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傳導發射(CE),一種常被稱作傳導干擾的電磁現象,是指電子、電氣裝置或體系內產生的電壓或電流通過導線,如信號線、供電線或接地線向外傳播,并因此變成其他同類裝置或體系的潛在干擾源。實際上,幾乎任何帶有電源線的設備都需面對傳導發射測試的問題。
傳導發射通常以干擾電壓或干擾電流的上限值作為衡量指標,重點關注的頻段為150千赫茲至30兆赫茲。傳導發射測試的關鍵在于評估電子、電氣設備或系統在常規運行狀態下,其通過線路傳播出去的電壓電流干擾對其它設備的影響程度,即檢測這些干擾是否超出預設的標準限制值。如同輻射發射測試,傳導發射測試的結果也需要將實際測量值與限定值進行對比:若測量值未超出限值,則判定為合格(PASS),否則視為不合格(FAIL)。這樣的評判標準旨在確保在公用電網中共存的設備能免受傳導發射干擾的影響。
Tip:不同類型的產品可能有不同的限值,具體數值要結合我們講過的產品專用標準或產品類標準來查找確定哦~
上篇我們已經講過測量接收機,一起回顧一下,測量接收機是EMI測試中最常用的基本測試儀器,儀器類型包括準峰值測量接收機、峰值測量接收機、平均值測量接收機和均方根值測量接收機。測量接收機的幾個重要指標分別是:6dB處的帶寬、充電時間常數、放電時間常數、臨界阻尼指示器的機械時間常數、過載系數。
對于準峰值測量接收機(包含測試控制系統和計算機軟件),要求特性如下
線性阻抗穩定網絡LISN(Line Impedance Stabilization Network)也叫做人工電源網絡AMN(Artificial MainsNetwork),LISN是一種耦合去耦電路,
主要有以下作用:
對于低頻信號,LISN的電感表現為低阻抗,電容表現為高阻抗,所以信號經過LISN基本不衰減,電源可以經LISN輸送到開關型變換器;而對于高頻信號,LISN的電感表現為高阻抗,電容可以視為短路,所以LISN阻止了高頻噪聲在EUT和電網之間的傳送。連接測量接收機時,儀器內部標準阻抗為50Ω,共模和差模干擾電流將從該50Ω阻抗上流過,此時,LISN起到了為共模和差模干擾電流在所需測量的頻段提供了一個固定阻抗(50Ω)的作用,而50Ω電阻上的電壓就是傳導騷擾電壓。
EUT產生的干擾電流包括兩種模態:差模電流從火線流出到中線,共模電流經過火線和中線到地線;因此,火線和中線中的差模信號的幅值相同,相位相反,而共模信號是幅值和相位都相同。在總的傳導干擾信號中,設備中的共模和差模噪聲具備不同的特性,濾波器的設計方法也由此各不相同,必須被分別抑制。然而這個線性阻抗穩定網絡只能測量電源線上總的傳導干擾,并不能測出其中的共模和差模分量。因此,在實際的傳導發射測試中,依具體的測試結果及顯示要求的不同,可以對這個基礎的線性阻抗穩定網絡進行處理,得到改進的線性阻抗穩定網絡。
另外使用LISN測量傳導干擾需特別注意過載問題,EUT因開關或瞬時斷電會引起瞬態尖峰,其幅度遠遠超過接收機的電壓測量范圍,很容易損壞接收設備,由于測試接收機的價格不菲,因此需在接收設備前端加過載保護衰減器,并且最好在EUT通電、調試好之后再接上測試設備。
使用LISN測量尖峰干擾信號時,因為尖峰干擾電壓的幅度較大,如AC220V電源線的開關動作產生的瞬態電壓尖峰可能達到近400V。而尖峰信號通常在開關、繼電器閉合瞬間出現,屬于瞬態干擾,故測量過程中要不斷做開關動作,通過具有一定帶寬的帶存儲功能的示波器捕捉和測量,使其最大值與規定限值進行比較。
標準中規定A頻段 (9~150kHz) 和B頻段 (150k~30MHz) 分別使用50?|50μH+5? 和 50?|50μH兩種V型網絡。
LISN的主要指標包括:頻率范圍;阻抗;分壓系數;相角;隔離度等。具體產品舉例如下:廣州醫療器械檢驗所設備類型:
用的羅德與施瓦茨的ENV216型號,實物圖如下:
ENV216的特點:
ENV216的優點:
電流探頭的應用十分廣泛,主要是利用流經導體的電流會在周圍產生磁場,該磁場會被另一線圈感應這一互感原理制造的,電流探頭把磁場轉化成相應的電壓信號,和示波器配合,通過電流探頭轉換系數將接收到的電壓轉換為電流,即可得到不同頻率上干擾電流的幅度值。計算公式如下:
I=U+ F
式中:I為干擾電流,單位為dBuA;U為端口電壓,單位為dBuV;F為電流探頭轉換系數,單位為dB/Ω。
電流探頭分成AC電流探頭和AC/DC 電流探頭,AC 電流探頭常見的是無源探頭,成本低,但不能處理直流分量;AC/DC 電流探頭通常是有源探頭,分為低頻探頭和高頻探頭,低頻探頭常見的帶寬在幾百KHZ 以下,高頻探頭帶寬一般在幾MHZ 以上。
電流探頭重要指標主要有以下幾類,購買時也可參考:
1.精度:是指電流到電壓轉換的精度。拿 AC/DC 電流嵌為例,一般開環系統的精度比較差一點,典型值在3%左右;閉環系統的精度比較高,典型值在1%左右。
2.帶寬:所有探頭都有帶寬。探頭的帶寬是指探頭響應導致輸出幅度下降到70.7%(-3dB)的頻率,關于-3dB我們上一篇剛剛介紹過哦。
為精確地測量上升時間和下降時間,我們使用的測量系統必需使用擁有充足帶寬的探頭,可以保持構成波形上升時間和下降時間的高頻率成份。比如使用測量系統的上升時間時,系統的上升時間一般應該比要測量的上升時間快4-5倍。
補充知識:在幅度測量中,隨著正弦波頻率接近帶寬極限,正弦波的幅度會變得日益衰減。在帶寬極限上,正弦波的幅度會作為實際幅度的70.7% 進行測量。因此,為實現最大的幅度測量精度,必需選擇帶寬比計劃測量的最高頻率波形高幾倍的示波器和探頭。這同樣適用于測量波形上升時間和下降時間。波形轉換沿(如脈沖和方形波邊沿)是由高頻成分組成的。帶寬極限使這些高頻成分發生衰減,導致顯示的轉換慢于實際轉換速度。
3.插入損耗:插入阻抗是從電流探頭的線圈(二級)轉換到被測的攜帶電流的導線中的阻抗。插入損耗是指在發射機和接收機之間,引入其他器件導致的信號衰減量,通常用dB單位表示。插入損耗的表達公式如下:
插入損耗(Insertion Loss)=20lg(Ur/Ut)
Ut為發射信號,Ur為接收信號。
2.電壓探頭
在不能使用LISN時會考慮使用電壓探頭,電壓探頭主要由隔直流電容器和一個電阻器組成,使線路和地之間的阻抗至少為1.5kΩ。且應保證電容器或其他任何保護測量接收機抵御危險電流的裝置對測量結果的影響小于1dB。
3.屏蔽室
屏蔽室是專門設計的對射頻能量起到衰減作用的封閉房間,屏蔽室可以提供符合試驗要求的電磁環境,暫時可以先這么理解,后面也會用具體篇章來詳細介紹屏蔽室。
4. 模擬手(選用)
為了模擬使用者手的感應,當手持式設備進行電源端子騷擾電壓測量時,需要用到模擬手,非手持式設備無需用到。
模擬手是一個規定尺寸的金屬箔(帶),它按規定的方式放在或纏繞在設備上通常被使用者接觸的部分,一般采用銅箔,厚度為0.05mm,寬度為60mm,長度為150mm-200mm,金屬箔按照規定的方式借助一個RC組件連到測量系統的參考點,該組件由一個個C=220pF±20%的電容串聯一個510Ω±10%的電阻組成,模擬人體的RF阻抗。
使用模擬手的一般原則是:無論手柄是固定的還是可拆卸的,金屬箔應包裹EUT所有的手柄(每個手柄使用一個金屬箔)。
當EUT罩殼全部為金屬時,不需要金屬箔,RC單元的M端直接接到設備殼體上;當EUT罩殼為絕緣材料時,金屬箔應圍繞手柄包裹。
臺式設備試驗布置圖如下
EUT應放在距離地面80~90cm高的非導電桌上:
落地式設備試驗布置圖如下:
落地式設備距離LISN80cm,EUT與輔助設備放置在距離GRP0.1m的非導電桌上。
還是以醫療器械某輸注泵設備為例,與輻射發射類似,先對EUT進行分組分類,因為不同組別和類別的限值會不同。
5.1 設備的分組
1組:本為發揮自身功能的需要而有意產生和(或)使用傳導耦合射頻能量的所有工科醫設備。
2組:為材料處理而有意產生和(或)使用電磁輻射射頻能量的所有工科醫設備。
大多數類型的設備和系統僅為其內部功能需要而產生或使用RF能量,因此屬于1組,如心電圖和心磁圖設備和系統,腦電圖和腦磁圖設備和系統等,另外一些預期以非RF電磁形式傳遞能量給患者的設備和系統也屬于1組設備,如醫療成像設備和系統——X射線診斷系統、CT系統、超聲診斷系統等;治療設備和系統——超聲治療系統,輸液泵、呼吸機等;只有少數系統和設備是施加RF能量給材料(患者)的,屬于2組設備,常見的有磁共振成像系統、透熱療法設備、熱療設備和高頻手術系統等。
A類:非家用和不直接連接到住宅低壓供電網設施中使用的設備。
B類:家用和直接連接到住宅低壓供電網設施中使用的設備。
5.3 結合廣州所檢驗某輸注泵類產品報告來學習,首先是試驗日期、溫濕度、大氣壓力等環境因素填寫,確保電磁環境和機械環境滿足試驗要求
其次試驗依據YY0505、GB4824-2013,按照我上面所講設備分組分類,劃分為1組(本為發揮自身功能的需要而有意產生和(或)使用傳導耦合射頻能量的所有工科醫設備)A類(非家用和不直接連接到住宅低壓供電網設施中使用的設備),
試驗場地選擇在電磁屏蔽室進行,GB4824-2013規定
輸注泵類產品為1組A類設備且輸入功率<20kVA,由6.2.1.2可知在9kHz—150kHz時無適用限值,即不進行此頻段測試;由表2我們可知在0.15MHz—0.50MHz準峰值限值為79dB(μV),平均值限值為66 dB(μV);在0.50MHz—30MHz準峰值限值為73dB(μV),平均值限值為60 dB(μV)。
繼續看報告:
只進行了電源端口測試:由上圖及測試表格可知電源端口L&N在不同頻率段的測量值都在相應的限值范圍內,故該產品傳導發射測試合格。
廣州所是如何布置試驗的呢:
連接圖如下:
實物布置圖如下:
發布日期: 2024-07-22
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