淺談EMC測試要求分類

EMC測試要求根據產品用途分為3大類：即軍用類、工商環(huán)境使用類、民用及居住區(qū)環(huán)境使用類。后兩者的測試項目、要求、方法等均較一致，差異在于對指標要求上。軍用類，因其使用特殊性與后2類有較大差異。此外，航空、船舶設備也因其使用特殊性，除了同軍用設備一樣有較高要求外，還有國際通用的標準規(guī)范。基于市場上銷售的交流穩(wěn)壓電源的使用條件，本文重點說明后2類。

鑒于社會上對EMC問題日益關注，涉及的專業(yè)與產品很多，IEC已將EMC要求作為IEC的基礎標準來對待。這就是著名的IEC61000系列標準。該標準在國際上已視為與安全標準同等重要的通用標準。其中之一的IEC61000－4《測試技術》是指導有關EMC測試的基礎標準。由于EMC技術是一門復雜的、涉及多門學科的、不斷發(fā)展的新技術，有關EMC測試項目、要求、方法也在不斷修訂、完善。因此，IEC61000－4中許多項目仍未正式發(fā)布，還處于草案之中。為了便于讀者了解這方面知識，我們對涉及交流穩(wěn)壓電源的項目作一介紹，對于有關國家標準采用的IEC項目則重點介紹。

IEC61000－4，全名為《Electro magnetic Compatibility for Electrical and Electronic Equipment，Part4:Testing and Measurement Techniques》，即《電氣和電子設備的電磁兼容性第4部分：測試技術》。其中列舉11個測試項目。與交流穩(wěn)壓電源標準SJ/T10541－94有關的項目與要求介紹如下：

IEC61000－4－4：Electrical Fast Transients（Burst） Immunity Test（電快速瞬變脈沖群），SJ/T10541－94與SJ/T10542－94采用了該標準。該項目的目的在于驗證設備在承受切換瞬變（感性負載中斷、繼電器觸點跳開等）產生的各種瞬時干擾時的抗干擾性能。其試驗嚴酷度等級（在電源輸入端上的干擾發(fā)生器（50Ω內阻）開路輸出試驗電壓）分別為1級，0.5kV；2級，1kV；3級，2kV；4級4kV。

IEC61000－4－5Surge Transients Immunity Test（電涌或浪涌）。該項內容暫時處于草案之中。與此相關的可參考著名的IEC801－5及美國標準IEEEstd5871980《IEEE Guide for Surge Voltages in Low－Voltage ACPower ircuits》（IEEE導則：低壓交流電力電路內的電涌）。電子行業(yè)標準SJ/T10541－94及SJ/T10542－94引用了該方面的部分內容。該項目的目的是驗證設備在承受由電力切換、雷電產生的高能電涌時的抗干擾性能。其嚴酷度等級的劃分同上，但干擾發(fā)生器的輸出阻抗為2Ω，而前者為50Ω。干擾發(fā)生器輸出分開路電壓波1.2×50μs（對高阻負載）與短路（放電）電流波8×20μs（對低阻負載）兩類。類似測試要求在許多電工電子產品標準中都已列出。

除此之外，國際上還有采用高頻尖峰噪聲敏感度測試。特別是日本，這項測試很普遍。美國軍用標準MILSTD461、462采用類似項目，但要求使用的噪聲模擬發(fā)生器的功率遠大于前者。國內也有類似標準，如GB4859－84中的50kHz～100MHz電源線傳導敏感度測試；GJB151－86，GJB152－86中的CS06項目，噪聲為矩形脈沖波。此外，GB6162－85（參照采用IEC255－4）則采用衰減振蕩波。

SJ/T10541－94與SJ/T10542－94建議對這兩種方式任意選擇其中之一。該項目的目的同IEC61000－4－4。矩形脈沖波的特點是快速上升及低重復率，衰減振蕩波的特點是高幅值、低能量。對含有數字電路的產品，用矩形脈沖波較能說明對干擾的敏感程度。

電磁干擾方面的項目有工頻諧波限制要求、傳導干擾與輻射干擾限制要求。SJ/Z9029.2－87（等效采用IEC555－2－1982）規(guī)定了設備在低壓供電系統(tǒng)中產生的諧波電流限制值要求。對于大功率半導體變流器，GB/T3859.2－93則用對不同變流裝置（按脈波數）規(guī)定最大功率容量（電源系統(tǒng)短路容量與變流器基波視在功率之比）來限制電流諧波。必須指出，電工、電子產品通過電源線向市電傳導電流諧波問題已被認定是電力污染，而作為市電系統(tǒng)“環(huán)?！睂ο髞硖幚?，這方面的要求將日益強化。

EMC測試結果的判定，對抗擾度測試與對電磁干擾測試分別采用完全不同的方式。后者采用定量規(guī)定限制值作為合格的門限判定點；前者一般采用定性方法來判定，即按產品在測試中的性能表現(xiàn)分類（以GB/T13926－92為例）：

a類：在產品性能指標規(guī)范內（允差度內），性能正常；

b類：功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復；

c類：功能或性能暫時降低或喪失，但需操作者干預或系統(tǒng)復位；

d類：因損壞而不可恢復的功能降低或喪失。

在這4類中，a類作為合格，d類作為不合格是毫無疑義的。對于b類與c類，合格的判定由廠家與用戶根據具體情況協(xié)商規(guī)定。自然，對此兩類所采取的技術措施是不同的。似乎抗擾度測試的判定太松，其實是體現(xiàn)了標準的最大自由度原則。因為被測設備種類繁多，差異大，因此很難為評定合格作出通用定量的規(guī)定。當然，對于具體某一類產品應當給出確定的評定標準。SJ/T1054194就體現(xiàn)了這個要求。GB/T3859.1－93中類似規(guī)定了變流器受擾類別，作為合格判定的依據。該標準定義了3級，即：

F級：性能級，是指該變流器能承受而不降低性能的所有各種電擾動極限值的組合；

T級：跳閘級，是指變流器能承受而不因保護器件動作而中斷運行的所有各種電擾動極限值的組合；可進一步分為兩種情況：干擾過去后能自動重合閘及不能自動重合閘（要用手動等方式）；

D級：損壞級，是指變流器能承受而不造成永久損壞的所有電擾動極限值的組合。

顯然，這里的F級相當于a類，D級相當于d類，T級則包括b，c類。

對于有抗干擾功能要求的交流穩(wěn)壓電源在SJ/T10541中規(guī)定，除了應保證能正常工作外，還應在輸出端給負載合適的敏感度門限；規(guī)定疊加在輸出電壓上的干擾殘壓的峰值不應大于輸出電壓標稱值的20％。這是該標準遵從標準的目的性原則，充分考慮交流穩(wěn)壓電源與其它電工、電子產品在使用功能要求上具有本質的區(qū)別。即前者要為后者服務，前者也作為后者電源EMI的電力濾波器，目的是為對EMI敏感的設備提供足夠的EMI安全裕度，提高設備的抗擾度等級。根據GB6833.4規(guī)定，電子儀器對電源瞬態(tài)敏感度的要求是：應能經受標稱源電壓變化量的20％的瞬態(tài)電壓沖擊干擾而不致工作失常。為此，在SJ/T10541中規(guī)定以這個數值作為交流穩(wěn)壓電源在接受抗擾度試驗時的輸出允許最高瞬態(tài)電壓值（敏感度門限）。

此外，考慮到交流穩(wěn)壓電源要為電子儀器設備提供合適的交流電壓條件，SJ/T10541還規(guī)定在抗擾度試驗時，交流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對偏差（即輸出效應）應在其基準條件（公差G）內，以此作為是否性能降級的判定依據。這樣兩者結合，以科學、合理、實用、易操作方式，解決了在對交流穩(wěn)壓電源抗擾度性能進行具體考核及合格評定時，無定量指標為依據的難題。而一般標準則只籠統(tǒng)地以誤動作、性能下降或降級來作為考核及合格評定依據，顯然，這種定性方法不易操作。