家用電器及類似產(chǎn)品的輻射騷擾及不合格整改方案

陳卉　唐力華　黃友新

【摘要】 GB 4343.1-2018增加了家用電器及類似產(chǎn)品的輻射騷擾測(cè)試新要求，容易出現(xiàn)不合格。本文介紹了新標(biāo)準(zhǔn)下家用電器及類似產(chǎn)品的輻射騷擾測(cè)試要求，并從屏蔽、套磁環(huán)、增加共模扼流圈、陶瓷電容和環(huán)形壓敏電阻等幾個(gè)方面來(lái)介紹家電產(chǎn)品輻射不合格的整改方案，并以掃地機(jī)器人為例來(lái)具體介紹陶瓷電容和環(huán)形壓敏電阻降低輻射騷擾的案例。

【關(guān)鍵詞】 電磁兼容;家用電器;輻射騷擾;整改

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.04.020

Radiated Disturbancetests and Unqualified Rectification Approaches for Household Appliances and Similar Apparatus

Abstract： Radiation disturbancetest for household appliances and similar products is included in GB 4343.1-2018，which iseasy to fail. This article introduces the radiation disturbancetest of household appliances and similar products under the updated standard. Meanwhilethis articleintroduces the approaches to help pass the radiation disturbancetestsuch asshielding，the using of magnetic sleeves，the addition of common mode chokes，ceramic capacitors and ring varistors. In addition，this articletakes the test of the sweeping robot as an example tointroduce the case of reducing radiation disturbance by capacitor and ring varistor.

Key words： electromagnetic compatibility;household appliances;radiated disturbance;rectification

CHEN Hui;TANG Li-hua;HUANG You-xin

（Guangdong testing institute of product quality supervision，Guangzhou 510000，China）

GB 4343.1-2018相對(duì)GB 4343.1-2009變化較大，尤其體現(xiàn)在騷擾功率和輻射騷擾的測(cè)試上。根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，家電產(chǎn)品增加了輻射測(cè)試要求，相對(duì)于騷擾功率只考量樣品電源線及其余附加線等線纜上的輻射騷擾，輻射騷擾需考量產(chǎn)品整體對(duì)外發(fā)射的輻射騷擾，無(wú)疑難度增加不少，更容易出現(xiàn)不合格，這給家電產(chǎn)品的電磁發(fā)射提出了更嚴(yán)苛的要求，使家電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)面臨新的挑戰(zhàn)。

1 GB 4343.1-2018輻射測(cè)試要求的變化

根據(jù)GB 4343.1-2009，輻射騷擾的限值只適用于玩具，因此家電產(chǎn)品沒(méi)有輻射測(cè)試要求。而GB 4343.1-2018相對(duì)GB 4343.1-2009輻射測(cè)試要求變化較大。首先，對(duì)于無(wú)法接入市電的電池供電器具，GB 4343.1-2009沒(méi)有發(fā)射限值的要求，但GB 4343.1-2018明確指出電池供電器具適用于輻射騷擾限值，因此電池供電器具增加了輻射測(cè)試的要求。其次，對(duì)于電網(wǎng)供電器，GB 4343.1-2009只要求產(chǎn)品滿足騷擾功率的限值即可，而GB 4343.1-2018在200MHz-300MHz范圍內(nèi)額外增加了裕量要求，如果產(chǎn)品未能滿足騷擾功率裕量要求就需要進(jìn)一步測(cè)試300MHz-1GHz的輻射電磁騷擾。若產(chǎn)品能滿足裕量要求，并且時(shí)鐘頻率不高于30MHz，那么認(rèn)為產(chǎn)品滿足300MHz-1GHz頻段內(nèi)的發(fā)射要求，對(duì)于時(shí)鐘頻率高于30MHz的產(chǎn)品，仍需進(jìn)行300MHz-1GHz的輻射騷擾測(cè)量。當(dāng)然，也可以根據(jù)客戶要求選擇直接測(cè)試30MHz-1GHz輻射電磁騷擾而無(wú)需再測(cè)試騷擾功率。另外，由于感應(yīng)炊具被納入了GB 4343.1-2018的范圍，因此感應(yīng)炊具也需滿足GB 4343.1-2018的輻射限值要求。由此可見(jiàn)，GB 4343.1-2018給家電產(chǎn)品的輻射測(cè)試帶來(lái)新挑戰(zhàn)，由于質(zhì)量要求的提高和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，輻射測(cè)試不合格成為家電產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證道路上的一大難點(diǎn)。

2 家用電器輻射不合格整改措施

抑制家用電器的輻射騷擾，比較有效的幾種措施是在樣品上增加屏蔽、磁環(huán)、共模扼流圈、陶瓷電容和環(huán)形壓敏電阻。

2.1 屏蔽

輻射騷擾是騷擾在空間上的傳播，屏蔽的原理如圖1所示，騷擾在屏蔽體內(nèi)會(huì)多次反射和吸收，這個(gè)過(guò)程使得電磁能量從屏蔽材料表面向內(nèi)發(fā)生指數(shù)型衰減，即趨膚效應(yīng)。有效的電磁屏蔽效果要求導(dǎo)體屏蔽層厚度接近其趨膚深度，而電導(dǎo)率越高的材料趨膚深度越小，因此對(duì)于高頻電磁場(chǎng)一般需采用高電導(dǎo)率的材料制作屏蔽罩來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的屏蔽。屏蔽是抑制輻射騷擾最直接有效的方法，但缺點(diǎn)是成本較高，因此該整改措施使用率不高。

2.2 磁環(huán)

磁環(huán)作為一種簡(jiǎn)單實(shí)用的抗干擾抑制器件廣泛應(yīng)用在電磁兼容領(lǐng)域，其作用相當(dāng)于低頻濾波器，對(duì)低頻段有用信號(hào)的傳輸幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)高頻噪聲可以起到很好的抑制作用。一般磁環(huán)的磁導(dǎo)率越高，抑制頻率越低，體積越大，抑制效果越好[2]，體積一定時(shí)，形狀細(xì)長(zhǎng)的比形狀短粗的抑制效果好。根據(jù)騷擾的電磁特性，選擇合適材料與尺寸的磁環(huán)并以合適的方式纏繞在線纜上，是用來(lái)解決電磁騷擾較常用的整改措施。

2.3 共模扼流圈

由家用電器產(chǎn)生的輻射騷擾一般屬于高頻共模騷擾，在產(chǎn)生共模干擾的信號(hào)線上加上共模扼流圈對(duì)騷擾的抑制可以起到很好的效果。由于共模扼流圈上的兩個(gè)線圈繞制方向相反，當(dāng)差模信號(hào)通過(guò)時(shí)，磁通方向相反因而相互抵消，而共模信號(hào)通過(guò)時(shí)磁環(huán)中磁通方向相同相互疊加而呈現(xiàn)高阻抗特性，從而在差模信號(hào)不受影響的前提下對(duì)共模信號(hào)產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制效果，從而降低家電產(chǎn)品產(chǎn)生的高頻騷擾。

2.4 電容

電容是基本的濾波元件，作為旁路器件運(yùn)用在低通濾波器中，其阻抗隨頻率升高而降低，能將高頻噪聲旁路掉，從而達(dá)到通低頻阻高頻的作用。電磁兼容使用的電容要求諧振頻率盡量高[1]，提高諧振頻率的方法有兩個(gè)，一是盡量縮短引線的長(zhǎng)度，二是選用電感較小的種類，從這個(gè)角度考慮，陶瓷電容是較好的選擇[1]。

2.5 環(huán)形壓敏電阻

環(huán)形壓敏電阻是一種半導(dǎo)體電阻器，其電阻值隨電壓增大而降低。對(duì)于含有電機(jī)的家用電器，用感性負(fù)載來(lái)模擬電刷和換向器的換向過(guò)程，將環(huán)形壓敏電阻器套裝在電樞轉(zhuǎn)軸上，其原理如圖2所示。電機(jī)因換向過(guò)程產(chǎn)生急劇增大的電壓從而引起電火花，而環(huán)形壓敏電阻因電壓升高電阻降低導(dǎo)通線路將線圈積累的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為自身的熱能，避免了電火花的產(chǎn)生從而消除了高頻噪聲。因此成為家電產(chǎn)品常用的整改方法。

3 家用電器輻射不合格整改案例

以掃地機(jī)器人為例，掃地機(jī)器人在掃地模式下屬于電池供電器具，按照GB 4343.1-2018的要求必須測(cè)試輻射電磁騷擾。掃地機(jī)器人內(nèi)部組裝有多個(gè)的微直流電機(jī)，由于電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向片之間極易產(chǎn)生電火花引起高頻電噪聲使得輻射項(xiàng)目測(cè)試不合格。此時(shí)可以嘗試用瓷片電容與直流電機(jī)并聯(lián)，為高頻騷擾提供一個(gè)阻抗較低的通路從而將噪聲旁路掉。進(jìn)一步的降低輻射騷擾還可以用裝有環(huán)形壓敏電阻的電機(jī)來(lái)替代普通電機(jī)一般會(huì)取的很好的輻射抑制效果。

以下是某品牌掃地機(jī)器人在結(jié)合采用瓷片電容和環(huán)形壓敏電阻來(lái)整改輻射不合格的案例。在100～200 MHz頻段內(nèi)對(duì)最高點(diǎn)進(jìn)行終測(cè)讀點(diǎn)，此范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值為40 dBμV/m。以水平方向的測(cè)試結(jié)果為例，整改前樣品在159.924 MHz頻點(diǎn)上的QP值高達(dá)48.89 dBμV/m，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值8.89 dBμV/m。加上瓷片電容后，161.3 MHz頻點(diǎn)上的QP值為45.65 dBμV/m，相對(duì)整改前降低了3 dBμV/m以上，但仍超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值5.65 dBμV/m。此時(shí)進(jìn)一步將電機(jī)換成組裝有環(huán)形壓敏電阻的電機(jī)后，輻射騷擾降到了限值以下，在162.012 MHz頻點(diǎn)上的QP值降到35.82 dBμV/m，相對(duì)之前降低了將近10 dBμV/m，取得顯著效果。由此可見(jiàn)環(huán)形壓敏電阻和瓷片電容都能降低輻射騷擾得到了有效的抑制。

4 總結(jié)

新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家用電器及類似產(chǎn)品的輻射騷擾提出了新要求，更易發(fā)生不合格，增加屏蔽罩、磁環(huán)、共模扼流圈、陶瓷電容和環(huán)形壓敏電阻是家電輻射不合格整改的幾個(gè)有效舉措。

圖3 （a）整改前樣品水平方向輻射騷擾測(cè)試掃描數(shù)據(jù);（b）加瓷片電容后樣品水平方向輻射騷擾測(cè)試掃描數(shù)據(jù);（c）加瓷片電容基礎(chǔ)上更換裝有環(huán)形壓敏電阻的電機(jī)后樣品水平方向輻射騷擾測(cè)試掃描數(shù)據(jù);（d）各掃描曲線最高點(diǎn)終測(cè)讀點(diǎn)數(shù)據(jù)

【參考文獻(xiàn)】

[1]??? 張嵐，宋賀，趙桂瑾.直流電機(jī)的電磁干擾問(wèn)題及其抑制[J].科技資訊，2010（6）：131+133.

[2]??? 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的電磁兼容要求 第1部分：發(fā)射：GB 4343.1-2018[S].

【作者簡(jiǎn)介】

陳卉（1993-），女，碩士，研究方向?yàn)殡姶偶嫒輽z測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)研究。