豆?jié){機(jī)的電磁兼容性研究

竇 慧（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，濟(jì)南 250100）

豆?jié){機(jī)的電磁兼容性研究

竇 慧
（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，濟(jì)南 250100）

針對目前市場主流品牌的豆?jié){機(jī)進(jìn)行全項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)，結(jié)合各國認(rèn)證情況，主要分析了端子騷擾電壓、騷擾功率測試不合格的成因，對比了不同豆?jié){機(jī)內(nèi)部電子線路的差異，對于豆?jié){機(jī)的電磁兼容給出了建議和整改措施。本文可為電磁兼容測試領(lǐng)域人員以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員快速而有針對性的測試和設(shè)計(jì)提供參考。

電磁兼容；豆?jié){機(jī)；發(fā)射；抗擾度；標(biāo)準(zhǔn)

引言

深受中國家庭喜愛的豆?jié){一直是理想的健康飲品，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值，從衛(wèi)生和健康角度出發(fā)，很多家庭多選擇自制豆?jié){。隨著國家對電磁兼容越來越重視，作為長期使用的廚用小家電豆?jié){機(jī)來說，電磁兼容的考核也是越來越受到大家的關(guān)注。從標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、試驗(yàn)、整改幾個(gè)方面對豆?jié){機(jī)的電磁兼容進(jìn)行詳細(xì)說明，有助于生產(chǎn)廠商和設(shè)計(jì)人員對豆?jié){機(jī)電磁兼容的研究，同時(shí)對電磁兼容測試的學(xué)習(xí)者及從業(yè)人員進(jìn)行家用電器的電磁兼容試驗(yàn)也非常有幫助。

1 豆?jié){機(jī)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

目前我國CCC認(rèn)證中對豆?jié){機(jī)只要求進(jìn)行安全方面的試驗(yàn)，檢測依據(jù)為GB 4706.1、GB 4706.19和GB 4706.30， CCC認(rèn)證對于電磁兼容方面沒有要求。豆?jié){機(jī)出口國家一般為日、韓、東南亞等亞洲區(qū)域，歐美等地出口量較少，東南亞國家不需要進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)，其他出口國家均需要進(jìn)行電磁兼容測試。在國內(nèi)豆?jié){機(jī)適用的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)有：GB 4343.1-2009、GB 4343.2-2009、GB 17625.1-2012、GB 17625.2-2007共4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，4個(gè)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和分別對應(yīng)的等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)的對比見下表1。

在上表的標(biāo)準(zhǔn)中，等同采用的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)之間均無差異，在國標(biāo)與現(xiàn)行國際最新標(biāo)準(zhǔn)之間，CISPR 14-1：2005和CISPR 14-1：2011[3]的差異為新版本針對感應(yīng)炊具增加了端子騷擾電壓試驗(yàn)和電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)的低頻頻段要求，對豆?jié){機(jī)不適用，其他國際標(biāo)準(zhǔn)的新舊版本之間并無差別。

表1 豆?jié){機(jī)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

2 豆?jié){機(jī)的電磁兼容性項(xiàng)目

由于我國CCC認(rèn)證對于電磁兼容試驗(yàn)并沒有要求，全國及各省市范圍內(nèi)對于廚房小家電包括豆?jié){機(jī)、電飯煲等器具的監(jiān)督抽查、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測等任務(wù)極少數(shù)會包含電磁兼容試驗(yàn)，而選取的試驗(yàn)項(xiàng)目也一般只包括端子騷擾電壓和騷擾功率2項(xiàng)試驗(yàn)。本著對豆?jié){機(jī)的電磁兼容盡量全面地進(jìn)行評價(jià)，我們對豆?jié){機(jī)適用的包括GB 4343.1-2009、GB 4343.2-2009、GB 17625.1-2012和GB 17625.2-2007共4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的11項(xiàng)試驗(yàn)，其中有項(xiàng)目差異的標(biāo)準(zhǔn)GB 4343.1-2009按照等同采用標(biāo)準(zhǔn)的最新版本進(jìn)行測試。

3 測量結(jié)果

從市場幾大主流品牌進(jìn)行采樣，選取樣品的價(jià)格為500～1 500元之間，容量為1.1～1.3 L，共采樣5臺豆?jié){機(jī)，分別編號1～5號豆?jié){機(jī)。

3.1 發(fā)射試驗(yàn)

在豆?jié){機(jī)的內(nèi)膽內(nèi)注入標(biāo)注的最大容量80 %的自來水進(jìn)行測試，選取最大功率的工作模式下進(jìn)行測試。

1）0.15～30 MHz電源端子騷擾電壓

豆?jié){機(jī)內(nèi)部電子線路、開關(guān)電源、帶碳刷的電機(jī)等工作時(shí)會產(chǎn)生頻譜較寬且連續(xù)分布的電磁騷擾，該項(xiàng)目是家電類產(chǎn)品CCC認(rèn)證規(guī)定的項(xiàng)目，同時(shí)也是在家電產(chǎn)品各種抽查中出問題最多的電磁兼容項(xiàng)目。

電源端子騷擾電壓測量范圍為0.15～30 MHz，具體限值見表2，測試曲線見圖1和圖2。

圖1和圖2的曲線可以看出，5臺豆?jié){機(jī)中只有5號豆?jié){機(jī)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；1號豆?jié){機(jī)次之，只有少數(shù)的頻點(diǎn)（0.570 MHz附近）的AV值超標(biāo)5.35 dB，其他頻點(diǎn)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；另外三臺豆?jié){機(jī)結(jié)果都是超標(biāo)嚴(yán)重。

2）騷擾功率

騷擾功率是家電、電動工具以及AV類產(chǎn)品在認(rèn)證以及抽查時(shí)常見的電磁兼容性測試之一，是較為常見的替代輻射發(fā)射測量的一種手段，具體限值見表3，測試曲線見圖3和圖4。

5臺豆?jié){機(jī)中只有3號豆?jié){機(jī)騷擾功率不合格，QP最大值超限5.99 dB，AV最大值超限1.36 dB。其他4臺豆?jié){機(jī)QP測量值和AV測量值均低于相應(yīng)限值，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，騷擾功率合格。

表2 0.15～30 MHz端子騷擾電壓限值

圖1 5臺豆?jié){機(jī)電源端子騷擾電壓QP曲線（L線）

圖2 5臺豆?jié){機(jī)在電源端子騷擾電壓AV曲線（L線）

3）30 MHz～1 GHz電磁輻射騷擾

電磁輻射騷擾測量范圍為30～1 000 MHz，具體限值見表4。

在3米法電波暗室中測量，經(jīng)過試驗(yàn)，只有3號豆?jié){機(jī)不合格，QP最大值超標(biāo)4.7 dB，QP測量曲線見圖5，其他4個(gè)豆?jié){機(jī)QP最大值均低于限值要求，產(chǎn)品合格。

4）諧波電流和電壓變化、電壓波動和閃爍

5臺豆?jié){機(jī)諧波電流試驗(yàn)及電壓變化、電壓波動和閃爍試驗(yàn)均合格，差異性不大，具體結(jié)果不再贅述。

表3 騷擾功率限值

3.2 抗擾度試驗(yàn)

在豆?jié){機(jī)的內(nèi)膽內(nèi)注入標(biāo)注的最大容量80 %的自來水進(jìn)行測試，選取最大功率的工作模式下進(jìn)行測試。在6個(gè)抗擾度試驗(yàn)中，5臺豆?jié){機(jī)正常工作，無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，均符合標(biāo)準(zhǔn)GB 4343.2-2009要求，差異性不大，具體結(jié)果不再贅述。

圖3 豆?jié){機(jī)騷擾功率QP曲線

圖4 豆?jié){機(jī)騷擾功率AV曲線

表4 CISPR 14-1各版本電磁輻射騷擾限值比較

圖5 3號豆?jié){機(jī)電磁輻射騷擾QP曲線

4 差異分析

4.1 濾波電路

1號豆?jié){機(jī)是在所有試驗(yàn)中唯一一臺全部合格的豆?jié){機(jī)，帶有外置式專門的電磁兼容濾波器，現(xiàn)將1號豆?jié){機(jī)的濾波器電路圖說明如圖6。

其中1為差模抑制模塊，2為共模抑制模塊，3和6為差模電容，7和8為共模電容，5為共模扼流圈，4為泄放電阻。1主要用于濾除由電源線產(chǎn)生的差模干擾信號，2主要用于濾除由電源線產(chǎn)生的共模干擾信號。普通濾波器一般包括3、5、6、7和8，在此基礎(chǔ)上廠家可根據(jù)實(shí)際情況添加其他元件進(jìn)行濾波效果的改善。

共模抑制模塊主要包括共模電感加合適的電容（Y電容），共模電感主要指的共模扼流圈，共模電感相當(dāng)于一個(gè)低通濾波元件，通過衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的，從而以抑制電路中產(chǎn)生的電磁波向外輻射。差模抑制模塊包括至少一個(gè)電容（X電容）和差模線圈。共模電容是線對地短路，利用電容的高頻低阻抗，使得高頻信號短路，而低頻時(shí)電路不受任何影響[6]。

圖6 濾波器電路圖

對于豆?jié){機(jī)這種廚房小家電，目前市面上的成品都是低成本的居多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，主要部件為電機(jī)、溫度傳感器、溫控器和控制電路，普通濾波器的作用已經(jīng)完全可以達(dá)到濾波的作用，對于少數(shù)智能化豆?jié){機(jī)，為了口感和使用便捷性考慮，會增加新的功能，比如帶WIFI功能，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速、刀片等的不同選擇對食材研磨的更仔細(xì)等等，控制電路會越來越復(fù)雜，制造成本增加，人們對傳導(dǎo)及輻射騷擾問題的關(guān)注度會提高，濾波器的設(shè)計(jì)也將會相應(yīng)變得更復(fù)雜。

4.2 豆?jié){機(jī)內(nèi)部電路

在不合格的4臺豆?jié){機(jī)中，5號豆?jié){機(jī)只有在端子騷擾電壓項(xiàng)目中平均值超限值5.35 dB，其他電磁兼容項(xiàng)目上表現(xiàn)優(yōu)異，3號豆?jié){機(jī)有3項(xiàng)發(fā)射類試驗(yàn)不合格，是不合格項(xiàng)目最多的樣品，現(xiàn)對該兩臺樣品進(jìn)行內(nèi)部電路的分析。

比較兩個(gè)豆?jié){機(jī)的內(nèi)部電路，從布局和電路設(shè)計(jì)方面主要區(qū)別包括：

1）5號豆?jié){機(jī)是機(jī)械式按鍵操作，電路板面積較大，電路設(shè)計(jì)較為寬松而有序，各種引線放置在電路板最外側(cè)，減小串?dāng)_；3號豆?jié){機(jī)是觸摸屏操作，電路相對較復(fù)雜，電路板較為緊湊，元器件布局相對密集，顯示/控制排線放置在電路板中間。

2）5號豆?jié){機(jī)電路板上有單獨(dú)較粗的黃色地線與電源、電機(jī)、機(jī)殼之間互相相連，地線與L/N線之間加裝Y電容，且加裝了扼流圈，幾種方式均能有效減小共模干擾信號。3號豆?jié){機(jī)只有電源、電機(jī)、機(jī)殼的地用較粗的線相連，電路板上的感溫元件用非常細(xì)的導(dǎo)線與電機(jī)的地相連，且沒有加裝專門的電磁兼容濾波元器件。

5 整改措施及建議

1）在兩根電源引線上加裝線路濾波器。

2）對于100 MHz以上的騷擾，在線路濾波器與電機(jī)碳刷間的引線上纏繞Ni-Zn鐵氧體磁環(huán)或串入多孔磁珠，引線（L/N）在磁環(huán)上環(huán)繞；對于100 MHz以下的騷擾，縮短電容器件引腳長度。全頻段騷擾電容可考慮使用nF級三端電容或具有較高SRF值的陶瓷電容或云母電容[7，8]。

3）優(yōu)化電路板設(shè)計(jì)，減小電源引線長度以及與電路板接觸面積，走線盡量粗，做好機(jī)殼、電源、電路板之間大地的連接工作[9]。

6 總結(jié)

通過以上試驗(yàn)結(jié)果部分的數(shù)據(jù)整理和原因分析，可以看出目前市面上幾大主流品牌的豆?jié){機(jī)出問題最多的是電源端子騷擾電壓項(xiàng)目，這是廠家省略了濾波電路所導(dǎo)致。而出現(xiàn)這種情況也有它存在的背景，比如在豆?jié){機(jī)的CCC強(qiáng)制認(rèn)證方面缺乏電磁兼容項(xiàng)目的監(jiān)管，豆?jié){機(jī)市場容量越來越飽和，豆?jié){機(jī)用戶心理預(yù)期價(jià)格及制造成本的限制等等。國內(nèi)各大豆?jié){機(jī)廠家已經(jīng)意識到電磁兼容是一個(gè)越來越受到關(guān)注的問題，而且電磁兼容性的承諾也是一個(gè)市場賣點(diǎn)，所以建議生產(chǎn)廠家在豆?jié){機(jī)的濾波電路上加大整改力度。

[1] GB 4343.1-2009,電磁兼容 家用電器、電動工具和類似器具的要求第一部分: 發(fā)射[S].

[2] CISPR 14-1：2009,電磁兼容 家用電器、電動工具和類似器具的要求 第一部分: 發(fā)射[S].

[3] CISPR 14-1：2011,電磁兼容 家用電器、電動工具和類似器具的要求 第一部分: 發(fā)射[S].

[4] 郭遠(yuǎn)東.騷擾功率的測試、不合格原因分析與對策[C].全國可靠性物理學(xué)術(shù)討論會, 2001(04): 172-176.

[5] 李旭輝，徐成岳.豆?jié){機(jī)騷擾電壓和騷擾功率抑制問題的探討[J].家電科技, 2010(09):67-68.

[6] 黃慧珍,徐成岳.電吹風(fēng)騷擾電壓和騷擾功率的抑制措施[J].安全與電磁兼容, 2007(02).

[7] 林淼,黃永福,何光平.帶有刷直流電機(jī)的家電產(chǎn)品騷擾功率應(yīng)對策略[J] .機(jī)電工程, 2016(01): 73-76.

[8]梁淑芬.典型家用電器電磁兼容共性技術(shù)問題研究[D].天津:河北工業(yè)大學(xué), 2002.

[9] 劉曉東,橐曉宇,陸敏華.家用電器和電動工具騷擾分析及電路改善[J].安全與電磁兼容,2004(06):10-12.

竇慧（1984.11），女，工程師，碩士研究生，從事電磁兼容檢測工作。

Research on Electromagnetic Compatibility of Soybean Milk Machine

DOU Hui
(Shandong Institute for Product Quality Inspection, Jinan 250100)

Based on soymilk brands in the current market of the whole items of electromagnetic compatibility test, and combined with national certification, this paper mainly analyzes the causes of terminal harassment voltage and disturbance power failure, compares the differences between the internal electronic circuit of different soybean milk machines, and puts forward the recommendations and corrective measures to soymilk electromagnetic compatibility. This paper can provide a reference for the rapid and targeted testing and design of electromagnetic compatibility testing personnel and product designers.

EMC; soybean milk machine; emission; immunity; standard

TH17

B

1004-7204（2017）01-0031-05