2022年电子镇流器EMC认证测量与常见不合格项的研究和对策 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 电子镇流器 EMC 认证测量与常见不合格项的分析和计策1 引 言众所周知,荧光灯沟通电子镇流器 含霓虹灯电子变压器等 >其核心部分就是一个 DC/AC 逆变器,它产生2070kHz 的高频功率振荡用以点亮气体放电灯具,由此会带来电磁干扰 ElectromagneticInterference,即 EMI> 和抗干扰 ElectromagneticSusceptibility,即 EMS> 等问题；由于近年来出口市场对此类产品的需求增加,而欧美澳等国家对此类产品均有极严格的一套 EMC 认证要求,因此解决好 EMC 认证就成为厂家 能 否 出 口 的 成 功 因 素 之 一；惋惜的是,由于条件所限,很多厂家都不行能购置价格不菲的 EMC 测试设备,因此对设计人员来说对竂XX 吧 腅 MC 认 证 测 试 的 确 是 个 颇 为 棘 手 的 问 题；本文试图较系统地向读者介绍此类产品的国际认证过程,测试方法和测试体会,并在此基础上提出改进此类 产 品 EMC 特 性 的 如 干 可 行 措 施,以 供 厂 家 设 计 时 参 考；2 电 子 镇 流 器 EMC 认 证 必 须 通 过 的 测 试 工 程表 1 列 出 了 荧 光 灯 电 子 镇 流 器 为 取 得 欧 共 体 的 CE/EMC 认 证 所 必 须 通 过 的 测 试 工 程 ；在表 1 中,测试项 1, 2, 3, 10,11 属于 EMI 特性, 4 9 就属 EMS ；测试项 1,2 为电子镇流器在电源线上发出的传导干扰电压的测试,其中 EN55022 标准是作为全部电子信息技术产品所必需遵守的,ClassB 表示室内电器,电子镇流器是一个电源变换与电子掌握电路,应属于这个范畴；另外它又是一个电力照明灯具,必需同时遵守有关照明灯具的 EN55015 标准；测试项 3 蔢 XX 赜诘缱诱蛄髌鞯绱懦】占浞 淝慷鹊牟馐裕 垂娑 肊 N55015 标准,在 9kHz 30MHz 频段,在直径为 2m 的空间内测试该电子镇流器所发出的磁场,同时应用 EN55022 标准在 30MHz 1GHz 频段及在电磁屏蔽全吸取暗室内测试所发出的电场；但由于设备和场地所限,我们没有进行对磁场的测试；我们只用 GTEM 法对电场作了测试；考虑到此类产品电流较小,所发出的干扰磁场不大,一般无须调整都可以通过,另外用 GTEM 小室法代替电磁屏蔽全吸取暗室测试电场,其等效性已为国际所承认,因此我们这种做法并没有影响其测试的精 确 性 ； 下 面 我 们 将 选 择 送 检 厂 家 最 容 易 出 现 不 合 格 的 那 些 测 试 项 作 一 主 要 介 绍 ；3 传导干扰电压的测试图 1 传导干扰电压测试系统1 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2LISN 简化电路图 1 示出对电子镇流器传导干扰电压测试的系统图 Rohde Schwarz> ；它由配有 IEEE488 总线以及EMI 测试软件包 ES K1 的 PC 机, EMI 接收机 RSHS10> ,二线耦合退耦网络器 ESH3 5Z 以及待测设备组成；其中待测镇流器与 ESH3 5Z 均放入一电磁屏蔽室内,ESH3 5Z 是瑞士 Rohde Schwarz公司生产的一个电源阻抗稳固网络LineImpedanceStabilisationNetworkLISN>的产品,图 2 示出LISN 的简化电路,它的作用就是在输入电源的 L 和 N 端分别对地接入一个 150 电阻,由于高频扼流圈L1,L2 约 250 H>的插入,使得 150 上的 RF 电压均来自待测的电子镇流器,我们可用一个输入阻抗为50 的已校准好的 EMI 测试接收机 ESHS10 或频谱分析仪 >在指定的带宽下对之进行测试；这个 LISN 含有拨动开关可分别测试 L 线和 N 线上的 RF 电压；整个测试是在软件包 ES K1 的掌握下进行的；图 3 表示对一个节能灯电子镇流器的传导干扰电压的测试结果；图中曲线 A 表示 Preview test 时接收机使用准峰值检波得出的测量结果,曲线 B 表示 Preview test 时接收机使用平均值检波得出的另一测量结果,打 X 者和打者分别表示准峰值检波和平均值检波的 Final test 数值；所谓 final test 就是指在曲线 A, B 的基础上各找出 6 个极大值 <这 6 个值均要超出极限线或以一个小于 10dB V 的距离接近极限线）,在每个极大值邻近再扫频一次,一般是扫 6 个点,得出相应 6 个干扰电压值然后求平均,这些平均值就用 X 和来表示,统称为 Final test 点；要判定该产品是否合格,就是看全部 X 点是否在准峰值检波的极限线 即 C 线 >之下以及全部点是否在平均值检波的极限线 即 D 线 >之下,假如这两个条件都满足,我们就认定该产品通过了此项测试；表 2 给出了 EN55015 及 EN55022ClassB 的传导干扰电压极限允 许 值 ；频 率 范 围 扫 频 步 长 接 收 机 中 频 带 宽 平 均 值 检 波 极 限 电 平 准 峰 值 检 波 极 限 电 平0.009MHz0.05MHz 0.1200Hz 无 要 求 110dB V 0.05MHz0.15MHz 0.1200Hz 无 要 求 9080dB V0.15MHz0.5MHz 0.110kHz 5646dB V6656dB V0.5MHz5.0MHz 0.110kHz 46dB V 56dB V 5.0MHz30.0MHz 0.110kHz 50dB V 60dB V 极 限 电 平 随 频 率 对 数 作 线 性 减 小EN55015 频 率 范 围：0.009MHz30.0MHz< 用 于 照 明）EN55022 频 率 范 围：0.15MHz30.0MHz< 用 于 电 子 控 制）表 2EN55015 、 EN55022classB 的传导干扰电压极限答应值2 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 一个节能灯电子镇流器传导干扰电压测试结果需要指出的是极限电平的单位用 dB V 表示,依据 dB V 数 =20LogV V> ,可有 1 V=0dB V ；而60dB V=1mV ；在实际应用中,假如厂家需要调试这一指标,但又缺乏上述仪器,就可自已焊接一个图 2所示的 LISN 电路,把它插入到电网与待测样品之间,然后将 LISN 的 RF 电压输出端接至示波器的 Y 输入轴 留意要并上一个 50 电阻 >,此时会在示波器屏幕上看到一个 50 周近似正弦信号,但其线条比较粗且混有各种不规章的高频电压成份,就在这种情形下我们开头调试待测样品所发出的传导干扰,可挑选加入下双列线各种的抑共制扼EMI的措施: <1）绕制模流圈见图4> 当共模或者接地噪声成为显著时使用它特殊有效；开关型电源包括电子镇流器几乎无一例外地都使用它；它是由同向的双线绕组绕在铁氧体磁芯上形成一个宽带变压器答应大小相等但方向相反的电流无损耗流过由于没有磁通形成>,但却抑制了诸如共模噪声,地噪声等带来的数值不等的反向电流因不平稳的电流在 磁 芯 内 形 成 一 个 扼 流 电 感 > ； 它 另 一 优 点 是 在 正 常 运 用 时 磁 芯 远 离 饱 和 ；<2）LC 差 模 滤 波 器当单纯使用共模滤波仍旧不能解决问题时,就需要再接入差模滤波器 见图 5>,这是一个由电感、电容接成 L 型或 型的低通滤波器用以衰减电源线上传导的 EMI 电压； L 值常取 1mH 20mH ,C 取 47nF 、耐压 为 275VAC 的 安 全 电 容；<3）电 源 输 入 级 滤 波 器对于功率较大 例如大于 50W> 的电子镇流器或开关电源,它们产生的传导干扰会更大,这时就需要接入两级共模扼流圈以及 4 个旁路电容,如图 6 所示形成一个所谓电源输入级滤波器；L1,L2 的数值在几百 H到几十 H 之间,它取决于开关频率以及所要求的衰减量；接地旁路电容 C2,C3 的值将受到对地漏电 流 的 限 制,它 一 般 在 2 2nF 以 下 ,有 些 甚 至 小 到 只 取 几 百 PF；<4）铁 氧 体 磁 珠为了削减电源线上的 RF 干扰,有时可从电路内部想方法消去噪声源,这样会更经济；在一个简洁的开关电源中我们可从电压和电流变化大的角度找出产生EMI 的区域 见图 7>在那里接入适合的磁珠；通常磁珠3 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 是用于排除电路上的高频寄生振荡以及开关级的振铃,用于大电流处较合适；多数的磁珠仅限于 100 阻抗,这使它用在开关电路的低阻线路中特有效；有时它也与电容接成L 型或 型的低通滤波器,但要防止由它而产生新的寄生振荡,同时留意磁珠不要被饱和；图 4 在电源与负载间插入共模扼流圈图 5 差模滤波器图 6 典型的电源输入级滤波器图 7 标出 EMI 干扰源的 SMPS 电路图 8GTEMCell 场强测量系统配置4 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 9 电子镇流器幅射干扰场强测试结果通过以上措施,一般的传导干扰问题都会获得解决；此时在示波器荧屏上会观察一个线条清秀的稳固正弦波 , 这 表 示 RF 干 扰 电 压 已 受 到 有 效 抑 制 , 再 正 式 送 样 检 测 就 能 通 过 ；4 辐 射 干 扰 场 的 测 试图 8 示 出 应 用 GTEMCell 测 试 电 子 镇 流 器 幅 射 电 场 的 系 统 配 置 ； GTEMCell 即GigaHzTransverseElectro MagneticCell ,中文译为频率达到 1G 的横向电磁波小室,它是一个长约10M 的锥形金属密封小室,室内悬挂一块长方形薄金属板,形成一个类似波导管那样可传输 TEM 波的内部空间,在锥形室内的末端壁上置有泡沫全吸取塑料以及 4 块并联的总值为 50 的电阻板,后者与接收机的输入阻抗相匹配,从而实现空间无反射,利用这个小室可以很便利进行对样品发出的幅射干扰场作定量 测 试,并 将 结 果 自 动 转 换 成 OATSOpenAreaTestSystem> 数 据；图 9 示出对一个电子镇流器的 OATS 测试结果,图中曲线 A 指电场的垂直重量,B 指水平重量, C 表示极限曲线；测量时要求 A,B 均不能超过 C；一般来说假如设计时已考虑有相当的屏蔽措施 例如采纳金属外壳>以及已使用相宜的滤波器使传导干扰降下来,那么幅射场干扰的达标是不成问题的；对于 10 几瓦的小功率电子镇流器甚至可采纳塑料外壳；对于个别产品幅射场强特殊大的,应考虑在 didt, dv dt 大的地 方 加 入 D、C、R 缓 冲 吸 收 电 路；表 3 给 出 EN55022ClassB 规 定 的 幅 射 场 强 极 限 值表 3EN55022classB 规 定 的 幅 射 场 强 极 限 值 频 率 范 围 带 宽 准 峰 值 检 波 极 限 电 平30MHz230MHz 120kHz 30dB V/m 距 离 10M 远230MHz1000MHz 120kHz 37dB V/m 距 离 10M 远5 输 入 电 流 谐 波 测 试输入电流谐波测试对厂家获得 EMC 认证同样是重要的；对 25W 以下的电子镇流器一般无须特殊调整就能通过；但对 25W 以上的,因国际标准规定对此类照明灯具须改用 ClassC 要求,这时就需要加入 PFC功 率 因 数 校 正 电 路 才 能 有 可 能 通 过 ； 图 10 示 出 应 用 EMC PARTNER 公 司 出 品 的 谐 波 测 试 仪HARMONICS 1000 对一个 21W 的电子镇流器输入电流谐波重量测试结果；图 10 的上半部表示 2 40次电流谐波测量值；下半部的曲线 A 表示输入 AC 电压波形,曲线 B 表示输入电流波形；此镇流器内含一无源 PFC 电路 见图 11> ,因而使功率因数提高到0.987 ,输入电流也接近为正弦波；5 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 10 输入电流谐波重量测试结图 11 一个含无源 PFC 电路的 28W 电子镇流器对 30W 中功率以上的电子镇流器常采纳独立的有源 PFCIC 例如 TDA4847 , KA7514 , MC34261 ,UC1852 等等；目前有多功能的专用 IC 例如 KA7531 ,ML4830 等,它们集 PFC ,镇流器掌握及驱动器于一体,具有三步热起动,零电压开关,过热爱护,可调光等功能；因而更有利于 EMC 认证的总体通过；在实际调试过程中,假如厂家缺乏仪器,建议采纳以下应变措施：即把一个 1 1W 的电阻串接于输入 L线 上 , 用 示 波 器 观 察 电 阻 两 端 波 形 , 如 果 其 形 状 近 乎 正 弦 波 , 便 表 示 输 入 电 流 谐 波 合 格 ；6抗脉冲干扰EMC与浪涌实验这是电子镇流器的两个常规的抗干扰试验；我们使用PARTNER公司出品的瞬态特性测试仪TRANSIENT1000对样品进行测试；在一般情况下如果电路都接有: <1）LC输入级滤波器；<2）压敏电阻其额定电压为390V或者430V>；<3）开关管耐压Vceo大于500V者；6 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 那么通过这两项测试是没问题的；要留意的是有些厂家喜爱把压敏电阻接在输入级的最前端,有时当浪涌电压来暂时压敏电阻仍来不及导通而让开关管击穿；假如把压敏电阻置于滤波器LC 之后,由于LC 对浪涌 电 压 有 如 干 延 迟 和 衰 减 作 用 , 使 压 敏 电 阻 适 时 地 导 通 , 保 护 了 电 子 镇 流 器 ；7小结以上我们介绍了进行电子镇流器EMC 认证所必需通过的测试工程,并就送检厂家常见的不合格项在测试方法,测试标准,以及不合格的成因和计策方面给出主要描述；以上内容同样适用于开关型电源；7 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页