電子產(chǎn)品電磁兼容的重要性與檢測技術(shù)分析

徐煦 黃小凱 陳浪

[摘 要]電磁兼容性能是反映電子產(chǎn)品在電磁環(huán)境下工作的重要指標(biāo)，能夠確保正常工作狀態(tài)的安全性與穩(wěn)定性。本文從產(chǎn)品工作狀態(tài)、使用者人身安全以及國際化標(biāo)準(zhǔn)接軌3個方面探討了電磁兼容的重要性，從靜電放電試驗、快速瞬變電脈沖群試驗、浪涌試驗等3個主要抗擾度檢測方式對電磁兼容檢測技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)不同檢測方式提出了針對性的抑制電磁干擾方法。

[關(guān)鍵詞]電子產(chǎn)品；電磁兼容；檢測技術(shù)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.22.040

[中圖分類號]F273；TN03 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）22-00-03

在現(xiàn)代社會工作與生活中，電子產(chǎn)品已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。而電磁兼容則是電子產(chǎn)品工作狀態(tài)下安全性與穩(wěn)定性的主要性能指標(biāo)之一，只有在確保電磁兼容達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，才能保證電子產(chǎn)品正常工作，使電子產(chǎn)品的質(zhì)量以及技術(shù)性能能夠滿足磁干擾環(huán)境下的要求。

1 電磁兼容的重要性

1.1 保證電子產(chǎn)品的工作狀態(tài)

電磁兼容是電子設(shè)備以及系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能夠按照規(guī)范與要求正常運行，同時對周圍電磁環(huán)境中的其他設(shè)備沒有損害性或者不能忍受的電磁干擾。電磁兼容的要求主要有兩點，首先設(shè)備在工作狀態(tài)下對周圍環(huán)境發(fā)出的電磁干擾信號強(qiáng)度需要在一定的范圍內(nèi)，同時設(shè)備與系統(tǒng)自身對周圍環(huán)境中存在的電磁干擾信號有一定的抵抗性。在電磁干擾的環(huán)境中，電子設(shè)備以及系統(tǒng)的能級降低，電磁敏感度較高，對于電磁干擾信號的抵抗能力下降，導(dǎo)致電子產(chǎn)品無法正常工作，而部分電子元件還可能由于電磁干擾而發(fā)生損壞。所以，提高電子產(chǎn)品的電磁兼容水平，能夠確保電子產(chǎn)品在電磁干擾環(huán)境中保持正常的工作狀態(tài)，同時也可以減少對其他電子設(shè)備以及系統(tǒng)的不良影響。

1.2 保障用戶的人身安全

在人類生活的環(huán)境中，電磁波是無處不在的，對社會的發(fā)展以及人類的生存都有重要的作用。在電磁波的資源開發(fā)利用中，創(chuàng)造了豐富的社會價值與財富，但是也對正常生活造成了一些影響，而電子產(chǎn)品運行過程中會發(fā)出不符合相關(guān)規(guī)定的電磁波，會對日常工作與生活造成嚴(yán)重影響。在日常工作與生活中，常用與常見的電子產(chǎn)品種類較多，其中最為常見的電子產(chǎn)品包括移動電話、固定電話、電視機(jī)、洗衣機(jī)、計算機(jī)、平板電腦和空調(diào)等。這些電子產(chǎn)品已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活中不可或缺的重要組成部分，與現(xiàn)代人日常工作以及生活都保持著密不可分的關(guān)系。在電子產(chǎn)品運行的過程中，電磁波都會與電爆元件等相互作用產(chǎn)生強(qiáng)度較高的干擾電流。如果這些干擾電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常規(guī)定的范圍，則可能引發(fā)電爆元件燃燒甚至爆炸，給電子產(chǎn)品的用戶帶來人身安全方面的危害。同時，電磁能量通過有害的物理化學(xué)反應(yīng)影響機(jī)體的生理效應(yīng)，從而對人體造成不良的影響。所以，電子產(chǎn)品的電磁兼容與檢測，是電子產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。

1.3 實現(xiàn)國際化標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證接軌

在現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及創(chuàng)新環(huán)境中，電子產(chǎn)品的電磁兼容以及檢測技術(shù)已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，電磁兼容性能參數(shù)逐漸成為電子產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)中的重要指標(biāo)。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證也已經(jīng)得到了世界范圍的認(rèn)可，被納入了電子產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及法規(guī)體系。我國在20世紀(jì)末已經(jīng)開始了強(qiáng)制性的電子產(chǎn)品電磁兼容檢測，包括電視機(jī)、顯示器、計算機(jī)以及音響設(shè)備等。而在2002年，強(qiáng)制性電磁兼容檢測以及達(dá)標(biāo)認(rèn)證要求已經(jīng)逐漸擴(kuò)大，加入了低壓電器、安防電子設(shè)備等。所以，不斷深入研究電子產(chǎn)品的電磁兼容，探索相關(guān)的檢測技術(shù)，對于國內(nèi)電子產(chǎn)品市場與國際市場的接軌、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的國際化，都具有不可忽視的推動作用。

2 電子產(chǎn)品的電磁兼容檢測技術(shù)

2.1 靜電放電抗擾度檢測技術(shù)

靜電放電的主要方式有兩種，一種是通過直接接觸完成的接觸放電，一種是通過空氣完成的空氣放電。在實驗過程中使用的電壓需要保持不斷升高的狀態(tài)，從而確定靜電放電故障問題出現(xiàn)的臨界值。在靜電放電試驗中將放電發(fā)生設(shè)備放置在受檢測產(chǎn)品的按鈕、鍵盤以及面板等部件上，檢測試驗的方式選擇單次放電模式。在預(yù)設(shè)定的檢測位置上單次放電次數(shù)需要在10次以上。在該過程中必須明確的是在持續(xù)性單次放電中間，要有一定的間隔時間，理想狀況下的時間間隔設(shè)定為1 S。而在實際的檢測工作中，要求系統(tǒng)本身并不存在工作狀態(tài)故障，所以需要更長的放電時間間隔。靜電放電發(fā)生器的電路如圖1所示。

在靜電放電抗擾度檢測后，對于結(jié)果分析可以分為3個類型，不同類型是通過電子產(chǎn)品在試驗過程中出現(xiàn)性能降低或者功能喪失的程度來劃分的。3個類型包括：第一，干擾條件下發(fā)生電子產(chǎn)品性能降低或功能喪失，在干擾條件消失后能夠自行恢復(fù)，不需要人工控制或者操作完成；第二，干擾條件下發(fā)生電子產(chǎn)品性能降低或功能喪失，在干擾條件消失后需要人工控制或者操作完成工作狀態(tài)恢復(fù)；第三，在干擾條件的影響下，電子產(chǎn)品發(fā)生直接損壞或者數(shù)據(jù)信息消失，故障后果不可逆。實驗等級選擇見表1。

針對靜電放電的影響，可以通過多個角度完成靜電放電控制。在電子產(chǎn)品電力輸入以及輸出的線纜選擇中，要盡量選擇電磁信號以及靜電屏蔽功能較強(qiáng)的屏蔽電纜，同時設(shè)置電纜旁路濾波設(shè)備以及過電壓嵌入式電路設(shè)備。同時，為不能夠安裝設(shè)置濾波設(shè)備且敏感性較強(qiáng)的接口元件增加隔離防護(hù)，同時在相關(guān)電路中增加接地保護(hù)線路，以綜合性抑制方法提高電子產(chǎn)品對靜電放電的抗干擾能力。

2.2 電快速瞬變脈沖群抗擾度檢測技術(shù)

快速瞬變電脈沖群抗擾度測驗是在模擬電磁感應(yīng)負(fù)載斷開過程中，由于開關(guān)接觸點位置的絕緣擊穿以及觸電彈起等因素，在斷開位置出現(xiàn)瞬間狀態(tài)的電脈沖群。在電磁感應(yīng)負(fù)載不斷重復(fù)開閉條件下，電脈沖群會在對應(yīng)的時間間隔情況下反復(fù)發(fā)生，從而了解電子產(chǎn)品在瞬變電脈沖群磁場干擾的環(huán)境下，工作性能是否會受到影響，設(shè)備元件是否會發(fā)生損傷改為“損壞”。這種狀態(tài)下的瞬時態(tài)電脈沖信號的能量一般較低，通常情況下不會直接導(dǎo)致電子產(chǎn)品損壞，而電脈沖群的頻譜寬度較大，可能影響到電子產(chǎn)品以及電氣設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性與可靠性。對于電快速瞬變脈沖群抗擾度測驗的結(jié)果也是以損壞程度為依據(jù)，從是否需要人工恢復(fù)或者損壞可逆性的角度完成3個類型的評價。電子表電快速瞬變脈沖群試驗配置如圖2所示。

在電快速瞬變脈沖群的影響控制方面，主要是通過優(yōu)化電子產(chǎn)品電路設(shè)計實現(xiàn)。在電子產(chǎn)品電路設(shè)計的過程中，需要確保強(qiáng)電線纜與弱電線纜的捆綁具有良好的間隔，盡量避免線纜出現(xiàn)交叉、重疊，同時盡可能分開電磁干擾電路與敏感電路。在電路設(shè)計中可增加電磁信號的吸收設(shè)備與濾波設(shè)備，降低PBC地線系統(tǒng)中的公共阻抗值，確保敏感線路部分與干擾信號源之間有足夠的距離。

2.3 浪涌抗擾度檢測技術(shù)

在進(jìn)行浪涌抗擾度檢測試驗前，需要對浪涌試驗發(fā)生設(shè)備、耦合網(wǎng)絡(luò)以及去耦合網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，在檢查結(jié)束未發(fā)現(xiàn)異常后，再開始確定浪涌檢測次數(shù)以及試驗等級。試驗方式主要是在電源輸入端口提供波形電壓輸入。通常情況下，輸入波形電壓的幅值應(yīng)當(dāng)為1 kV，脈沖寬度的設(shè)定值為50 μs，波形電壓輸入次數(shù)為5次。同時，需要對電源外殼以及電源線包層輸入波形電壓，電壓參數(shù)中的幅值要求為2 kV，脈沖寬度為50 μs，輸入次數(shù)為5次。如果電子產(chǎn)品檢測沒有特殊的要求，浪涌抗擾度檢測的次數(shù)為正極性、負(fù)極性分別5次，浪涌試驗的具體位置為交流電源的端口，分別在0°、90°、180°、270°的相位上輸入浪涌電磁脈沖信號，浪涌試驗的脈沖信號持續(xù)時間間隔需要在1分鐘或者更短的時間內(nèi)。浪涌抗干擾線線耦合電路如圖3所示。

浪涌干擾度的檢測試驗結(jié)果與其他兩種檢測技術(shù)相同，都是將不同的設(shè)備損壞程度分為3個類型。在浪涌電磁干擾的影響控制中，需要選擇將瞬變電吸收設(shè)備與保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)直接并聯(lián)的方式，確保將超過保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)預(yù)設(shè)定電壓閾值的電壓能量分離，保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)不受過電壓的影響。在電子產(chǎn)品電路的設(shè)計中，選擇與電路參數(shù)相符合的壓敏電阻，壓敏電阻的引線長度越短抗浪涌電磁信號的能力就越強(qiáng)。通常情況下，在電路中需要以實際工作電壓的1.2～1.4倍電壓值確定標(biāo)稱電壓的值，在浪涌電磁抑制中需要注意計算峰值以及有效值。

3 結(jié) 語

電磁兼容在電子產(chǎn)品中的重要性不可忽視，與設(shè)備工作的可靠性、穩(wěn)定性、產(chǎn)品工作的安全性、市場接受度以及推廣度等方面都有密切的關(guān)系。在電子產(chǎn)品設(shè)計以及檢測工作中，需要嚴(yán)格檢測電磁兼容性能，通過分析檢測結(jié)果，為設(shè)計提供更可靠、更科學(xué)的優(yōu)化依據(jù)，不斷創(chuàng)新設(shè)計，提高電子設(shè)備的質(zhì)量水平，從而為產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)以及推廣提供持久的動力支持。

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