深度理论分析之EMC标准

前言：为了确保设备和各个单元必须满足的电磁兼容工作特性，国际有关机构、各国政府和军事部门以及其它相关组织制定了一系列的电磁兼容标准，标准对设备电磁骚扰发射和电磁抗扰度作出了规定和限制。电磁兼容标准是进行电磁兼容性设计的指导性文件，也是电磁兼容性实验的依据，因为试验项目、测试方法和极限值等都是标准给定的。

一、 国际上关于EMC标准的主要组织

①IEC为国际电工委员会，其下面有两个平等的组织制定EMC标准：CISPR&TC77

②CENELEC：由欧共体委员会授权制定的欧洲标准

③FCC：美国联邦通信委员会，主要制定民用标准

④MIL-STD：为美国军用标准

⑥VDE：德国的电气工程协会，是世界上最早建立电磁兼容标准的组织之一

⑦VCCI：为日本的干扰自愿控制委员会，是民间机制，其标准与CISPR&IEC标准一致；

我国的EMC标准化工作是在国家技术监督局的领导下进行的，国内标准是以GB、GB/T开头。我国的EMC标准主要引用绝大多数是引用的国际标准（主要是CISPR和IEC标准）。

需要注意的是，世界上绝大多数的标准都是采用的CISPR和IEC标准。

二、EMC标准拟定的理论基础

MC标准的主要内容之一就是规定了电磁骚扰和电磁抗扰度的极限值，极限值在理论上应该满足上图的所示的原则。EMI 和 EMS 是相互对立的两个方面，上图说明。

设备的 EMI 极限值与 EMS 极限值之间应该留有足够的余量（IM），即设备 EMI 发射要小于其抗扰度 （EMS），这样设备才有足够的抗干扰能力。另一方面，设备的 EMI、EMS 实测值应该与极限值之间有足够的余量。比如在 EN300 386 标准中，辐射发 射的极限值（EMI Limit）为 40dBuV/m，而辐射抗扰度极限值为 130dBuV。 由此可见，EMI、EMS 极限值之间余量的重要性。

三、电磁兼容标准的分类

电磁兼容标准可以分为：基础标准、通用标准、产品类标准和专用标准。

基础标准是制订其他 EMC 标准的基础，它描述了 EMC 现象，规定了电磁骚 扰发射和抗扰度的测试方法、测试设备和布置，同时定义了试验等级和性能判 据，但并不涉及到具体的产品。例如： IEC61000－X－X 系列标准。

产品类标准和专用标准是针对某种产品系列和专用产品的 EMC测试而制订 的。它往往引用了基础标准的内容，同时根据产品的特殊性对测试作出更加详 细的规定。对于骚扰发射测试，它规定了产品的骚扰发射限值。对于抗扰度试 验，它规定了产品应该达到的试验等级和性能判据。如：

CISPR11 EN55011:ISM 工科医设备的发射要求

CISPR22 EN55022:ITE 信息技术设备的发射要求

CISPR24 EN55024:ITE 信息技术设备的抗扰性要求

GB6833 电子测量仪器电磁兼容试验规范

通常专用的产品 EMC 标准包含在某种特定产品的一般用途标准中，而不形成 单独的 EMC 标准。例如：计算机：GB9813－88：微型数字电子计算机通用 技术条件其中包括电磁兼容检测项目，要求按 GB6833.2～GB6833.6、 GB9254 进行。

通用标准是按照产品使用的环境来分类的，例如欧洲标准中分类是按下表进行 的。通用标准规定了设备应该在哪些端口作发射和抗扰度试验，包括设备的交、 直流电源端口、信号和数据线端口、机壳、接地点等，同时也规定了可以依据 的基础标准。

如：

EN50082-1：居民区、商业区和轻工业区环境抗扰度通用标准

EN50082-2：工业区环境抗扰度通用标准

EN50081-1：居民区、商业区和轻工业区环境发射通用标准

EN50081-2：工业环境的发射通用标准

产品的电磁兼容标准遵循的原则：

产品依照标准的原则依照如此的顺序：专用产品类标准→产品类标准→通用标准；

即一个产品如果有专用产品类标准，则他的 EMC 性能应该满足专用产品类标 准的要求；如果没有，则应该采用产品类标准进行 EMC 试验，如果没有产品 类标准，则用通用标准进行 EMC 试验，以此类推。

四、EMC的测试项目

电磁兼容测试是根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是 否达到标准要求。产品在定型和进入市场之前 EMC 性能必须达到标准要求

EMC 测量主要分两大类：

电磁干扰 EMI（Electromagnetic Interference）测试

电磁抗扰性 EMS （Electromagnetic Susceptibility）测试。

1、 电磁发射

① 辐射发射RE（Radiated Emission）

测试通过空间传播的电磁能量。

② 传导发射CE（ Conducted Emission）

测试沿电源线、控制线或信号线传播的电磁能量。

2、 抗扰性EMS

① 辐射敏感度试验RS（Radiated Susceptibility）：

测试被试设备对空间电磁骚扰的抗扰性。

② 工频 磁场辐射敏感度试验PMS （Power frequency magnetic susceptibility）

检验电子电气产品对工频磁场的抗扰性。

③ 射频场感应的传导敏感度CS （Conducted susceptibility）

测试被试设备对沿电源线、控制线或信号线传输的电磁能量的敏感度。

④ 电快速瞬态脉冲群抗扰度EFT /B（Electrical fast transient burst）

模拟对电感性负载的切换（如继电器、接触器）；对高压开关的切换（如真空 开关、六氟化硫）设备的干扰。放电波形为 5ns/50ns（上升沿 5ns，半波时 间 50ns）的脉冲串，脉冲串持续时间 15ms，脉冲周期为 300ms。特点是上 升时间快、持续时间短、能量低，但有较高的重复频率。

⑤ 浪涌抗扰度SURGE

模拟电网中的故障；雷击（直接或间接）对设备的干扰，，电网中的开关操作。 放电波形为开路电压 1.2us/50us、短路电流 8us/20us 的脉冲。 特点是上升 时间慢（相对 EFT/B）、持续时间较长、能量大。

⑥ 电压跌落与中断抗扰度DIP/interruption

模拟由低压、中压或高压网络中的故障所造成（短路或接地故障）的电压瞬时跌落和中断；以及由连接到电网的负荷连续变化引起的电压变化。

⑦ 电力线感应/接触（Power induction/contact）

模拟室外信号线与电力线距离过近或接触故障。

⑧ 静电放电抗扰度ESD（Electrostatic discharge）

模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放电。

五、EMC测试结果的评价

对 EMI 测试结果以是否达到某个限制要求为准则；对于 EMS 试验，其性能判 据可分为四个等级：

A 级：试验中性能指标正常；

B 级：试验中性能暂时降低，功能不丧失，试验后能自行恢复；

C 级：功能允许丧失，但能自恢复，或操作者干预后能恢复；

R 级：除保护元件外，不允许出现因设备（元件）或软件损坏或数据丢失而造 成不能恢复的功能丧失或性能降低。

六、产品EMC设计的重要性

产品的 EMC 设计是保证产品的 EMC 性能，而产品的 EMC 性能的好坏直接 涉及到电子产品的市场准入；随着电子设备的大量运用，各国都感觉到产品 EMC 性能的重要性，纷纷从法规上提出对进入本国市场的电子产品的 EMC 要求，如：

欧共体--89/336/EEC DIRECTIVE------明确要求产品必须符合欧共体有 关 EMC 标准要求，否则不得在欧共体市场销售。违者将可能受到罚金及 市场禁入的惩罚。

美国则要求进入本国的通信产品必须符合 FCC PART15 与 68 的要求；

韩国则要求通信产品必须符合 EMC 要求，否则不发给入网证。

中国家电产品已强制执行 EMC 标准；通信电源产品 2001 年 10 月已开 始执行 EMC 标准，而公司部分产品开发受此影响，进度推迟。

另外产品的 EMC 性能好坏，还关系到产品的稳定性，影响客户满意度；主要 表现在：

① 产品 EMC 设计考虑不周易引起内部串扰，影响产品稳定性；

② 抗外部干扰能力差，工作难稳定；

③ 产生干扰会引起客户投诉。

最后产品的 EMC 性能好坏还与产品的竞争力密切相关。相同的产品有还是没 有通过 CE 认证在市场竞争中常常可以起到决定性的作用。

所以我们为了参与国际竞争，成为国际化的大公司就必须进行产品的 EMC 设 计，解决产品的 EMC 问题。

七、产品的认证

产品通过特定的测试流程，表明产品符合相应政策、法令、法规的过程，称产 品认证。以 CE 认证为例，简述产品认证的基本流程如下：

① 产品 EMC、安规性能达到标准要求；

②提出认证要求，联系认证公司（Competent Body）进行认证测试（自我 宣称方式不需要该步骤）；

③ 认证公司给出认证证书（COC）、报告；

签署符合性声明（Declaration of Conformity，由专业实验室负责）；

④在产品上贴上 CE 标志；

任何产品都要经过测试，发表 DOC 声明，加贴 CE 标记才能最后进入欧洲市 场。其他国家的产品认证过程也与此相似。CE 标记如下图所示，可按比例缩 放。