EMC

硬件架构

控制器硬件结构框图

控制器是锂电池卷绕恒张力控制器采用符合PC/104总线规范的单板计算机(以下简称PC104)与基于FPGA的专用主机板相结合的方法构建系统硬件PC104中运行实时LinuxClassicLadder及HAL作为实时模块加载到Linux系统中

系统硬件框图如图1所示其中ADS8361为12位模/数转换器用于采集张力值等模拟量AD5624为数/模转换器用于控制直流电机转速及气压阀压力值FPGA控制所有外围芯片并产生电机脉冲方向信号同时对电机编码器信号进行计数CPLD控制I/O输入/输出点并与FPGA交换信息利用EMC2中HAL的实现原理可编写组件将硬件系统所有设备抽象成引脚和函数的形式供软PLC在需要时加载

历史

各种运行的电力设备之间以电磁传导电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰影响和危害

20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨主要是研究和解决干扰的产生传播接收抑制机理及其相应的测量和计量技术并在此基础上根据技术经济最合理的原则对产生的干扰水平抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定使处于同一电磁环境的设备都是兼容的同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动

EMC

国际标准化组织:

IEC 国际电工委员会

ISO 国际标准化组织

CISPR 国际无线电干扰标准化特别委员会

ITU 国际电信联盟

CCIR 国际无线电通信咨询委员会

IEEE 国际电气电子工程师学会

欧洲标准化组织:

CEN 欧洲标准化委员会

CENELEC 欧洲电工技术标准化委员会

ETSI 欧洲电信标准协会

美国标准化组织:

ANSI 美国国家标准学会

MIL 美国军用标准

FCC 美国联邦通信委员会

德国标准化组织:

VG 德国军用标准

VDE 德国电气工程师学会

DIN 德国工业标准

通过EMC认证

伴随着3C认证越来越多的客户注意到EMC的重要性现谨以首批列入EMC认证产品目录的家用电器产品1. 空调器2.冷藏箱冷藏冷冻箱3.冷冻箱4. 洗衣机5. 电饭锅6. 电熨斗7. 电风扇8. 电吹风为例介绍一些相关知识帮助通过EMC认证

家用电器产品 EMC认证采用的EMC标准

家用电器产品 EMC认证采用的EMC标准有以下

GB4343.2-1999电磁兼容家用电器电动工具以及类似器具的要求 第二部分 抗扰度 该标准己于 1999年3月23日 发布 2000年4月1日起 实施

GB 17625.1-1998低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相电流￡16A的设备) 该标准己于 1998年12月14日发布 1999年12月1日起 实施该标准属于鼓励采用如不合格将不作为认证整体判断之依据

家用电器产品EMC认证进行的检验项目

家用电器产品EMC认证进行的EMC检验项目包含电磁发射EMI和电磁抗扰度EMS两个方面

一电磁发射 EMI的检验项目有

①. 连续干扰电压150kHz～30MHz;

②.干扰功率30MHz～300MHz

③.谐波电流2～40次谐波

二电磁抗扰度EMS的检验项目有

①. 静电放电抗扰度;

②. 辐射电磁场80MHz～1000 MHz抗扰度;

③. 电快速瞬变/脉冲群抗扰度;

④. 浪涌雷击抗扰度;

⑤. 注入电流150kHz～230MHz抗扰度;

⑥. 电压暂降和短时中断抗扰度

申请认证需提供的文件资料:

1. 电磁兼容认证申请书

2. 产品质量稳定并具备批量生产能力的证明材料

3. 申请企业的质量手册

4. 申请认证产品的生产过程概况一式两份

5. 产品说明书

6. 产品结构说明一式两份

7. 产品电原理图及印刷电路板图

8. 产品电磁兼容关键件一览表一式两份加盖公章

9. 需要时所要求提供的其它有关资料

认证产品系列划分规则:

鉴于电磁兼容技术含量高影响的因素多原则上应按型号申请认证但对派生产品与主产品相比较变化不大的可按下列规则划分产品系列同一系列产品选择一个有代表性的型号进行认证企业申请认证时应提交同一系列产品所含的其它产品的型号规格及与申请认证型号的差异情况 1按产品种类划分种类不同的产品不能划分在同一系列 2 按产品工作原理划分工作原理不同的产品不能划分在同一系列 3按影响产品电磁兼容性的关键件划分关键件印刷电路图电气结构不同的产品不能划分在同一系列 4同一商标同一规格型号的产品由不同产地生产的不能划分在同一系列中

家用电器产品EMC认证关键零部件:

列入首批目录的家用电器产品的主要 EMC关键零部件如下

1. 空调器压缩机电脑控制板含变频器负离子发生器电源滤波器

2. 冷藏箱冷藏冷冻箱冷冻箱压缩机电脑控制板含变频器电源滤波器机械温控器

3. 洗衣机程序控制器含定时器电脑控制板电源滤波器电机

4. 电饭锅温控器电脑控制板电热盘

5. 电熨斗电热管温控器

6. 电风扇电脑控制板电机

7. 电吹风电机滤波器调速器

定义

1. 电磁兼容性EMC是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受电磁骚扰的能力传感器电磁兼容性是指传感器在电磁环境中的适应性保持其固有性能完成规定功能的能力它包含两个方面要求一方面要求传感器在正常运行过程中对所在环境产生电磁干扰不能超过一定限值;另一方面要求传感器对所在环境中存在电磁干扰具有一定程度抗扰度

2. 电磁兼容(ElectromagneticCompatibility)简写为Emc,并非指电与磁之间的兼容电与磁是不可分割相互共存的一种物理现象物理环境国际电工委员会(IEC)对EMC的定义是:指在不损害信号所含信息的条件下信号和干扰能够共存研究电磁兼容的目的是为了保证电器组件或装置在电磁环境中能够具有正常工作的能力以及研究电磁波对社会生产活动和人体健康造成危害的机理和预防措施

3. EMC是一个开放源代码的用于机床或机器人等运动控制系统的计算机控制软件它能同时驱动9轴电机其运动控制特性包括刀具半径和长度补偿轴同步运动自适应进给速度恒速度控制等EMC2在原有EMC软件的基础上加入了许多新的特性和功能其中包括了HAL和软件PLC模块ClassicLadderClassicLadder是一个基于LGPL协议的梯形图解释器它随着EMC2一起发布可以与EMC2的HAL一起工作本文中的控制系统利用EMC2的HAL为软PLC中的应用程序提供底层硬件操作支持提高了应用程序的平台无关性与可移植性

模式

合同能源管理在国外简称EPC,在国内被广泛地称为EMC,EMC(Energy Management Contracting)是上世纪70年代西方发达国家开始发展起来的一种基于市场运作的全新节能机制EMC公司的运营机制是一种节能投资服务管理客户见到节能效益后EMC公司才能与客户一起分享节能成果实现双赢我国的国标也对合同能源管理给出了明确的定义根据中华人民共和国国家标准合同能源管理技术通则合同能源管理是以减少的能源费用来支付节能项目成本的一种市场化运作的节能机制

电磁兼容设计

要使产品具有良好的电磁兼容性需要专门考虑与电磁兼容相关的设计内容电磁兼容设计一般包含以下几个方面的内容

地线设计

许多电磁干扰问题是由地线产生的因为地线电位是整个电路工作的基准电位如果地线设计不当地线电位就不稳就会导致电路故障地线设计的目的是要保证地线电位尽量稳定从而消除干扰现象

线路板设计

无论设备产生电磁干扰发射还是受到外界干扰的影响或者电路之间产生相互干扰线路板都是问题的核心因此设计好线路板对于保证设备的电磁兼容性具有重要的意义线路板设计的目的就是减小线路板上的电路产生的电磁辐射和对外界干扰的敏感性减小线路板上电路之间的相互影响

滤波设计

对于任何设备而言滤波都是解决电磁干扰的关键技术之一因为设备中的导线是效率很高的接收和辐射天线因此设备产生的大部分辐射发射都是通过各种导线实现的而外界干扰往往也是首先被导线接收到然后串入设备的滤波的目的就是消除导线上的这些干扰信号防止电路中的干扰信号传到导线上借助导线辐射也防止导线接收到的干扰信号传入电路

屏蔽与搭接设计

对于大部分设备而言屏蔽都是必要的特别是随着电路工作的频率日益提高单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求机箱的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之处一般如果在结构设计时没有考虑电磁屏蔽的要求很难将屏蔽效果加到机箱上所以对于现代电子产品设计必须从开始就考虑屏蔽的问题

电磁发射EMI的检验项目有CPVT EMC实验室

①. 传导CE150kHz～108MHz;

②. 断续干扰电压喀呖声150kHz500kHz1.4MHz和30MHz;

③. 干扰功率30MHz～300MHz

④谐波电流2～40次谐波

⑤辐射发射(RE)100k～2.7G)

电磁抗扰度EMS的检验项目有

①. 静电放电抗扰度;

②. 辐射电磁场80MHz～1000 MHz抗扰度;

③. 电快速瞬变/脉冲群抗扰度;

④. 浪涌雷击抗扰度;

⑤. 注入电流150kHz～230MHz抗扰度;

⑥. 电压暂降和短时中断抗扰度

相关名词

1EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰

2EMI电磁干扰度描述电子电气产品在正常工作状态下对外界的干扰EMI又包括传导干扰CEconduction emission和辐射干扰RE(radiation emission)以及谐波harmonic

3EMS电磁抗干扰度描述一电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常工作

EMS又包括静电抗干扰ESD传导抗干扰CS辐射抗干扰RS电快速瞬变脉冲群抗扰度EFT浪涌抗扰度Surge电压暂降抗扰度Voltage DIP and Interrupt等等相关项目

4源,即发射器,EMC设计的基本框架之一.

5耦合,即传输路径.

6接收器,也称接收机.

源(发射器)→传输路径(耦合)→接收器(接收机)

解决方案

板级EMC

板级EMC

·板级EMC设计

·原理图PCB级EMC审查

·EMC 设计规则制定

器件选型

·基于EMC的器件选型

·针对器件进行EMC分析器件选型

·线缆和结构件的选型

系统级EMC

·系统级全面EMC设计

·系统级EMC设计全流程解决方案

EMC综合测试

EMC综合测试

·EMC综合测试

·针对RECEESD等项目的EMC整改

认证

1. 电磁兼容认证申请书格式请参阅中国电磁兼容认证中心申请材料>>

2. 申请认证企业的企业法人营业执照或登记注册证明复印件

3. 产品质量稳定并具备批量生产能力的证明材料

4. 申请企业的质量手册

5. 申请认证产品的生产过程概况一式两份

6. 产品说明书

7. 产品结构说明一式两份

8. 产品电原理图及印刷电路板图

9. 产品电磁兼容关键件一览表一式两份加盖公章

10. 需要时所要求提供的其它有关资料

EMC认证的抽样及判定规则

1在30～50台抽样母体中随机抽取4台样品其中3台样品用于检验1台样品用于企业留存备查母体数大于50台的情况可随机确定50台样品作为抽样母体

2企业从用于检验的3台样品中任意抽取1台样品送指定的EMC试验室进行检验检验结果按比认证执行标准规定的限值加严2dB进行判定

3若单台样品的测量结果满足比认证执行标准规定的限值严2dB的要求则判定样品检验合格

4若单台样品的测量结果不满足认证执行标准所规定限值的要求则判定样品检验不合格

5若单台样品的测量结果满足认证执行标准所规定限值的要求但不满足比认证执行标准规定的限值严2dB的要求企业应将抽取的另2台样品送检测机构进行检验若送检的2台样品的结果均满足认证执行标准所规定限值的要求则判定样品检验合格否则判定样品检验不合格

相关法律法规

The Law on EMC

Classic Portrayal of Justice From 1January 1996 most electrical and electronic products, including all types ofhigh frequency, DC & servo drives and similar control equipment, made andsold in the EC, including imports, have to be:

● So constructed that theydo not cause excessive electromagnetic interference and are not unduly affectedby electromagnetic interference.

● Carry the CE (Communauté Européene) quality assured mark.

In some cases a technical constructionfile must be drawn up and kept available, generally by the manufacturer, or theimporter from a non-Community country.

Failure to comply with these requirements:

●Will mean that thoseelectrical or electronic products may be prohibited from being placed on theCommunity market (18 European Countries), and will be withdrawn if previouslyplaced on the market1

●Could result in penaltiescomprising imprisonment for a term not exceeding 3 months or a fine notexceeding £5,000 or both

EMC认证三个重要规律

1) 规律一EMC费效比关系规律 EMC问题越早考虑越早解决费用越小效果越好

在新产品研发阶段就进行EMC设计比等到产品EMC测试不合格才进行改进费用可以大大节省效率可以大大提高;反之效率就会大大降低费用就会大大增加

2) 规律二高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重

高频信号电流流经电感最小路径当频率较高时一般走线电抗大于电阻连线对高频信号就是电感串联电感引起辐射

3)规律三环路电流频率f越高引起的EMI辐射越严重电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f即减小骚扰电磁波的频率

EMC技术的国家标准

电磁兼容技术的国家标准又称为电磁兼容国标EMC国标

基础类标准

GB/T 4365--1995 电磁兼容术语

GB/T 6113--1995 无线电干扰和抗扰度测量设备规范

GB 3907--83* 工业无线电干扰基本测量方法

GB 4859--84* 电气设备的抗干抗扰度性基本测量方法

GB/T 15658--1995 城市无线电噪声测量方法

通用类标准

GB 8702--88电磁辐射防护规定

GB/T 139261--92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性总论

GB/T 139262--92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性静电放电要求

GB/T 139263--92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性辐射电磁场要求

GB/T 139264--92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性电快速瞬变脉冲群要求

GB/T 14431--93 无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强

产品类

GB 4343--1995 家用和类似用途电动电热器具电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值

GB 4824--1996 工业科学和医疗ISM射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值

GB 68331--86*电子测量仪器电磁兼容性试验规范总则

GB 68332--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 磁场敏感度试验

GB 68333--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 静电放电敏感度试验

GB 68334--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 电源瞬态敏感度试验

GB 68335--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 辐射敏感度试验

GB 68336--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 传导敏感度试验

GB 68337--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 非工作状态磁场干扰试验

GB 68338--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 工作状态磁场干扰试验

GB 68339--87* 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 传导干扰试验

GB 683310--87* 电于测量仪器电磁兼容性试验规范 辐射干扰试验

GB 7343--87* 10kHZ～30MHZ 无源无线电干扰滤波器和抑制元件抑制特性的测量方法

GB 7349--87* 高压架空输电线变电站无线电干扰测量方法

GB 9254--88信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法

GB 9383--1995 声音和电视广播接收机及有关设备传导抗扰度限值及测量方法

GB 13421--92 无线电发射机杂散发射功率电平的限值和测量方法

GB 13836--92* 30MH2～1GH声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件辐射干扰特性允许值和测量方法

GB 13837--1997 声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法

GB/T 13838--92 声音和电视广播接收机及有关设备辐射抗扰度特性允许值和测量方法

GB 13839--92 声音和电视广播接收机及有关设备内部抗扰度允许值和测量方法

GB 14023--92 车辆机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电干扰特性的测量方法及允许值

GB 15540--1995 陆地移动通信设备电磁兼容技术要求和测量方法

GB 15707--1995 高压交流架空送电无线电干扰限值

GB/T15708--1995 交流电气化铁道电力机车运行产生的无线电辐射干扰的测量方法

GB/T15709--1995 交流电气化铁道接触网无线电辐射干扰测量方法

GB 15734--1995 电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法

GB 15949--1995 声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件抗扰度特性限值和测量方法

GB/T 16607--1996 微波炉在1GHz以上的辐射干扰测量方法

B 16787--1997 G 30MHz～1GHz声音和电视信号的电缆分配系统辐射测量方法和限值

GB 16788--1997 30MHz～1GHz声音和电视信号电缆分配系统抗扰度测量方法和限值

GB 6364--86 航空无线电导航台站电磁环境要求

GB 6830--86 电信线路遭受强电线路危险影响的容许值

GB 7432--87* 同轴电缆载波通信系统抗无线电广播和通信干扰的指标

GB 7433--87* 对称电缆载波通信系统抗无线电广播和通信干扰的指标

GB 7434--87* 架空明线载波通信系统抗无线电广播和通信干扰的指标

GB 7495…87 架空电力线路与调幅广播收音台的防护问距

GB 13613--92 对海中远程无线电导航台站电磁环境要求

GB 13614--92 短波无线电测向台站电磁环境要求

GB 13615--92 地球站电磁环境保护要求

GB 13616--92 微波接力站电磁环境保护要求

GB 13617--92 短波无线电收信台站电磁环境要求

GB 13618--92 对空情报雷达站电磁环境防护要求

GB/T13620--92卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方法

EMC连接器

1接口信号连接器建议选用带屏蔽外壳的连接器尤其是高频信号连接器

2连接器的金属外壳应与机壳保持良好的电连续性对于能够360度环绕的连接器 则必须360度环绕连接而且通常连接阻抗要小于1m欧

3滤波连接器对产品EMC 性能往往有很大的帮助但其成本比较高通常在采用板内滤波电缆屏蔽等方法能解决问题的情况下就不采用滤波连接器滤波连接器通常用在一些特殊的情况下如严格的军标要求恶劣工业环境的小批量应用及一些特殊情况 下的运用等(比如结构尺寸限制等)

4屏蔽线的屏蔽层要尽可能与接插件外壳保持360度的连接对于做不到这一点的接 口通常有其他对应的措施来保证接口的EMC性能;