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[导读]来自开关电源的辐射电磁干扰 (EMI) 是一种动态和情境问题,与电路板布局、组件放置和电源本身内的寄生效应以及它运行的整个系统有关。因此,从系统设计人员的角度来看,这个问题非常具有挑战性,了解辐射 EMI 测量要求、频率范围和适用限制非常重要。

1.前言

来自开关电源的辐射电磁干扰 (EMI) 是一种动态和情境问题,与电路板布局、组件放置和电源本身内的寄生效应以及它运行的整个系统有关。因此,从系统设计人员的角度来看,这个问题非常具有挑战性,了解辐射 EMI 测量要求、频率范围和适用限制非常重要。

2.汽车电磁干扰标准

评估汽车应用中的 EMI 性能是参与汽车设计和测试的终端系统设计人员日益关注的问题。跟踪可能导致辐射 EMI 问题的所有可能的相互作用是一项挑战,特别是考虑到车辆线束内的体积相对较小,其特点是电源和信号线路密集排列。

从监管角度来看,联合国欧洲经济委员会(UNECE)条例 10(R10.05) 要求制造商获得所有车辆、电子组件 (ESA)、组件和独立技术单元 (STU) 的型式批准。尽管该法规源自欧洲,但它对其他地区具有更广泛的相关性,因为汽车制造是一项全球性业务。图 1 提供了使用 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 16 定义的准峰值 (QPK) 和平均值 (AVG) 测量时,30MHz 至 1GHz 适用频率范围内宽带 (BB) 和窄带 (NB) 辐射发射的限值) 检测器。

1:UNECE 第 10 条规定的车辆在 10m (a) 处的辐射 EMI 限制;1m 处的 ESA/组件 (b)

R10.05 广泛引用了 CISPR 12 和 CISPR 25 ,它们是国际标准,包含测量无线电干扰的限制和程序,以分别保护机外和机载接收机。CISPR 12 保护远离车辆的无线电接收,是一种整车测试,而不是应用于子组件或组件,而 CISPR 25 保护车辆中的无线电接收,因此在各种无线电服务的频段中定义了限制等级。它包括模块/组件排放测量,以及使用随车辆提供的天线进行的整车排放测试。

2 显示了使用峰值 (PK) 和 AVG 检测器在屏蔽外壳中在 150kHz 至 2.5GHz 的频率范围内测量的组件/模块的 5 类辐射发射限制。测量与在广播和移动服务频段中运行的车辆内的接收器有关。

2:组件/模块的 CISPR 25 5 类辐射发射限制

1 显示了针对各种频率范围和所需测量极化的天线建议。双锥天线和对数周期天线在频率能力上重叠,而宽带天线覆盖了它们的频率范围的累积。

频率范围

天线

测量极化

150kHz 30MHz

1m 垂直单极子带地网

仅垂直

30MHz 300MHz

双锥

水平和垂直

200MHz 1GHz

对数周期

30MHz 1GHz

宽带(圆圈)

1GHz 2.5GHz

喇叭或对数周期

1:测量天线建议

3.工业设备的 EMI 标准

 CISPR 11是针对来自工业、科学和医疗 (ISM) 射频 (RF) 设备的 EMI 干扰的国际产品标准。CISPR 11 适用于多种应用,包括无线电力传输 (WPT) 充电设备、微波烹饪器具、Wi-Fi® 系统和弧焊机。

1 组和第 2 组中的设备分别适用于通用和 RF 特定应用。第 1 组包含所有 ISM 设备,其中有意产生和/或传导耦合的射频能量是设备本身内部功能所必需的。第 2 组包含有意产生和/或用于材料检查、分析或处理的射频能量的所有 ISM 设备。

3 提供了第 1 组设备的 CISPR 11 辐射限制。A类设备用于除家庭以外的所有场所,并在测试现场或现场测量;B 类覆盖国内,仅在测试现场测量。我鼓励您查看 CISPR 11 以了解各种设备组和类别的独特规格限制和测试设置。

3:CISPR 11/EN 55011 第 1 组辐射发射限值使用 QPK 检测器并在具有 10m 天线距离的测试站点上测量 

请注意,某些工业终端设备可能有专门的系统级标准,通过参考 CISPR 11 来指导 EMI 测试。例如,国际电工委员会(IEC)62040-2 为提供不超过输出电压的不间断电源系统 (UPS) 提供了 EMC 要求1500V直流 1000V交流。另一个系统级标准IEC61800-3规定了可调速电机驱动系统的排放要求和特定测试方法。

4.多媒体设备的 EMI 标准

CISPR 22/European Norms (EN) 55022 是用于信息技术设备 (ITE) 的电源产品的知名标准,电源电压不超过 600V,最近被纳入CISPR 32  /EN 55032,创造了一个新产品多媒体设备(MME)系列标准。同时,为北美市场设计的产品符合美国联邦通信委员会 (FCC) 第 15 部分第 B 部分第15.109 节针对无意辐射器设定的限制。

对于 3m 的天线测量距离,图 4a 绘制了在频率低于 1GHz 时使用 QPK 检测器时的 A 类和 B 类限制线。图 4b 使用 AVG 检测器绘制了 1GHz 以上的等效限值。此外,对于低于和高于 1GHz 的频率,测量接收机带宽 (RBW) 分别设置为 120kHz 和 1MHz。住宅或家庭应用的 B 类限制比商业用途的 A 类限制低 6dB 到 10dB。

4:A 类和 B 类的 FCC Part 15 和 CISPR 22/32 辐射限制 

5.总结

对于具有高 dv/dt 和 di/dt 开关波形的电源转换器来说,辐射 EMI 是一个越来越具有挑战性的话题。许多管理机构规定了最终产品产生的辐射发射的允许水平,了解与应用相关的 EMI 标准至关重要。


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