項目，如抗工頻磁場干擾、靜電放電、輻射電磁場干擾等對大功率電工設備可能影響不大，故在SJ/T10541－94中不列為必須測試項目。這樣，對交流穩(wěn)壓電源的EMC要求就有與其它電工、電子產品不同的特殊地方。

2EMC測試項目與要求

EMC測試要求根據產品用途分為3大類：即軍用類、工商環(huán)境使用類、民用及居住區(qū)環(huán)境使用類。后兩者的測試項目、要求、方法等均較一致，差異在于對指標要求上。軍用類，因其使用特殊性與后2類有較大差異。此外，航空、船舶設備也因其使用特殊性，除了同軍用設備一樣有較高要求外，還有國際通用的標準規(guī)范?；谑袌錾箱N售的交流穩(wěn)壓電源的使用條件，本文重點說明后2類。

鑒于社會上對EMC問題日益關注，涉及的專業(yè)與產品很多，IEC已將EMC要求作為IEC的基礎標準來對待。這就是著名的IEC61000系列標準。該標準在國際上已視為與安全標準同等重要的通用標準。其中之一的IEC61000－4《測試技術》是指導有關EMC測試的基礎標準。由于EMC技術是一門復雜的、涉及多門學科的、不斷發(fā)展的新技術，有關EMC測試項目、要求、方法也在不斷修訂、完善。因此，IEC61000－4中許多項目仍未正式發(fā)布，還處于草案之中。為了便于讀者了解這方面知識，我們對涉及交流穩(wěn)壓電源的項目作一介紹，對于有關國家標準采用的IEC項目則重點介紹。

IEC61000－4，全名為《ElectromagneticCompatibilityforElectricalandElectronicEquipment,Part4:TestingandMeasurementTechniques》，即《電氣和電子設備的電磁兼容性第4部分：測試技術》。其中列舉11個測試項目。與交流穩(wěn)壓電源標準SJ/T10541－94有關的項目與要求介紹如下：

IEC61000－4－4：ElectricalFastTransients(Burst)ImmunityTest(電快速瞬變脈沖群)，SJ/T10541－94與SJ/T10542－94采用了該標準。該項目的目的在于驗證設備在承受切換瞬變（感性負載中斷、繼電器觸點跳開等）產生的各種瞬時干擾時的抗干擾性能。其試驗嚴酷度等級（在電源輸入端上的干擾發(fā)生器（50Ω內阻）開路輸出試驗電壓）分別為1級，0.5kV；2級，1kV；3級，2kV；4級4kV。

IEC61000－4－5SurgeTransientsImmunityTest（電涌或浪涌）。該項內容暫時處于草案之中。與此相關的可參考著名的IEC801－5及美國標準IEEEstd5871980《IEEEGuideforSurgeVoltagesinLow－VoltageACPowerCircuits》（IEEE導則：低壓交流電力電路內的電涌）。電子行業(yè)標準SJ/T10541－94及SJ/T10542－94引用了該方面的部分內容。該項目的目的是驗證設備在承受由電力切換、雷電產生的高能電涌時的抗干擾性能。其嚴酷度等級的劃分同上，但干擾發(fā)生器的輸出阻抗為2Ω，而前者為50Ω。干擾發(fā)生器輸出分開路電壓波1.2×50μs(對高阻負載)與短路（放電）電流波8×20μs（對低阻負載）兩類。類似測試要求在許多電工電子產品標準中都已列出。