电磁兼容及安全认证（共10篇）
电磁兼容及安全认证 篇1
0 引言
根据电磁感应和电磁场理论, 凡有电流流过, 便会产生空间电磁场, 便会对其它系统 (设备) 造成电磁干扰。电热、电焊等工业及民用电器设备, 输电和电力自动化系统设备等等所产生的电磁波, 会干扰相邻通信设备、电子设备的正常工作, 造成严重的意外事故。因此, 保护电磁环境、防止电磁干扰、解决电磁兼容 (EMC) 问题, 创造“绿色电磁环境”, 已引起人们的普遍关注。
与发电、输电、供电、电压变换、电能转换密切相关的电力通信系统, 工作环境更为恶劣, 受到的电磁干扰更为严重, 电磁兼容问题更不容忽视。
1 电磁兼容的三重含义
电磁兼容或EMC (Electro-magnetic Compatibility) 定义为:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。”
1.1 电磁兼容第一重含义
任何通信系统 (设备) 都处在交织、泛滥的外界空间干扰电磁场之中。外界干扰电磁场既有覆盖全频段, 俗称“白噪音”的连续分量, 又有幅度高、时间短、冲击性很强的随机离散分量, 还有电压高达万伏以上的静电干扰。
通信系统 (设备) 电磁兼容 (EMC) 特性的第一重含义, 便是抵御上述电磁干扰的能力, 确保在恶劣的电磁环境中正常工作。
通信系统 (设备) 抵御外界电磁场干扰的能力, 通常用“电磁敏感度 (EMS) ”来衡量。即, 处在一定环境中的系统 (设备) , 在正常运行时, 能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰, 或者说, 对一定范围内的电磁能量不敏感, 能按照设计性能保持正常运行的能力。
1.2 电磁兼容第二重含义
通信系统 (设备) 运行之中, 本身的供电、开关量控制, 信号、数据传送, 功率驱动等电子电路, 无时不在向空间辐射电磁信号。通信系统的外接线路就像“天线”一样, 也在不时地向空间发射电磁波。这些与通信功能无关的电磁场辐射信号, 既会泄露使用者的信息, 给敌对方盗窃国家机密以可乘之机, 又会对电力系统的其它电子设备造成电磁干扰。
通信系统 (设备) 电磁兼容 (EMC) 特性的第二重含义, 便是限制通信系统 (设备) 自身向外界辐射电磁干扰信号的强度, 确保通信系统 (设备) 的信息安全和减少对环境的电磁污染。
通信系统 (设备) 向外界辐射电磁信号的特性, 通常用“电磁干扰 (EMI) ”来衡量。即, 处在一定环境中的系统 (设备) , 在正常运行时, 不应产生超过相应标准所限制的电磁能量。
1.3 电磁兼容第三重含义
通信系统 (设备) 电磁兼容 (EMC) 特性的第三重含义是:通信系统 (设备) 工作的特定电磁环境。即使相同种类的设备, 也可能运用在不同的电磁环境中。应用在不同环境中的设备, 对它们电磁兼容特性的要求也是不一样的。离开了具体的电磁环境, 电磁兼容特性就失去了实际意义。
2 电磁兼容标准与认证
自上世纪90年代起, 世界上许多国家和地区, 都相继制定了电磁兼容标准, 颁布了有关法令及管理规范, 加强了对电子、电器产品电磁兼容特性的控制和本国、本地区市场的准入强制性认证。
2.1 电磁兼容标准简述
国际电工委员会IEC以及隶属于IEC的国际无线电干扰特别委员会CISPR制定了一整套电磁兼容EMC的国际标准。中国、北美、欧盟根据IEC标准又制定了中国、北美和欧盟的区域性相关标准。
电磁兼容EMC标准, 分为4类。
1) 第一类, 基础标准。包括:术语、定义、现象、环境、测试方法、仪表、基本试验装置。如:
GB/T4365-1996和IEC 50 (161) 《电磁兼容术语》;
2) 第二类, 给定环境条件的产品通用标准。如:
IEC1000-6-1《通用EMS标准-住宅、商业和轻工业环境》
IEC1000-6-2《通用EMS标准-重工业环境》
3) 第三类, 产品类别标准。
由于电子、电气产品类别繁多。不同类别产品的工作环境, 功能、功率、应用场合, 抗
电磁干扰能力 (电磁敏感度) , 对外界的电磁辐射等特性差异很大。必须按产品类别制定出相对应的标准。如, 我国将电子、电器产品分为电子产品及元器件 (001) 、家用电器配件 (002) 、电线电缆 (011) 等共21个大类, 制定了一整套不同要求的电磁兼容标准。
通信设备的电磁兼容EMC标准, 包含在电子产品及元器件 (001) 大类的001018项“金融、办公电子设备, 信息通讯设备及有关零件和附件”中。依据标准有:
IEC 60950《信息技术设备的安全通用要求》
GB4943-2001《信息技术设备的安全》
GB9254-1998;CISPR22;EN55022《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》等等。
4) 第四类, 专用产品标准。这是针对特殊行业制定的专门的产品标准。如:
QJ:航天产品标准。
2.2 电磁兼容EMC性能标准等级
在电磁兼容标准的测试中, 针对不同类别、不同使用环境的系统 (设备) , 容许满足A、
B、C三个不同的标准等级。
1) A级性能标准
接受测试的设备, 在测试期间不出现功能或性能的临时降级, 不会使系统进入危险或误会状态, 在撤出测试波形或信号时, 不会影响设备中任何软件代码或数据的储存。
2) B级性能标准
接受测试的设备, 在测试期间可能有功能或性能的临时降级, 但不容许设备功能全失。设备降级或功能损失时, 均不能使系统进入危险或误会状态, 在撤出测试波形或信号时, 可在不用操作者介入或系统复位的情况下自行恢复, 不得影响设备中任何软件代码或数据的储存。
3) C级性能标准
接受测试的设备, 在测试期间可能有功能或性能的临时损失, 但不能使系统进入危险或误会状态。接受测试的设备, 在撤出测试波形或信号时, 可在由操作者介入或系统复位的情况下自行恢复, 不得影响设备中任何软件代码或数据的储存。
2.3 中国、北美、欧盟关于“信息技术设备”的产品强制性认证
中国、北美和欧盟对于“信息技术设备”产品电磁兼容特性的管理和控制, 体现在对产品的强制性认证和市场的准入控制两个环节上。
我国于2003年8月1日开始, 对进入中国市场的电子、电器产品实施国家强制性产品认证。即CCC (“3C”) 认证。“CCC”认证后续目录还在不断地增加品种和类别, 最终达到所有进入中国市场的电子、电器产品, 都需要通过强制认证的目的。与此同时, 国家还对强制性产品认证 (CCC认证) 进行执法监督。
通信系统归属于“信息技术设备”的范畴。表1列出了中国CCC认证、北美FCC认证、欧盟CE认证所必须满足的电磁兼容标准。
3 电力通信系统应采取的电磁兼容措施
电磁兼容是一门以电磁场理论为基础, 包括信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科在内的综合性边缘科学。从事电磁兼容工作的工程师, 需要掌握丰富的理论和实践知识。然而, 目前电力通信系统中, 具有电磁兼容理论知识与实践经验的工程师相对较少, 没有明确EMC的具体责任人, 没有对通信系统的电磁兼容特性进行有效的EMC流程设计和监控管理规划, 由此在电磁兼容方面遇到不少挑战。
既然通信系统的电磁兼容特性是一项关乎系统可靠运行的重要指标, 就必须给予足够的重视。应在规划设计、设备选型、设备摆放、必要的电磁屏蔽、机房装修、电磁兼容环境改善、电源及接地安全、缆线布放、防雷击及防静电措施等各个环节上, 都体现出对电磁兼容特性的关注。笼统说来, 一是管理。二是技术措施。
3.1 电磁兼容管理
电磁兼容管理, 包括系统规划设计, 电磁兼容环境控制, 设备选型招标, 施工过程电磁兼容规范和实施计划, 系统 (设备) 电磁兼容特性测试、验收以及对系统电磁兼容计划的监督等内容。
3.2 电磁兼容措施
电磁兼容措施包含了十分广泛的内容。本文抛开产品设计、研制及生产的前期过程, 单从应用的角度来概括叙述电力通信系统的电磁兼容措施。
1) 良好的电磁兼容环境是从规划设计开始的。
(1) 电力系统的发电厂、变电站、换流站都存在强大的空间电磁场干扰, 通信机房必须进行针对性电磁屏蔽规划设计;
(2) 通信系统的馈电走线, 外线电缆敷设, 工作地、保护地要与整个电力发电 (输电) 系统统一规划设计;
通信系统的工作地、保护地线与强电中性地线之间要有良好的隔离。
(4) 通信系统的馈电走线, 外线电缆敷设, 都要避开输电线路。
(5) 通信机房尽可能远离变压器、发电机组和开关场等等。
2) 设备选型
电力通信设备选型招标, 应拒绝那些没有进行或没有通过中国国家强制性产品认 (CCC认证) 的厂商和品牌。建议选用的设备既具有CCC认证, 又具有EC认证、FCC认证和UL认证。确保在电力通信系统中使用的设备具备良好的电磁兼容性能。
3) 电磁兼容管理实施计划和方案
在电力通信设备 (系统) 工程实施之前, 要拟定一套电磁兼容管理实施计划方案。包括:机房电磁兼容措施;电源配线、保安器容量选择、供电分配、负载平衡;防雷及过流、过压、漏电保护;静电防护;外部缆线布放路径, 地线埋设方式;一点接地措施;接地电阻检测;出入电缆的高频干扰信号过滤等。确保电磁兼容性能的监测和控制贯串安装工程的全过程。
4) 采用恰当的电磁屏蔽措施。
电磁屏蔽通常是通过设备的内部、外部结构来实现的。在电磁干扰能量和敏感接收电路之间用金属材料隔开。这样就可以在一定程度上起到吸收电磁干扰能量和隔离敏感线路的作用。电磁屏蔽的隔离效果与所用材料, 屏蔽体结构, 安装位置等诸多因数有关。
电磁屏蔽包括设备内部电磁屏蔽和设备外部电磁屏蔽双重含义。
5) 系统验收
系统验收 (包括初验和终验) 除了对通信系统功能、指标的测试、试验外, 还应增加系统重要电磁兼容特性的检测。如:电磁屏蔽与抗电磁干扰能力;过流、过压和雷击防护能力等等。
6) 系统运行中定期的电磁兼容性能检测维护
系统运行中定期的电磁兼容性能检测维护应包括:设备电磁兼容环境监护;屏蔽措施定期检查;地线接地电阻的定期检测和地线定期维护;供电系统维护;过流、过压及防雷设备的定期检查维护;外部缆线的定期测试和维护等等。
参考文献
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[3]王海忠.信号系统防雷、接地及电磁兼容[J].铁道通信信号, 2004 (1) .
电磁兼容及安全认证 篇2
（一）1．概述
1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策
对一个电子、电气产品来说，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。但其是否满足要求，最终要通过电磁兼容测试检验其电磁兼容标准的符合性。
由于电磁兼容的复杂性，即使对一个电磁兼容设计问题考虑得比较周全得产品，在设计制造过程中，难免出现一些电磁干扰的因素，造成最终电磁兼容测试不合格。在电磁兼容测试中，这种情况还是比较常见的。
当然，对产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题，我们完全可以遵循正常的电磁兼容设计思路，按照电磁兼容设计规范法和系统法，针对产品存在的电磁兼容问题重新进行设计。从源头上解决存在的电磁兼容隐患。这属于电磁兼容设计范畴。
而目前国内电子、电气产品比较普遍存在的情况是：产品在进行电磁兼容型式试验时，产品设计已经定型，产品外壳已经开模，PCB板已经设计生产，部件板卡已经加工，甚至产品已经生产出来等着出货放行。
对此类产品存在的电磁兼容问题，只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的问题解决法，以对产品的最小改动使其达到电磁兼容要求。这就属于电磁兼容整改对策的范畴，这是我们这次课程需要探讨的问题。1.2 常见的电磁兼容整改措施
对常见的电磁兼容问题，我们通过综合采用以下几个方面的整改措施，一般可以解决大部分的问题：
可以在屏蔽体的装配面处涂导电胶，或者在装配面处加导电衬垫，甚至采用导电金属胶带进行补救。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属(铜、铅等)、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状簧片接触指状物等。
在不影响性能的前提下，适当调整设备电缆走向和排列，做到不同类型的电缆相互隔离。改变普通的小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆，改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。
加强接地的机械性能，降低接地电阻。同时对于设备整体要有单独的低阻抗接地。在设备电源输入线上加装或串联电源滤波器。
在可能的情况下，对重要器件进行屏蔽、隔离处理，如加装接地良好的金属隔离板或小的屏蔽罩等。
在各器件电源输入端并联小电容，以旁路电源带来的高频干扰。
下面，我们分别就电子、电器产品在传导发射、辐射发射、谐波电流、静电放电、电快速脉冲、浪涌等电磁兼容测试项目试验过程中较常出项的问题及解决方案和补救措施与大家共同探讨。我们根据各项目的特点，将这些内容分为三大类分别进行讨论： 电磁骚扰发射类：传导发射、辐射发射 谐波电流类
瞬态脉冲抗扰度类：静电放电、电快速脉冲、浪涌冲击 2．电磁骚扰发射测试常见问题对策及整改措施
对于电磁发射测试对策及整改，我们将在下个专题《电子产品3C认证检测中常见电磁兼容问题与对策》中以AV和IT类产品为例加以详细探讨，在这儿仅进行一些提纲性介绍，不再深入展开探讨。
2.1 电子、电气产品内的主要电磁骚扰源
设备开关电源的开关回路：骚扰源主频几十kHz到百余kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。设备直流电源的整流回路：工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz；高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。
电动设备直流电机的电刷噪声：噪声频率上限可延伸到数百MHz。电动设备交流电机的运行噪声：高次谐波可延伸到数十MHz。变频调速电路的骚扰发射：骚扰源频率从几十kHz到几十MHz 设备运行状态切换的开关噪声：噪声频率上限可延伸到数百MHz。
智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰：骚扰源主频几十kHz到几十MHz，高次谐波可延伸到数百MHz。
微波设备的微波泄漏：骚扰源主频数GHz。
电磁感应加热设备的电磁骚扰发射：骚扰源主频几十kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波：骚扰源主频数十MHz到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。
信息技术设备的及各类自动控制设备数字处理电路：骚扰源主频数十MHz到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。2.2 骚扰源定位
2.2.1 根据测量曲线定位：
依据：超标骚扰频率范围、超标骚扰频域分布、窄带骚扰还是宽带骚扰等 根据被测设备工作方式和内部结构定位：
有没有使用标准不建议使用的半波整流和对称/非对称电源调整电路？ 内部结构中电路板布局是否合理？ 内部电缆走线是否合理？
内部滤波器（滤波电路）安装是否合理？ 内部电路接地和搭接方式是否合理？ 机箱屏蔽是否满足对应产品的需求？ 2.2.2 根据被测设备组成和功能定位： 设备内部有否二次电源，其工作方式？ 设备内是否有驱动电机，电机类型？ 设备内是否有变频调速电路？
设备内是否有数码控制或智能控制电路？是否使用晶振？ 设备内是否存在程控的继电器或开关电路？ 设备正常工作是否利用电磁波或微波？ 设备内是否存在工作中的无线收发电路？ 2.2.3 根据功能模块工作情况进行故障定位： 若设备的各个模块可以暂停和恢复工作，可以通过逐个暂停这些模块的工作来判断骚扰来源。若模块不可以独立暂停和恢复工作，可以通过与设备其它功能模块一起组合进行暂停和恢复工作，从而判断骚扰的大概来源。
若模块不可以独立暂停和恢复工作，可以通过与其它设备的合格功能模块一起组合进行暂停和恢复工作，从而判断骚扰的大概来源。
对怀疑骚扰超标的模块，可以用置换的方式来进行骚扰判定。2.3 电子、电气产品连续传导发射超标问题及对策
家电类产品连续传导骚扰标称测量频率范围148.5kHz-30MHz（实际为150kHz-30MHz）。测量分别在电源端子及负载端子和附加端子上进行。连续传导骚扰的主要来源：
开关电源的开关频率及谐波骚扰、电源整流回路的整流噪声、交流电机的运行噪声、直流电机的电刷噪声、电磁感应加热设备的电磁骚扰、智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰等 当我们通过骚扰定位方式找到超标点的骚扰来源后，即可采用相对应的骚扰抑制措施。（针对故障定位及传导骚扰来源分别展开说明）
对一般的电源端连续传导骚扰可以通过以下的电路加以抑制：
图1：交流电源滤波网络
对于负载端子和附加端子的传导骚扰可以通过以下的电路加以抑制
图2：直流输出滤波网络
无论是对电源端子、负载端子和附加端子采取抑制措施，若使用独立的滤波器时，需注意其安装方式。
图3：滤波器的安装方法
2.4电子、电气产品断续传导发射超标问题及对策
家电类产品断续传导骚扰标称测量频率范围148.5kHz-30MHz（实际为150kHz-30MHz）。测量在电源端子上进行，喀呖声测量的频率点为：150kHz、500kHz、1.4MHz、30MHz 断续传导骚扰的主要来源：
恒温控制器具，程序自动的机器和其他电气控制或操作的器具的开关操作会产生断续骚扰。此类操作一般通过继电器和程控电子/机械开关等实现。
此类骚扰一般由继电器、开关的触点抖动及非纯阻负载通断所产生的电涌冲击形成。可采用相对应的骚扰抑制措施主要针对以上两个方面进行。2.5 电子、电气产品辐射骚扰超标问题及对策
电子、电气产品辐射骚扰场强测量频率范围30MHz-1000MHz。测量一般在开阔场或半电波暗室中进行。辐射骚扰的主要骚扰来源： 开关电源的开关频率及谐波骚扰
交流电机的运行噪声、直流电机的电刷噪声 电磁感应设备的电磁骚扰
智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰等
当我们通过骚扰定位方式找到辐射骚扰超标点的骚扰源后，即可采用相对应的骚扰源抑制措施。（针对故障定位及骚扰来源分别展开说明）
一般来说，首先抑制骚扰源，这可以通过优化电路设计、电路结构和排版，加强滤波和正确的接地来达到。
其次是要切断耦合途径，这可以通过正确的机壳屏蔽和传输线滤波达到。3．谐波电流测试常见问题对策及整改措施
对于由交流市电供电的电子、电气产品，谐波电流是一个很重要的电磁兼容测量项目。
在低压市电网络使用的电子电气设备，其供电电压是正弦波，但其电流波形未必是正弦波，可能有或多或少的畸变。大量的此类设备应用，会造成电网电压波形畸变，使电网电能质量下降。
图4：高压整流电路及对应的畸变电流波形
一个周期函数可以分解为傅立叶级数，表示为多级正弦函数的和式，即可把周期信号当作是正弦函数的基波与高次谐波的合成。所以，我们可以将设备的畸变电流波形分解为基波和高次谐波，通过特定的仪器测量高次谐波含量，就可以分析出设备电流波形畸变的程度。这些高次谐波电流分量我们简称为谐波电流。
图6：畸变电流波形的傅立叶展开示意图
当电网中存在过量的谐波电流，不仅会使发电机的效率降低，严重时还会造成发电机和电网设备的损坏，同时还会影响电网用户设备的正常工作，比如计算机运算出错，电视机画面翻滚。正是出于保护共用电网电能质量，保障电网和用户设备的正常进行，IEC提出了谐波电流限值标准。
谐波电流测试不适用于由非市电的低压交、直流和电池供电的电子、电气产品。3.1测量标准介绍
下面以GB17625.1标准为例，对谐波电流的测量作一个简要介绍。
标准名称：GB17625.1-2003 idt IEC61000-3-2:2001 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》
GB17625.1-2003是众多电子电器产品认证检验的一个重要依据标准。该标准测量和限制的就是由低压市电供电的电子、电气产品（设备每相输入电流≤16A）在使用时其供电电流波形畸变的程度。
GB17625.1-2003标准是通过限制设备电流的高次谐波分量的大小来限制设备电流波形的畸变的。GB17625.1考虑到第40次谐波电流含量。3.1.1标准的适用范围
该标准只对接入频率为50Hz/60Hz、相电压为220V/230V/240V的低压供电系统且每相输入电流不大于16A的设备提出谐波电流限值要求。
该标准是一个通用电磁兼容标准。适合于本标准的产品类别较多，如家用电器、电动工具、电气照明设备、信息技术设备、影音设备等等。3.1.2设备的分类
分类是按照谐波电流限值不同而进行的。A 类：平衡的三相设备;家用电器，不包括列入D 类的设备； 工具，不包括便携式工具； 白炽灯调光器； 音频设备；
以及除以下几类设备外的所有其他设备。
B 类：便携式工具；不属于专用设备的电弧焊设备 C 类：照明设备
D 类：有功功率不大于600W 下列设备：个人计算机和个人计算机显示器；电视接收机。B 类、C 类和D 类设备定义比较简单，A 类的区分比较复杂。
3.1.3谐波电流限值
下列类型设备的限值在该标准中未作规定：
额定功率75W 及以下的设备，照明设备除外（将来该值可能从75W 减小到50W）； 总额定功率大于1kW 的专用设备；
额定功率不大于200W 的对称控制加热元件； 额定功率不大于1kW 的白炽灯独立调光器。
（通常有生产厂家利用此条的限制项来达到免于进行谐波电流限制的目的）3.1.3.1 A类设备的谐波电流限值
A类设备的谐波电流限值见标准相应表格，限值是有效值，单位为安培。该限值是固定值，与产品的功率和基波电流大小不相关。3.1.3.2 B类设备的谐波电流限值
B类设备的谐波电流限值是A类设备的限值的1.5倍。3.1.3.3 C类设备的谐波电流限值 a）有功输入功率大于25W
对于有功输入功率大于25W的照明电器，谐波电流不应超过C类设备的相关限值。该限值与产品基波电流大小不相关。b）有功输入功率不大于25W
对于有功功率不大于25W的放电灯，标准规定了其特定的合格判定条件。3.1.3.4 D类设备的谐波电流限值 a）只限制奇次谐波电流。
b）奇次谐波电流不仅要符合最大允许谐波电流，还要符合“每瓦功率允许的最大谐波电流”。可以说对D类设备的要求是比较严格的，而实际情况却是D类设备的谐波电流往往比较大。该规定是考虑到D类设备应用非常广泛，又经常是连续运转，客观上又经常同时使用。如此多的D类设备同时工作，它们产生的谐波电流在合成（矢量合成）后对电网电能质量的影响将是不能不考虑的。
3.1.4谐波电流测量仪器
谐波测量设备一般由两部分组成：精密电源单元与测量仪表单元。
要求电源部分能向被测设备提供良好波形的电压源、负载能力和平坦的阻抗特性。
标准规定测量仪表单元必须是离散付氏变换（FFT）的时域测量仪器，能够连续、准确地同时测量全部各次谐波所涉及的幅值、相位角等需要量。
目前实验室多采用以FFT为频谱分析原理的谐波测量仪。测量仪的前级为采样电路、模-数变化器，后级是FFT分析仪（可以利用PC机实现）。3.1.5试验条件
标准中规定了部分类型设备谐波电流的试验条件。
对于没有提到的设备，发射测量应在用户操作控制下或自动程序设定在正常工作状态下，预计产生最大总谐波电流（THC）的模式进行。
这是规定了发射试验时设备的配置，而不是要求测量THC值或寻找最恶劣状态下的发射。3.2 谐波电流发射的基本对策
解决谐波发射超标问题的基本办法是在原来的电源电路中增加功率因数校正（PFC）电路。或改变已有的PFC电路，使其满足测试标准要求。
功率因数校正一般分为两种类型，即主动式和被动式。
当然对于中小功率的电子、电器设备，尽可能将其消耗的有功功率降低到75W以下，也不失为一种有效的方法。因为标准没有对75W及以下的设备给出限值（照明设备除外）。对于一些专用的或特殊用途的设备，使其满足标准限值中免于限制条款，也是可行的。3.2.1主动式功率因数校正 主动式功率因数校正电路可以最大限度的提高功率因数，使其接近于1，这是目前较为理想的谐波电流解决方案。
这样的开关电源电路必须使用二级开关电路控制，其中一级开关电路用来控制电流谐波，另外一级开关电路用作电压调整。
该方案电路比较复杂，对电路元件要求高，增加的改进成本较高，而且对原来电源电路的设计概念必须作彻底的更新。
使用中还应该注意到，设备注入电源的射频传导骚扰可能因此而增加，这时必须再根据需要增加抑制电源传导骚扰的元件。
显然，因为技术的原因，该方案一般不能应用在采用线形电源变压器供电的设备上。由于该方案对电路改动太大，一般少在谐波电流测试不通过时作为整改对策使用。
3.2.2被动式功率因数校正
目前消费类电子、电气产品所采用的开关电源电路多是开关频率比较低、电路结构简单、成本较低的那种形式，其谐波电流发射超过限值的问题也较普遍。在这种情况下，成本控制可能是主要的考虑。
采用低频滤波电路可以降低谐波成份到标准限值以下，这种措施属于被动式功率因数校正。这种方案适合于中小功率设备。
因为需要滤除的是工频谐波，对功率较大的设备，滤波器的重量和成本可能会超过设备电源本身。3.2.3其它解决措施
对那些设备整体呈感性或容性的电子、电气设备（如电动设备等），在正常工作时，其电流波形的峰值出现时间可能会滞后或超前电压波形的峰值，造成产品的功率因素的下降。
对此类设备较常采用的方式是对应的容性或感性补偿，使补偿后的电流波形的峰值出现时间与电压波形的峰值出现时间保持同步。
此类补偿需注意，不要出现过补偿，否则，效果适得其反。
此类补偿方式多用于电力系统的功率因素补偿，一般的电子、电气设备上较少采用。
因为，一般的电子、电气设备的谐波问题主要表现为波形畸变，而不仅是电流波形相位滞后、超前的问题，这种补偿方式效果不明显。
下面首先介绍两种被动式功率因数校正电路，然后再介绍主动式功率因数校正电路。
对一般用电设备来说，这两种被动式功率因数校正电路所增加的元件成本均比较低，体积也不大，一般是可以接受的。
采用主动式功率因数校正电路的比被动式成本略高,但校正效果会比被动式好的多。对有些采用其它方案不能凑效的产品，主动式功率因数校正电路可能是最后唯一的选择。当然，有些产品为提高产品质量和档次，也会主动采用主动式功率因数校正电路。
3.3 利用电感储能电流泵式解决方案 该方案适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。电路如图7所示。
这个电路仅仅由一个扼流圈L1、一个快速开关二极管D1和一个耐冲击电容C组成。用这三只元件构成一个电流泵电路，取代原来开关电源里的由二极管和RC网络组成的限幅缓冲电路。扼流圈的电感L1大概是开关变压器的主电感L的4倍。耦合电容C应该能够耐高压和冲击，它的容量是10到30nF。对应开关电源的功率从75W到300W的范围。
C1电容应该大到足够满足最大的谐波电流限值，二极管选用快恢复特性功率二极管。此电路结合主动功率因数校正的原理，利用电感储能延长整流导通的时间，从而有效减少了输入的谐波电流幅度。
应用此电路时，应注意调整开关变压器和开关晶体管的参数，否则易损坏开关晶体管。此电路宜应用在电源开关频率较高，开关晶体管导通电流大，内阻很小的电源电路中。
图7：电流泵式被动功率因数校正电路 3.4 低频谐波电流抑制滤波解决方案
电路如图8所示。该方案适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。这个电路仅仅由一个低频扼流圈组成，插入整流桥和滤波电容之间。
其工作原理非常简单，低频扼流圈的电感和整流电容以及低频扼流圈的分布电容共同组成一个低频谐波电流滤波器。
图8：低频滤波器被动功率因数校正电路 电路参数要设计成对50Hz 的基波成份衰减很小，对三次以上谐波成份衰减很大，尤其是第三次谐波（150Hz）的衰减最大。
低频谐波电流抑制滤波器在电源整流之后或者之前的某些点插入电流回路，就可以起到抑制谐波电流的目的。
可以解决300W 以下产品的谐波电流问题，并且不需要电路其它参数作任何改变，也不会降低原电源电路的其它性能。
其缺点是体积较大，重量约100-200 克。
3.5 主动PFC解决方案
该方案是在主电源上串联另一个电源变换器，它强迫电源紧密跟随正弦型线电压获取电流。图9为其原理示意图。
该方案适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。
图9：主动式PFC原理示意图
工频交流经过整流器整流后变成波动的直流，该波动直流提供给PFC 转换电路进行转换。对一般普通的开关电源来说，由于PFC 控制电路相当于在原开关电源的整流和滤波回路之间增加了一级开关回路。
一方面增加了电路的复杂程度，可能需要对原系统的电源部分重新设计和排版；
另一方面，由于相当于增加了一级开关转换电路，电源产生的射频骚扰必然有所增加甚至超标，这时可能需要采取一些措施使其重新符合相关标准的要求。3.6 谐波问题的其它对策
以上三种谐波电流问题解决方案主要适用于直接利用高压整流方式来供电的产品。因为此类产品谐波电流非常大，若不采取相应对策，则难以满足谐波标准要求。
对通过工频变压器供电的产品和直接使用交流电源而不通过电源变换电路二次供电的家电产品，一般情况下谐波电流不大，且其波电流限值比较宽松，即使不采取谐波电流抑制措施，其谐波电流测试合格率还是非常高的。
但我们依然需要注意以下几个方面的内容。
对那些非高压整流方式来供电的家电产品，低次谐波电流限值比较宽松，合格是比较容易的，此时，应注意的是20 次以上的高次谐波电流容易出现问题。
对此类的高次谐波超标问题，一般在电源回路中增加适当的高次谐波滤波电感（高频扼流圈）即可解决问题。
由于半波整流方式和利用相位截波方式调节（如可控硅非过零控制）对电源进行对称和非对称控制都很容易产生非常大的谐波电流。谐波电流标准一般不允许采用半波整流方式和对电源进行对称和非对称控制。
若测试时谐波电流超标，建议将电源半波整流方式和对称/非对称控制方式改为其他的控制方式。如将半波整流改为全波整流或桥式整流方式。将利用相位截波方式调节的对称/非对称控制方式改成对称的过零触发控制方式。可以有效地解决此类谐波问题。4．瞬态脉冲抗扰度测试常见问题对策及整改措施 4.1 综述
电磁兼容所说的瞬态脉冲是指干扰脉冲是断续性的，一般具有较高的干扰电压，较快速的脉冲上升时间，较宽的频谱范围。一般包括：静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击等。
由于它们具有以上共同特点，因此在试验结果的判断及抑制电路上有较大的共同点。在此处先进行介绍。
4.1.1 瞬态脉冲抗扰度测试常见的试验结果说明
对不同试验结果，可以根据该产品的工作条件和功能规范按以下内容分类： A：技术要求范围内的性能正常；
B：功能暂时降低或丧失，但可自行恢复性能；
C：功能暂时降低或丧失，要求操作人员干预或系统复位；
D：由于设备（元件）或软件的损坏或数据的丧失，而造成不可恢复的功能降低或丧失。符合A 的产品，试验结果判合格。这意味着产品在整个试验过程中功能正常，性能指标符合技术要求。
符合B 的产品，试验结果应视其产品标准、产品使用说明书或者试验大纲的规定，当认为某些影响不重要时，可以判为合格。
符合C 的产品，试验结果除了特殊情况并且不会造成危害以外，多数判为不合格。符合D 的产品判别为不合格。
符合B 和C 的产品试验报告中应写明B 类或C 类评判依据。符合B 类应记录其丧失功能的时间。
4.1.2 常用的瞬态脉冲抑制电路： 4.1.2.1 箝位二极管保护电路： 工作原理如图10。
使用2 只二极管的目的是为了同时抑制正、负极性的瞬态电压。瞬态电压被箝位在V++VPN~V--VPN 范围内，串联电阻担负功率耗散的作用。利用现有电源的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，二极管的正向导通电流和串联电阻的阻值决定了该电路的保护能力。本电路具有极好的保护效果，同时其代价低廉，适合成本控制比较严、静电放电强度和频率不十分严重的场合。
4.1.2.2 压敏电阻保护电路：
压敏电阻的阻值随两端电压变化而呈非线性变化。当施加在其两端的电压小于阀值电压时，器件呈现无穷大的电阻；当施加在其两端的电压大于阀值电压时，器件呈现很小电阻值。此物理现象类似稳压管的齐纳击穿现象，不同的是压敏电阻无电压极性要求。使用压敏电阻保护电路的特点是简单、经济、瞬态抑制效果好，且可以获得较大的保护功率。4.1.2.3 稳压管保护电路：
背对背串接的稳压管对瞬态抑制电路的工作原理是显而易见的。当瞬态电压超过V1 的稳压值时，V1 反向击穿，V2 正向导通；当瞬态电压是负极性时，V2 反向击穿，V1 正向导通。将这2 只稳压管制作在同一硅片上就制成了稳压管对，使用更加方便。图10 二极管保护电路
4.1.2.4 TVS（瞬态电压抑制器）二极管：
这是最近发展起来的一种固态二极管，适用用于ESD 保护。一般选择工作电压大于或等于电路正常工作电压的器件。TVS 二极管是和被保护电路并联的，当瞬态电压超过电路的正常工作电压时，二极管发生雪崩，为瞬态电流提供通路，使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。由于TVS二极管的结面积较大，使得它具有泄放瞬态大电流的优点，具有理想的保护作用。但同时必须注意，结
面积大造成结电容增大，因而不适合高频信号电路的保护。改进后的TVS 二极管还具有适应低压电路(＜5V)的特点，且封装集成度高，适用于在印制电路板面积紧张的情况下使用。这些特点决定了它有广泛的适用范围，尤其在高档便携设备的接口电路中有很好的使用价值。下面将对静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击的测试及常见问题对策及整改措施分别展开进行探讨。由于，这三个有较大的共同点，因此在测试及对策上都有较大共同点，下面将对静电放电问题展开详细深入的讨论，而在电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击的讨论中出现的相同之处将不再重复探讨。
4.2 静电放电抗扰度测试常见问题对策及整改措施 4.2.1 静电放电形成的机理及其对电子产品的危害
静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个物体上而形成。就人体而言，衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。
静电源跟其它物体接触时，存在着电荷流动以抵消电压，这个高速电量的传送，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，这就是静电放电。
在电子产品的生产和使用过程中，操作者是最活跃的静电源，可能积累一定数量的电荷，当人体接触与地相连的元件、装置的时候就会产生静电放电。静电放电一般用ESD 表示。ESD 会导致电子设备严重地损坏或操作失常。
大多数半导体器件都很容易受静电放电而损坏，特别是大规模集成电路器件更为脆弱。静电对器件造成的损坏有显性的和隐性的两种。隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。
ESD 两种主要的破坏机制是：由于ESD 电流产生热量导致设备的热失效；由于ESD 感应出高的电压导致绝缘击穿。
除容易造成电路损害外，ESD 也会对电子电路造成干扰。ESD 电路的干扰有二种方式。一种是传导方式，若电路的某个部分构成了放电路径，即ESD 接侵入设备内的电路,ESD 电流流过集成片的输入端，造成干扰。
ESD 干扰的另一种方式是辐射干扰。即静电放电时伴随火花产生了尖峰电流，这种电流中包含有丰富的高频成分。从而产生辐射磁场和电场，磁场能够在附近电路的各个信号环路中感应出干扰电动势。
该干扰电动势很可能超过逻辑电路的阀值电平，引起误触发。辐射干扰的大小还取决于电路与静电放电点的距离。ESD 产生的磁场随距离的平方衰减。ESD 产生的电场随距离立方衰减。当距离较近时，无论是电场还是磁场都是很强的。ESD 发生时，在附近位置的电路一般会受到影响。
ESD 在近场，辐射耦合的基本方式可以是电容或电感方式，取决于ESD 源和接受器的阻抗。在远场，则存在电磁场耦合。
与ESD 相关的电磁干扰（EMI）能量上限频率可以超过1GHz。在这个频率上，典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而，对于典型的模拟或数字电子设备，ESD 会感应出高电平的噪声。
一般来说，造成损坏，ESD 电火花必须直接接触电路线，而辐射耦合通常只导致失常。在ESD 作用下，电路中的器件在通电条件下比不通电条件下更易损坏。4.2.2 电子产品的静电放电测试及相关要求
对不同使用环境、不同用途、不同ESD 敏感度的电子产品标准对静电放电抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于ESD 抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.2-1998（idt IEC 61000-4-2:1995）：
《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容、试验方法及相关要求。4.2.2.1 试验对象：
该标准所涉及的是处于静电放电环境中和安装条件下的装置、系统、子系统和外部设备。4.2.2.2 试验内容：
静电放电的起因有多种，但该标准主要描述在低湿度情况下，通过摩擦等因素，使操作者积累了静电。电子和电气设备遭受直接来自操作者的静电放电和对临近物体的静电放电时的抗扰度要求和试验方法。4.2.2.3 试验目的：
试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟：（1）操作人员或物体在接触设备时的放电。（2）
人或物体对邻近物体的放电。4.2.2.4 ESD 的模拟：
图11 和图12 分别给出了ESD 发生器的基本线路和放电电流的波形。放电线路中的储能电容CS 代表人体电
容，现公认150pF 比较合适。放电电阻Rd 为330Ω，用以代表手握钥匙或其他金属工具的人体电阻。现已证明，用这种放电状态来体现人体放电的模型是足够严酷的。4.2.2.5 试验方法
该标准规定的试验方法有两种：接触放电法和空气放电法。
接触放电法：试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。
空气放电法：将试验发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种试验方法。
接触放电是优先选择的试验方法，空气放电则用在不能使用接触放电的场合中。4.2.2.6 试验等级及其选择：
试验电平以最切合实际的安装环境和条件来选择，表1 提供了一个指导原则。表1 同时也给出了静电放电试验等级的优先选择范围，试验应满足该表所列的较低等级。表1：试验等级选择
接触放电 空气放电 安装条件 环境条件
等级 电压kV 等级 电压kV 抗静电材料 合成材料 相对湿度 %RH 1 2 1 2 √ / 35 2 4 2 4 √ / 10 3 6 3 8 / √ 50 4 8 4 15 / √ 10 X* 特殊 X* 特殊 / / / 注：*“X”是一个开放等级，必须在专用设备的规范中加以规定。
等级的选择取决于环境等因素，对具体的产品来说，往往已在相应的产品或产品族标准中加以规定。
4.2.2.7 试验环境
对空气放电该标准规定了环境条件：
环境温度：15℃~35℃、相对湿度：30%~60%RH、大气压力：86kPa~106kPa 对接触放电该标准未规定特定的环境条件。4.2.2.8 试验布置
标准对试验布置也做出了详细的规定，图13 所示为台式设备的试验布置示意图。4.2.2.9 试验实施
实施部位：直接放电施加于操作人员在正常使用受试设备时可能接触到的点或面上；间接放电施加于水平耦合板和垂直耦合板。
直接放电模拟了操作人员对受试设备直接接触时发生的静电放电情况。
间接放电则是对水平耦合板和垂直耦合板进行放电，模拟了操作人员对放置于或安装在受试设备附近的物体放电时的情况。
直接放电时，接触放电为首选形式；只有在不能用接触放电的地方（如表面涂有绝缘层，计算机键盘缝隙等情况）才改用气隙（空气）放电。
图11：静电放电发生器
图12：静电放电的电流波形 间接放电：选用接触放电方式。
试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。
不同的产品或产品族标准对试验的实施可能根据产品的特点有特定的规定。
图13：台式设备静电放电布置示意图 4.2.2.10 试验结果
若静电放电测试通不过，可能产生如下后果：（1）直接通过能量交换引起半导体器件的损坏。
（2）放电所引起的电场与磁场变化，造成设备的误动作。4.2.3 电子产品的静电放电对策及改进要点
有很多办法减小ESD 产生的电磁干扰（EMI）影响电子产品或设备：完全阻止ESD 产生，阻止EMI（本文中专指因ESD 产生的EMI）耦合到电路或设备以及通过设计工艺增加设备固有的ESD 抗扰性。
ESD 通常发生在产品自身暴露在外的导电物体，或者发生在邻近的导电物体上。对设备而言，容易产生静电放电的部位是：电缆、键盘及暴露在外的金属框架以及设备外壳上的孔、洞、缝隙等。
常用的改进方法是在产品ESD 发生或侵入危险点，例如输入点和地之间设置瞬态保护电路，这些电路仅仅在ESD 感应电压超过极限时发挥作用。保护电路可以包括多个电流分流单元。有多种电路可以达到ESD 保护的目的，但选用时必须考虑以下原则，并在性能和成本之间加以权衡：速度要快，这是ESD 干扰的特点决定的；能应付大的电流通过；考虑瞬态电压会在正、负极性两个方向发生；对信号增加的电容效应和电阻效应控制在允许范围内；考虑体积因素；考虑产品成本因素。
我们可以从以下几种抑制ESD 干扰的方法中选择适用的对策： 4.2.3.1 外壳设计：
外壳在人手和内部电路间建立隔离层，阻止ESD 的发生，金属外壳同时也是阻止ESD 间接放电形成的辐射及传导耦合的关键。
一个完整的封闭金属壳能在辐射噪声中屏蔽电路，但由于从电路到屏蔽壳体的ESD 副级电弧可能产生传导耦合，因而一些外壳设计使用绝缘体，在绝缘壳中，放置一个金属的屏蔽体。这种设计的好处是既可以防止因操作者对金属外壳的直接接触放电造成干扰，又可以防止操作者对周围物体放电时形成的EMI 耦合到内部形成干扰，同时在操作者对外壳的孔、洞、缝隙放电时给放电电流一个泄放通道，防止对内部电路直接放电。这种做法的简化是在设备金属外壳上涂绝缘漆或贴一层绝缘物质，使绝缘能力大于20kV。
因为静电会穿过孔洞、缝隙放电，所以绝缘外壳的孔洞、缝隙与内部电路间应留有足够的空间，2cm 左右的空气隙可以阻止静电放电的发生。对外壳上的孔、洞、排气口等，用几个小孔代替一个大孔，从EMI 抑制的角度来说更好。为减小EMI 噪声，缝隙边沿每隔一定距离处使用电连接。
对金属外壳而言，外壳各部分之间的搭接非常重要，若机箱两部分之间的搭接阻抗较高，当静电放电电流流过搭接点时，会产生电压降，这可能会影响电路的正常工作。
解决这个问题的方法有两个：1）尽量使外壳保持导电连续，减少搭接阻抗。2）在电路与机箱之间增加一层屏蔽，减小电路与机箱之间的电容耦合。内层屏蔽要与外壳连接起来。
如果是塑料外壳，则要求对电路的接地进行仔细布置，以防止放电电流感应到电路上去。塑料外壳的优点是不会产生直接放电现象。如果塑料外壳上没有大的开孔，则塑料外壳能对电路起到保护作用，但塑料外壳对防止操作者对周围物体放电时耦合到内部形成干扰无抑制能力。4.2.3.2 接地设计：
一旦发生了静电放电，应该让其尽快旁路人地，不要直接侵入内部电路。例如内部电路如用金属机箱屏蔽，则机箱应良好接地，接地电阻要尽量小，这样放电电流可以由机箱外层流入大地，同时也可以将对周围物体放电时形成的骚扰导入大地，不会影响内部电路。
对金属机箱，通常机箱内的电路会通过I/O 电缆、电源线等接地，当机箱上发生静电放电时，机箱的电位上升，而内部电路由于接地，电位保持在地电位附近。这时，机箱与电路之间存在着很大的电位差。这会在机箱与电路之间引起二次电弧。使电路造成损坏。通过增加电路与外壳之间的距离可以避免二次电弧的发生。当电路与外壳之间的距离不能增加时，可以在外壳与电路之间加一层接地的金属挡板，挡住电弧。
如果电路与机箱连在一起，则只应通过一点连接。防止电流流过电路。线路板与机箱连接的点应在电缆入口处。
对塑料机箱，则不存在机箱接地的问题。4.2.3.3 电缆设计：
一个正确设计的电缆保护系统可能是提高系统ESD 非易感性的关键。作为大多数系统中的最大的“天线”— I/O 电缆特别易于被ESD 干扰感应出大的电压或电流。从另一方面，电缆也对ESD 干扰提供低阻抗通道，如果电缆屏蔽同机壳地连接的话。通过该通道ESD 干扰能量可从系统接地回路中释放，因而可间接地避免传导耦合。为减少ESD 干扰辐射耦合到电缆，线长和回路面积要减小，应抑制共模耦合并且使用金属屏蔽。对于输入/输出电缆可采用使用屏蔽电缆、共模扼流圈、过压箝位电路及电缆旁路滤波器措施。在电缆的两端，电缆屏蔽必须与壳体屏蔽连接。在互联电缆上安装一个共模扼流圈可以使静电放电造成的共模电压降在扼流圈上，而不是另一端的电路上。
两个机箱之间用屏蔽电缆连接时，通过电缆的屏蔽层将两个机箱连接在一起，这样可以使两个机箱之间的电位差尽量小。这里，机箱与电缆屏蔽层之间的搭接方式很重要。强烈建议在电缆两端的机箱与电缆屏蔽层之间360°搭接。4.2.3.4 键盘和面板：
键盘和控制面板的设计必须保证放电电流能够直接流到地，而不会经过敏感电路。
对于绝缘键盘，在键与电路之间要安装一个放电防护器（如金属支架），为放电电流提供一条放电路径。放电防护器要直接连接到机箱或机架上，而不能连接到电路地上。当然，用较大的旅钮（增加操作者到内部线路的距离）能够直接防止静电放电。键盘和控制面板的设计应能使放电电流不经过敏感电路而直接到地。采用绝缘轴和大旋钮可以防止向控制键或电位器放电。现在，较多的电子产品面板采用薄膜按键和薄膜显示窗，由于该薄膜由耐高压的绝缘材料构成，可有效防止ESD 通过按键和显示窗进入内部电路形成干扰。另外，现在大多数键盘的按键内部均有由耐高压的绝缘薄膜构成的衬垫，可有效防止ESD 的干扰。4.2.3.5 电路设计：
设备中不用的输入端不允许处于不连接或悬浮状态，而应当直接或通过适当电阻与地线或电源端相连通。
一般来说，与外部设备连接的接口电路都需要加保护电路，其中也包括电源线，这一点往往被硬件设计所忽视。以微机为例来讲，应该考虑安排保护电路的环节有：串行通信接口、并行通信接口、键盘接口、显示接口等。
滤波器（分流电容或一系列电感或两者的结合）必须用在电路中以阻止EMI 耦合到设备。如果输入为高阻抗，一个分流电容滤波器最有效，因为它的低阻抗将有效地旁路高的输入阻抗，分流电容越接近输入端越好。如果输入阻抗低，使用一系列铁氧体可以提供最好的滤波器，这些铁氧体也应尽可能接近输入端。
在内部电路上加强防护措施。对于可能遭受直接传导的静电放电干扰的端口，可以在I/O 接口处串接电阻或并联二极管至正负电源端。MOS 管的输入端串接100kΩ电阻，输出端串接1kΩ电阻，以限制放电电流量。TTL 管输人端串接22～100Ω电阻，输出端串接22～47Ω电阻。模拟管输入端串接100Ω～100kΩ，并且加并联二极管，分流放电电流至电源正或负极，模拟管输出端串接100Ω的电阻。
在I/O 信号线上安装一个对地的电容能够将接口电缆上感应的静电放电电流分流到机箱，避免流到电路上。但这个电容也会将机壳上的电流分流到信号线上。为了避免这种情况的发生，可以在旁路电容与线路板之间安装一只铁氧体磁珠，增加流向线路板的路径的阻抗。需要注意的是，电容的耐压一定要满足要求。静电放电的电压可以高达数千伏。
用一个瞬态防护二极管也能够对静电放电起到有效的保护，但需要注意，用二极管虽然将瞬态干扰的电压限制住了，但高频干扰成分并没有减少，该电路中一般应有与瞬态防护二极管并联的高频旁路电容抑制高频干扰。
在电路设计及电路板布线方面，应采用门电路和选通脉冲。这种输入方式只有在静电放电和选通同时发生时才能造成损坏。而脉冲边沿触发输入方式对静电放电引起的瞬变很敏感，不宜采用。4.2.3.6 PCB 设计：
良好的PCB 设计可以有效地减少ESD 干扰对产品造成的影响，这也是电磁兼容设计中ESD 设计部分的一个重要的内容，大家可以从那部分课程中得到详细的指引。对一个成品进行电磁兼容对策时，很难再对PCB 进行重新设计（改进成本太高），此处不再加以介绍。4.2.3.7 软件：
除了硬件措施外，软件抑制方案也是减少系统锁定等严重失常的有力方法。
软件ESD 抑制措施分为两种常用的类别：刷新、检查并且恢复。刷新涉及到周期性地复位到休止状态，并且刷新显示器和指示器状态。只需进行一次刷新然后假设状态是正确的，其它的事就不用做了。
检查/恢复过程用于决定程序是否正确执行，它们在一定间隔时间被激活，以确认程序是否在完成某个功能。如果这些功能没有实现，一个恢复程序被激活。4.2.4 一般ESD 对策准则：
（1）在易感CMOS、MOS 器件中加入保护二极管；
（2）在易感传输线上（地线在内）串几十欧姆的电阻或铁氧体磁珠；（3）使用静电保护表面涂敷技术，使ESD 难以机芯放电，经证明十分有效；（4）尽量使用屏蔽电缆；
（5）在易感接口处安装滤波器；并将无法安装滤波器的敏感接口加以隔离；（6）选择低脉冲频率的逻辑电路；（7）外壳屏蔽加良好的接地。
4.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试常见问题对策及整改措施 4.3.1 电快速瞬变脉冲群形成的机理及其对电子产品的影响
电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种暂态骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。
一般认为电快速瞬变脉冲群之所以会造成设备的误动作，是因为脉冲群对线路中半导体结电容充电，当结电容上的能量累积到一定程度，便会引起线路乃至设备的误动作。4.3.2 电快速瞬变脉冲群测试及相关要求
不同的电子、电气产品标准对电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于电快速瞬变脉冲群抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.4-1998（idt IEC 61000-4-4:1995）：《电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容、试验方法及相关要求。
4.3.2.1 试验对象：
适用于在住宅区和商业区/工业区使用的在运行条件下的电子、电气设备的电快速瞬变脉冲群的抗扰性能测试。4.3.2.2 试验内容：
对电气和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到重复性快速瞬变脉冲群干扰时的性能进 行评定。
4.3.2.3 试验目的：
重复快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。
电快速速变脉冲群试验的目的就是为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。4.3.2.4 试验发生器
试验发生器性能的主要指标有三个：单个脉冲波形、脉冲的重复频率和输出电压峰值。GB/T 17626.4 要求试验发生器输出波形应如图14，15 所示。
图14：快速瞬变脉冲群概略图
图15：接50Ω 负载时单个脉冲的波形 4.3.2.5 试验方法
对交/直流电源端子的选择耦合/去耦网络来施加快速瞬变脉冲群干扰信号。
对I/O 信号、数据和控制端口选择快速瞬变脉冲群测试专用的容性耦合夹来施加快速瞬变脉冲群干扰信号。
4.3.2.6 试验等级及其选择： 表2：试验等级
供电电源端口、保护接地 I/O、数据和控制端口 等级 电压峰值 kV 重复频率 kHz 电压峰值 kV 重复频率 kHz 1 0.5 5 0.25 5 2 1 5 0.5 5 3 2 5 1 5 4 4 2.5 2 5 x 特定 特定 特定 特定
注：X 是一个开放等级。开路输出试验电压精度±10％；和脉冲的重复频率精度±20％ 试验等级应根据下列情况来选择：
----电磁环境；----骚扰源与关心的设备的邻近情况；----兼容性裕度。对具体的产品来说，试验等级选择往往已在相应的产品或产品族标准中加以规定。4.3.2.7 试验环境 该标准规定的环境条件：
环境温度：15℃~35℃、相对湿度：25%~75%RH、大气压力：86kPa~106kPa 4.3.2.8 试验布置
标准对试验布置也做出了详细的规定，图16 所示为用于实验室型式试验的一般试验配置示意图。
L=耦合夹与EUT 之间的距离，不应大于1m；（A）=电源线耦合位置；（B）=信号线耦合位置
图16：用于实验室型式试验的一般试验配置 4.3.2.9 试验实施
电源、信号和其他功能电量应在其额定的范围内使用，并处于正常的工作状态。根据要进行试验的EUT 的端口类型选择相应的试验等级和耦合方式。
使受试设备处于典型工作条件下，根据受试设备端口及其组合，依次对各端口施加试验电压。每种组合应针对不同脉冲极性进行测试，每种状态的试验持续时间不少于1min。不同的产品或产品族标准对试验的实施可能根据产品的特点有特定的规定。4.3.2.10 试验结果
若电快速速变脉冲群测试通不过，可能产生如下后果：造成设备的误动作。4.3.3 导致电快速脉冲试验失败的原因
从脉冲群试验主要是进行电源线和信号/控制线的传导差/共模干扰试验，只是干扰脉冲的波形前沿非常陡峭，持续时间非常短暂，因此含有极其丰富的高频成分，这就导致在干扰波形的传输过程中，会有一部分干扰从传输的线缆中逸出，这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。电快速脉冲试验波形的上升沿很陡，包含了很丰富的高频成分。另外，由于试验脉冲是持续一段时间的脉冲串，因此它对电路的干扰有一个累积效应，大多数电路为了抗瞬态干扰，在输入端安装了积分电路，这种电路对单个脉冲具有很好的抑制作用，但是对于一串脉冲则不能有效地抑制。电快速脉冲对设备影响的原因有三种，包括：
a）通过电源线直接传导进设备的电源，导致电路的电源线上有过大的噪声电压。当单独对火线或零线注入时，在火线和零线之间存在着差模干扰，这种差模电压会出现在电源的直流输出端。当同时对火线和零线注入时，仅存在着共模电压，由于大部分电源的输入都是平衡的（无论是变压器输入，还是整流桥输入），因此实际共模干扰转变成差模电压的成分很少，对电源的输出影响并不大。
b）干扰能量在电流线上传导的过程中，向空间辐射，这些辐射能量感应到邻近的信号电缆上，对信号电缆连接的电路形成干扰（如果发生这种情况，往往会在直接向信号电缆注入试验脉冲时，导致试验失败）。
c）干扰脉冲信号在电缆（包括信号电缆和电源电缆）上传输时产生的二次辐射能量感应进电路，对电路形成干扰。
4.3.4 通过电快速脉冲试验的整改措施
针对脉冲群干扰，主要采用滤波（电源线和信号线的滤波）及吸收（用铁氧体磁芯来吸收）。采用铁氧体磁芯吸收的方案非常便宜也非常有效，但要注意做试验时铁氧体磁芯的摆放位置，就是今后要使用铁氧体磁芯的位置，千万不要随意更改，因为脉冲群干扰不仅仅是一个传导干扰，更麻烦的是它还含有辐射的成分，不同的安装位置，辐射干扰的逸出情况各不相同，难以捉摸。一般将铁氧体磁芯用在干扰的源头和设备的入口处最为有效。下面根据端口的不同分别进行探讨。4.3.4.1 针对电源线试验的措施
解决电源线干扰问题的主要方法是在电源线入口处安装电源线滤波器，阻止干扰进入设备。快速脉冲通过电源线注入时，可以是差模方式注入，也可以是共模方式注入。对差模方式注入的一般可以通过差模电容（X 电容）和电感滤波器加以吸收。
若注入到电源线上的电压是共模电压，滤波器必须能对这种共模电压起到抑制作用才能使受试设备顺利通过试验。
下面是用滤波器抑制电源线上的电快速脉冲的方法。a）设备的机箱是金属的：
这种情况是最容易的。因为机箱是金属的，它与地线面之间有较大的杂散电容，能够为共模电流提供比较固定的通路。这时，只要在电源线的入口处安装一只含有共模滤波电容的电源线滤波器，共模滤波电容就能将干扰旁路掉，使其回到干扰源。由于电源线滤波器中的共模滤波电容受到漏电流的限制，容量较小，因此对于干扰中较低的频率成分主要依靠共模电感抑制。另外，由于设备与地线面之间的接地线具有较大的电感，对于高频干扰成分阻抗较大，因此设备接地与否对试验的结果一般没有什么影响。除了选择高频性能良好的滤波器以外，在安装滤波器时，注意滤波器应靠近金属机箱上的电源入口处，防止电源线二次辐射造成的干扰。b）设备机箱是非金属的
如果设备的机箱是非金属的，必须在机箱底部加一块金属板，供滤波器中的共模滤波电容接地。这时的共模干扰电流通路通过金属板与地线面之间的杂散电容形成通路。如果设备的尺寸较小，意味着金属板尺寸也较小，这时金属板与地线面之间的电容量较小，不能起到较好的旁路作用。在这种情况下，主要靠电感发挥作用。此时，需要采用各种措施提高电感高频特性，必要时可用多个电感串联。
4.3.4.2 针对信号线试验应采取的措施
快速脉冲通过信号/控制线注入时，由于是采用容性耦合夹注入，属共模注入方式。a）信号电缆屏蔽： 从试验方法可知，干扰脉冲耦合进信号电缆的方式为电容性耦合。消除电容性耦合的方法是将电缆屏蔽起来，并且接地。因此，用电缆屏蔽的方法解决电快速脉冲干扰的条件是电缆屏蔽层能够与试验中的参考地线面可靠连接。如果设备的外壳是金属的并是接地的设备，这个条件容易满足。当设备的外壳是金属的，但是不接地时，屏蔽电缆只能对电快速脉冲中的高频成分起到抑制作用，这是通过金属机壳与地之间的杂散电容来接地的。如果机箱是非金属机箱，则电缆屏蔽的方法就没有什么效果。
b）信号电缆上安装共模扼流圈：
共模扼流圈实际是一种低通滤波器，只有当电感量足够大时，才能对电快速脉冲群有效果。但是当扼流圈的电感量较大时（往往匝数较多），杂散电容也较大，扼流圈的高频抑制效果降低。而电快速脉冲波形中包含了大量的高频成分。因此，在实际使用时，需要注意调整扼流圈的匝数，必要时用两个不同匝数扼流圈串联起来，兼顾高频和低频的要求。
c）信号电缆上安装共模滤波电容。这种滤波方法比扼流圈具有更好的效果，但是需要金属机箱作为滤波电容的地。另外，这种方法会对差模信号有一定的衰减，在使用时需要注意。d）对敏感电路局部屏蔽。当设备的机箱为非金属机箱，或者电缆的屏蔽和滤波措施不易实施时，干扰会直接耦合进电路。这时只能对敏感电路进行局部屏蔽。屏蔽体应该是一个完整的六面体。4.4 浪涌冲击抗扰度测试常见问题对策及整改措施 4.4.1 浪涌冲击形成的机理
电磁兼容领域所指的浪涌冲击一般来源于开关瞬态和雷击瞬态。4.4.1.1 开关瞬态
系统开关瞬态与以下内容有关：
a）主电源系统切换骚扰，例如电容器组的切换；
b）配电系统内在仪器附近的轻微开关动作或者负荷变化； c）与开关装置有关的谐振电路，如晶闸管；
d）各种系统故障，例如对设备组接地系统的短路和电弧故障。4.4.1.2 雷击瞬态
雷电产生浪涌（冲击）电压的主要原理如下：
a）直接雷击于外部电路（户外），注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压； b）在建筑物内、外导体上产生感应电压和电流的间接雷击（即云层之间或云层中的雷击或击于附近物体的雷击，这种雷击产生的磁场）；
c）附近直接对地放电地雷电入地电流耦合到设备组接地系统的公共接地路径。当保护装置动作时，电压和电流可能发生迅速变化，并可能耦合到内部电路。4.4.2 浪涌冲击测试及相关要求
不同的电子、电气产品标准对浪涌（冲击）抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于浪涌（冲击）抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.5-1999（idt IEC 61000-4-5:1995）：《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容、试验方法及相关要求。4.4.2.1 适用范围：
适用于电气和电子设备在规定的工作状态下工作时，对由开关或雷电作用所产生的有一定危害电平的浪涌（冲击）电压的反应。
该标准不对绝缘物耐高压的能力进行试验。该标准不考虑直击雷。4.4.2.2 试验内容：
对电气和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到浪涌（冲击）干扰时的性能进行评定。4.4.2.3 试验目的： 评定设备在遭受到来自电力线和互连线上高能量浪涌（冲击）骚扰时产品的性能。4.4.2.4 试验发生器
a）信号发生器的特性应尽可能地模拟开关瞬态和雷击瞬态现象；
b）如果干扰源与受试设备的端口在同一线路中，例如在电源网络中（直接耦合），那么信号发生器
在受试设备的端口能够模拟一个低阻抗源；
c）如果干扰源与受试设备的端口不在同一线路中（间接耦合），那么信号发生器能够模拟一个高阻抗源。
对于不同场合使用的产品及产品的不同端口，由于相应的浪涌（冲击）瞬态波形，各不相同，因此对应的模拟信号发生器的参数也各不相同。
图17：浪涌（冲击）信号电压及电流波形
例如：对交流电源端口，通常采用的是1.2/50μs(8/20μs)组合波信号发生器；对电信端口，通常采用的是10/700μs 的符合CCITT 要求的试验信号发生器。浪涌（冲击）波形见图17 所示。
4.4.2.5 试验方法
浪涌（冲击）测试一般应在线进行。
测试时，应根据不同的端口选择对应的波形发生器和相应的耦合/去耦单元，同时也应注意不同状态下的信号源内阻选择。4.4.2.6 试验等级及其选择： 表3：试验等级
等级 开路试验电压（±10%），kV 1 0.5 2 1.0 3 2.0 4 4.0 X 特定
注：X 是一个开放等级，可以在产品要求中加以规定。试验等级应根据安装情况来选择。
对较高等级测试时，试验应满足该表所列的较低等级。
对具体的产品来说，试验等级选择往往已在相应的产品或产品族标准中加以规定。4.4.2.7 试验环境 该标准规定的环境条件：
环境温度：15℃~35℃、相对湿度：10%~75%RH、大气压力：86kPa~106kPa 4.4.2.8 试验布置
图
18、图19 是交/直流电源端浪涌（冲击）差模和共模试验配置示意图。
图18：用于电源端浪涌（冲击）试验配置（差模方式）
图19：用于电源端浪涌（冲击）试验配置（共模方式）4.4.2.9 试验实施
电源、信号和其他功能电量应在其额定的范围内使用，并处于正常的工作状态。根据要进行试验的EUT 的端口类型选择相应的试验试验波形发生器和耦合单元及相应的信号源内 阻。
使受试设备处于典型工作条件下，根据受试设备端口及其组合，依次对各端口施加冲击电压。每种组合应针对不同脉冲极性进行测试，两次脉冲间隔时间不少于1min。
对电源端子进行浪涌测试时，应在交流电压波形的正、负峰值和过零点分别施加试验电压。对电源线和信号线应分别在不同组合的共模和差模状态下施加脉冲冲击。每种组合状态至少进行5 次脉冲冲击。
若需满足较高等级的测试要求，也应同时进行较低等级的测试，只有两者同时满足，我们才认为测试通过。
不同的产品或产品族标准对试验的实施可能根据产品的特点有特定的规定。4.4.2.10 试验结果
若电快速速变脉冲群测试通不过，可能产生如下后果：（1）引起接口电路器件的击穿损坏。（2）造成设备的误动作。
4.4.3 导致浪涌冲击抗扰度试验失败的原因
浪涌脉冲的上升时间较长，脉宽较宽，不含有较高的频率成分，因此对电路的干扰以传导为主。主要体现在过高的差模电压幅度导致输入器件击穿损坏，或者过高的共模电压导致线路与地之间的绝缘层击穿。由于器件击穿后阻抗很低，浪涌发生器产生的很大的电流随之使器件过热发生损坏。
对于有较大平滑电容的整流电路，过电流使器件损坏也可能是首先发生的。例如，对开关电源的高压整流滤波电路而言，浪涌到来时，整流电路和平滑电容提供了很低的阻抗，浪涌发生器输出的很大的电流流过整流二极管，当整流二极管不能承受这个电流时，就发生过热而烧毁。随着电容的充电，电容上的电压也会达到很高，有可能导致电容击穿损坏。
4.4.4 通过浪涌抗扰度试验应采取的措施
雷击浪涌试验有共模和差模两种，因此浪涌吸收器件的使用要考虑到与试验的对应情况。为保证使用效果，浪涌吸收器件要用在进线入口处。由于浪涌吸收过程中的di/dt 特别大，在器件附近不能有信号线和电源线经过，以防止因电磁耦合将干扰引入信号和电源线路。此外，浪涌吸收器件的引脚要短；吸收器件的吸收容量要与浪涌电压和电流的试验等级相匹配。
雷击浪涌试验的最大特点是能量特别大，所以采用普通滤波器和铁氧体磁芯来滤波、吸收的方案基本无效，必须使用气体放电管、压敏电阻、硅瞬变电压吸收二极管和半导体放电管等专门的浪涌抑制器件才行。
浪涌抑制器件的一个共同特性就是阻抗在有浪涌电压与没浪涌电压时不同。正常电压下，它的阻抗很高，对电路的工作没有影响，当有很高的浪涌电压加在它上面时，它的阻抗变得很低，将浪涌能量旁路掉这类器件的使用方法是并联在线路与参考地之间，当浪涌电压出现时，迅速导通，以将电压幅度限制在一定的值上。
压敏电阻、瞬态抑制二极管和气体放电管具有不同的伏安特性，因此浪涌通过它们时发生的变化不同，图20 对浪涌通过这三种器件时的变化进行了比较。
图20：浪涌冲击通过不同的抑制器件时的电压波形示意图 4.4.4.1 压敏电阻
当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，电阻的阻值大幅度降低，从而浪涌能量泄放掉。在浪涌电压作用下，导通后的压敏电阻上的电压（一般称为钳位电压），等于流过压敏电阻的电流乘以压敏电阻的
阻值，因此在浪涌电流的峰值处钳位电压达到最高。（1）优点：峰值电流承受能力较大，价格低。
（2）缺点：钳位电压较高（取决于最大浪涌电流），一般可以达到工作电压的2～3 倍，因此电路必须能承受这么高的浪涌电压。另外，压敏电阻随着受到浪涌冲击次数的增加，漏电流增加。如果在交流电源线上应用会导致漏电流超过安全规定的现象，严重时，压敏电阻会因过热而爆炸。压敏电阻的其他缺点还有：响应时间较长，寄生电容较大。
（3）适用场合：直流电源线、低频信号线，或者与气体放电管串联起来用在交流电源线上。4.4.4.2 瞬态抑制二极管（TVS）
当TVS 上的电压超过一定幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉。由于这类器件导通后阻抗很小，因此它的钳位电压很平坦，并且很接近工作电压。（1）优点：响应时间短，钳位电压低（相对于工作电压）。
（2）缺点：由于所有功率都耗散在二极管的PN 结上，因此它所承受的功率值较小，允许流过的电流较小。一般的TVS 器件的寄生电容较大，如在高速数据线上使用，要用特制的低电容器件，但是低电容器件的额定功率往往较小。
（3）适用场合：浪涌能量较小的场合。如果浪涌能量较大，要与其他大功率浪涌抑制器件一同使
用，TVS 作为后级防护。4.4.4.3 气体放电管
当气体放电管上的电压超过一定幅度时，器件变为短路状态，阻抗几乎为零。这种导通原理与控制电感性负载的开关触点被击穿的原理相同，只是这里两个触点之间的距离和气体环境是控制好的，可使击穿电压为一个确定值。气体放电管一旦导通后，它上面的电压会很低。（1）优点：承受电流大，寄生电容小。
（2）缺点：响应时间长。另外，由于维持它导通所需要的电压很低，因此当浪涌电压过后，只要加在气体放电管上的电压高于维持电压，它就会保持导通，在交流场合应用时，只有当交流电过零点时，它才会断开，因此会有一定的惯用电流。由于跟随电流的时间较长，会导致放电管触点迅速烧毁，从而缩短放电管的寿命。
（3）适用场合：信号线或工作电压低于导通维持电压的直流电源线上（一般低于10V）；与压敏电阻组合起来用在交流电源线上。4.4.4.3 气体放电管和压敏电阻组合应用
气体放电管和压敏电阻都不适合单独在交流电源线上使用。气体放电管的问题是它的电流效应。压
敏电阻的问题是随着受浪涌作用的次数增加交流漏电流增加。一个实用的方案是将气体放电管与压敏电阻串联起来使用。如果同时敏电阻上并联一个电容，浪涌电压到来时，可以更快地将电压加到气体放电管上，缩短导通时间。
这种气体放电管与压敏电阻的组合除了可以避免上述缺点以外，还有一个好处就是可以降低限幅电
压值。在这里可以使用导通电压较低（低于工作电压）的压敏电阻。从而可以降低限幅电压值。该连接方式对浪涌电压的抑制作用如图21 所示。
图21：气体放电管和压敏电阻串联使用的效果
采用组合式保护方案能发挥不同保护器件的各自特点，从而取得最好的保护效果。浪涌经过压敏电阻和气体放电管后，会残留一个较窄的脉冲，这是由于气体放电管导通点较高所致。
由于这个脉冲较窄，因此很容易用低通滤波器滤除。实用的浪涌防护电路是在浪涌抑制器的后面加低通滤波器。
4.4.4.4 地线反弹的抑制
当并联型的浪涌抑制器发挥作用时，它将浪涌能量旁路到地线上。由于地线都是有一定阻的，因此当电流流过地线时，地线上会有电压。这种现象一般称为地线反弹。地线反弹对设备的影响如下：
（1）浪涌抑制器的地与设备的地不在同一点，设备的线路实际上没有受到保护，较高的浪源电压仍然加到了设备的电源线与地之间。解决办法是在线路与设备的外壳（地）之间再并联一只浪涌抑制器。
（2）浪涌抑制器的地与设备的地在同一点，这时，该台设备的线路与地之间没有浪涌电压，受到了保护，但是如果这个设备与其他设备连接在一起，另一台设备就要承受共模电压。这个共模电压会出现在所有连接设备1 与设备2 的电缆上。解决的方法是在互连电缆的设备2 一端安装浪涌抑制器。
4.4.4.5 浪涌抑制器件的正确使用
需要注意的是，浪涌抑制器件的寿命不是永久的，总会失效。因此，在结构设计上，应该便于更换浪涌抑制器件。并且，当浪涌抑制器件失效时，应该有明显的显示，提醒维护人员进行更换。浪涌抑制器件的失效模式一般为短路，这可以称为安全模式。因为当浪涌抑制器短路时，线路会出现故障，从而提醒维修人员更换浪涌抑制器。但是，也有开路失效模式的可能性，这时往往会给设备带来潜在危险，因为设备会直接处于没有保护的状态下。参考文献：
德国的网络电磁安全 篇3
战略目标与举措
2011年初，德国颁布《德国网络电磁安全战略》。通过该战略，德国政府根据《关键基础设施防护国家战略》的执行计划，完善应对当前网络电磁安全威胁的手段，并提出联邦政府应重点关注以下十个战略领域。
①保护关键信息基础设施：这是网络电磁安全领域的重中之重；扩展《关键基础设施防护国家战略》执行计划确立的合作范围。
②确保德国IT系统的安全：形成包括社会团体在内的联合倡议，以便能持续汇集信息和建议；提高安全工具的可用性。
③加强公共行政部门的IT安全：在联邦行政部门构建公共、一致、安全的网络化基础设施，并将其作为语音和数据通信的基础。IT规划委员会将进一步加强联邦部门之间的运行合作。
④国家网络电磁响应中心：任务是优化各州行政部门之间的运行合作，改善针对IT突发事件的保护协调和响应措施。
⑤国家网络电磁安全委员会：任务是协调公共和私营部门的防御性工具以及跨领域的网络电磁安全手段。该委员会将能加强和协调联邦级别的IT管理，包括不同的政府部门和联邦机构。
⑥有效控制网络电磁空间领域的犯罪：包括与工业界共同建立联合机构，以及执法部门作为咨询机构进行参与。主要工作是依托“欧洲网络电磁犯罪协定委员会”，同全球刑法保持一致。
⑦采取高效协调的行动，以确保欧洲以及世界范围内的网络电磁安全：德国的对外网络电磁政策即将出台，因此将在国际组织内就网络电磁安全问题协调观念、谋求利益。
⑧采用可靠的信息、技术：德国将继续强化IT安全和关键基础设施防护方面的研究，并将加强其在战略IT领域核心竞争力方面的技术自主和经济能力。
⑨联邦当局人才队伍建设：包括评估是否需要额外增加人员并进行网络电磁安全的专业化培训，同时加强联邦机构之间的人才交流。
⑩开发应对网络电磁攻击的工具：必须与有能力的国家权威机构合作开发应对网络电磁攻击的综合性工具。
为执行该战略，德国采取多项举措，包括：出台规划计划加以推动，如《信息基础设施防护国家计划》以及相关的IT基础设施防护执行计划等；提出具体行动建议，如将国家“基本防护方案”作为关键物理基础设施防护的基本原则，确定关键基础设施运行人员的风险管理职能；制定标准规范，如针对关键基础设施运行人员的信息安全标准等。管理体制与法规制度
德国拥有一系列与网络电磁安全相关的机构，各自具有不同的使命。在国家层面，有联邦内政部，联邦经济与技术部，“联邦信息安全办公室”，“信息技术办公室”，“数据保护和信息自由专员”，“燃气、电信、邮政和铁路联邦网络局”，“联邦犯罪警察局”等。在计算机应急响应方面，有“联邦计算机应急响应小组”、“国防部计算机应急响应小组”、“网络计算机应急响应小组”、“西门子计算机应急响应小组”等。在业界组织方面，有“德国信息技术协会”、“电信和增值服务提供商协会”等。在学术组织方面，有“波恩大学计算机科学学院”、“IT安全国际学院”等。
这些机构通过以下机制进行网络电磁方面的对话和信息交流。一是依托“德国网络电磁防御中心”形成网络电磁领域信息共享平台。该中心隶属于“联邦信息安全办公室”，直接与“联邦宪法保护办公室”以及“公众防护和灾难援助联邦办公室”进行协作。其主要职责是信息传递，如在联邦政府信息技术专员主管的网络电磁安全委员会的协同下，实现对IT产品脆弱性、薄弱环节、攻击模式等信息的快速、密切的共享。二是通过定期会议实现机构问的合作与交互。针对当前安全主题，组织召开信息、安全会议，加强“联邦信息安全办公室”、计算机应急响应小组和其他机构之间的协作。三是出台法律法规加以约束。德国颁布了一系列信息安全领域的法律法规，如：《因特网数据保护法》(草案)、《电信法》、《加强联邦信息技术安全法案》、《电子签名法》、《电子身份认证和授权法》等。
国际合作
为进一步加强网络电磁安全，德国积极开展国际交流合作。
一是与欧洲委员会和美国法律机构的合作。德国“联邦网络局”隶属于“联邦经济与技术部”。该局不仅代表“联邦经济与技术部”参加欧洲和国际上的机构或组织，同时还具有自身的国际合作职责，如与美国联邦通信委员会等其他国家法律机构交流经验等。
二是与法国的合作。2010年2月，法德两国部长会议确定了未来两国双边合作路线图，提出了加强应对网络电磁攻击的防护性措施，并同意在国际论坛中加强合作。
三是与“欧洲政府计算机应急响应小组”团体的合作。德国联邦计算机应急响应小组作为“欧洲政府计算机应急响应小组”团体的成员，积极参与大规模或区域网络安全应对措施的研发、共享1T安全事件和恶意代码威胁信息、交流技术和人才。
主要经验
德国在安全事件应急管理、网络电磁风险控制、弹性机制、隐私与可信度等领域有以下实践经验。
一是在安全事件应急管理方面。德国“联邦信息安全办公室”统一搜集和评估所有联邦机构IT安全威胁的信息，特别是安全漏洞、恶意代码、针对IT安全的攻击以及执行这些攻击的方法等信息。办公室将每两年发布一次《德国IT安全状态报告》，包括涉及具体细节的保密版本和仅包括总体建议的公开版本。
二是在网络电磁风险控制方面。内政部为公司和政府机构提供了风险和危机管理指南，将风险和危机管理分为5个阶段，分别是：建立风险和危机管理系统、描述风险分析、采取防御性措施、描绘实施有效风险管理的各个方面、评估风险和危机管理系统。
三是在弹性机制方面。《信息基础设施防护国家计划》提出了3项战略目标，分别是：①防护性，为信息基础设施提供足够保护；②战备性，对IT突发安全事件进行有效响应；③可持续性，通过设立国际标准，增强德国的IT安全能力。
四是在隐私与可信度方面。德国颁布《联邦数据保护法案》保护个人数据，主要涉及9个领域：雇主因特网搜索，医疗考试，自动数据扫描，闭路电视监控，跟踪，生物统计学数据，电话、因特网和电子邮件监控，劳资联合委员会的协定，安全违规行为通知。并且，还规定数据控制器和处理器必须遵守访问控制、传输控制、输入控制、可用性控制和数据分离等要求。
电磁兼容及安全认证 篇4
关键词：电磁空间,电子战,安全,对策
今日世界, 依托高技术优势和信号化武器装备进行电子对抗, 已经成为交战双方达成作战目的的基本途径和惯用手段。由于军事领域电磁应用的日趋广泛, 使得战争环境发生了重大改变, 出现了与传统战场并重的新要素———电磁空间。
所谓电磁空间, 是指在一定的战场空间内, 由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、式样复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的电磁环境, 其形成与发展及对信息化战争的影响, 当前十分引人注目。
在未来信息化战争中, 夺取电磁空间信息优势成为赢得未来战胜主动权的先决条件。未来信息化战争, 战场透明度将进一步增强, 电磁空间不可避免的要展开侦查与反侦察的斗争。未来战争中, 制空权、制海权, 已逐步转为依靠电子设备、技术、战术等“软杀伤”系统的优势上来;同时, 如果电磁空间安全建设做不好, 就可能造成信息被窃, 网络被毁, 指挥控制系统瘫痪, 制信息权丧失等严重后果, 也就无法发挥信息化军队的作战能力。可以说, 谁拥有了作战制电磁权, 谁就赢得了战争的主动权。
当我国的电子战界人士正在全力以赴地研究和开发适应21世纪数字化战场要求的电磁战技术和装备时, 决不可以对我们所面临的电磁空间威胁掉以轻心。众所周知, 现代战争中的电磁战负有双重任务, 一是对敌方电子系统实施“软杀伤”或“硬杀伤”的电子攻击任务, 二是保护己方电子系统不受敌方电子战系统所实施的电子攻击的影响。
我国在新世纪里所面临的主要电磁威胁来自于美国及周边国家和地区的电子战能力, 其主要特点可以简单归纳为:
1) 全天候的陆、海、空、天基的综合一体化监视侦察系统几乎覆盖全球每个角落, 能够在重要事件发生时, 适时地调集资源, 重点监视该事件发生地域, 收集各种级别作战需要的情报。不管是在战时或是平时, 它们都能将对方的任何军事行动、装备部署、武器试验甚至人员活动情况置于严密的监视之下, 从而使其失去了原有地理空间上的安全屏障。其中, 具代表性的威胁有美国的“大酒瓶”、“小号”等电子侦察卫星, 美国的“RC-135U”、“E-2C”等预警机和电子侦察机。
2) 天基和机载监视侦察系统对各种辐射源的高分辨力、高精度地理位置定位能力, 完全能够支援各种武器平台实施精确打击。据报道, 美国电子侦察卫星的地理位置定位精度最高可达百米甚至数十米数量级, 图像侦察卫星能够看清楚地面上1米大小的目标。预警或资源探测卫星甚至可以发现隐蔽在地下的导弹发射装置和地下工程。
3) 机载和地面大功率电子干扰系统普遍具有机动性强的特点, 能够执行各种随队掩护干扰和远距离压制干扰任务, 有力地支援空中和地面部队的作战行动。美军现役的电子战装备基本能够满足军一级作战对纵深150公里、师一级作战对纵深70公里目标实施侦察干扰的要求。
4) 反辐射导弹是所有无线电射频和红外等辐射源的致命武器, 也是电子战的“硬杀伤”武器。美军现役的AGM“哈姆”系列高速反辐射导弹采用微波、电视、激光、红外成像或混合制导方式, 大大提高了命中精度和命中概率。
5) 信息战新武器的成功运用使防御方陷入了“防不胜防”的危机境地, 关键的指挥控制节点、通信节点、网络节点等面临了空前未有的威胁。信息战新武器包括计算机网络上的信息攻击武器、电磁炸弹和石墨炸弹等。在美伊战争中, 美英联军就在卫星、电子战飞机等平台的支持下, 在这场开始就步入电子战模式的现代战争中, 取得了压倒性优势。
在未来战争中, 要保证使用无线电资源的安全和自由, 不被敌所窃听和使用, 就应加强电磁空间的防护与建设, 以保证电磁空间安全。
首先是严格电磁管控。一是加强频谱管制, 严格划分通信频段, 从频域上区分干扰与通信所使用的范围, 必要时可设置保护频段。二是在时域上进行控制, 从时域上区分干扰与通信所使用的时段。三是在空域上进行控制, 使实施电子干扰方向避开己方工作的方向。四是在能域上进行控制, 将电子干扰功率控制在完成任务所需的最低限度以最大限度降低自扰现象。同时严格落实电磁保密规定, 在使用上加强对各种电磁波信号的控制, 以减少被敌侦测的机会。
其次, 采用扩展频谱、跳频、跳时以及突发等先进技术和手段, 提高雷达、通信、导航等电子设备的抗截获、抗干扰、抗检测能力, 保证电磁信息的安全畅通。
第三, 加强电子战力量建设, 提高信息站能力。借助先进信息技术, 靠“软件”实现实时电磁兼容。以电子防空作战中通信对抗干扰为例。首先综合根据己方通信对作战影响的重要程度和敌方通信对己方威胁的程度设定合理的优先级。在己方电子防空力量侦察到敌通信并在对敌实施干扰之前, 系统自动询问相关空域、频域内有无己方通信正在使用或即将使用。若无, 则立即实施干扰;若有, 则比较己方通信和敌方通信的优先级, 以优先级高的优先处理为准。
随着完全的信息战争时期到来, 传统的作战形式进行了以信息功能为主体的优化组合, 制电磁权已经成为未来高技术战争的制高点。只有综合使用电子战术手段, 才能夺取和保持制电磁权。只有把有限的财力、物力和技术, 使用于战争能力倍增器环节的建设上, 以综合电子战和计算机网络战为中心建立具有中国特色的武器装备体系, 规划和发展我们的综合电子战武器装备体系, 进行军事斗争准备和训练部队, 是尽快提高作战能力, 尽快做好军事斗争准备的最有效途径和赢得未来信息化战争的明智之举。
参考文献
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内存不兼容导致系统进入安全模式 篇5
问：我的计算机使用的是华硕i845主板，128MBDDR266内存，后来为了升级，就换了一条KingMaxDDR333256MB内存，结果安装上以后，发现系统经常会自动进入安装模式，这是为什么?
答：换新内存后导致系统经常自动进入安全模式，一般是由于主板与内存条不兼容或内存条质量不佳引起，常见于将高频率的内存用于某些不支持此频率内存条的主板上，
由于你的主板最高只支持DDR266内存，而升级后的内存为DDR333，而且在更换内存后又没有降低内存频率，结果内存与主板不兼容而导致系统自动进入安全模式。此时可以在开机时进入BIOS，在DRAMFrequency选项中将内存频率降低，比如设置成DDR266或DDR200，然后保存退出并重新启动计算机，看系统是否能够正常运行。如果故障依然存在，则可能是内存质量有问题，只有更换内存条了。
电磁兼容及安全认证 篇6
目前, 煤矿井下电子设备使用越来越广泛, 所形成的电磁环境 (EME) 日益复杂。为保障井下安全作业生产, 对煤矿安全监控设备的电磁兼容性要求愈来愈高。一般安全监控设备的抗电磁干扰性能较弱, 导致很多的安全监控设备不能可靠、稳定地工作, 如监控电子设备的损坏故障率高、矿用传感器误报警现象较频繁、电子设备之间受电磁干扰常易出现通信中断现象、安全监控系统采集数据容易出现冒大值等一系列常见问题, 不仅增加了煤矿人员设备的维护工作量, 影响生产效率, 也给井下作业人员的工作安全带来很大威胁。
如何提高井下安全监控设备的抗电磁干扰能力, 以适合煤矿井下恶劣、复杂的工作环境, 对保障煤矿井下安全作业生产显得越来越重要。本文通过对煤矿安全监控设备电磁兼容性 (Electromagnetic Compatibility, EMC) 的分析, 提出了适应于煤矿井下设备的电磁兼容的设计方法, 以提高设备的抗电磁干扰能力, 为矿井安全生产提供可靠保障。
1 EMC分析与设计方法
EMC主要包括2个方面的设计要求:
(1) 能在预期的电磁环境中正常工作, 具有耐抗扰能力, 且性能不会降低或出现故障;
(2) 对该电磁环境不是一个污染源。
EMC主要包括电磁干扰 (EMI) 和电磁抗扰度 (EMS) 。电磁兼容设计实际上就是采用EMI控制技术针对产品中产生的电磁干扰进行优化设计, 其主要依据是电磁干扰的三要素:干扰源、耦合通路和敏感设备。所以, 电磁兼容设计就是要从抑制干扰源、切断耦合途径和防护敏感设备被干扰等方面采取措施。下面根据电磁干扰的不同类型进行分析。
1.1 射频辐射抗扰度分析与设计
电磁辐射主要是以空间辐射耦合的方式影响安全监控设备的正常工作。EMI能量通过传导性耦合和辐射性耦合传输。传导性耦合需采用滤波技术, 即采用EMI滤波器件加以抑制;辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制, 屏蔽能有效地抑制通过空间传播的EMI。采用屏蔽的目的有2个:一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域;二是防止外来的辐射进入某一区域。可以通过对2个空间区域之间进行金属隔离来实现屏蔽, 以控制井下安全监控设备之间的电场、磁场和电磁波的感应和辐射。
1.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度分析与设计
电快速瞬变脉冲群 (EFT) 主要是由模拟感性负载瞬态切换过程产生的瞬态干扰, 一般不会造成电路元器件损坏, 只是使设备出现“软”故障, 如程序跑飞、数据丢失等问题, 有的安全监控设备对单脉冲不敏感, 但对脉冲群敏感。该种干扰主要是以共模方式施加到电源线或信号线上:
(1) 侵入的EFT会通过电源线、地线的引线电感产生反电动势, 造成电源电压和地电位的波动, 从而引起数字电路的误动作。
(2) 由于对IC芯片输入端电容充电, 在脉冲间隔不能完全放电, 导致电位逐渐积累, 使IC芯片发生误动作, 如出现单片机复位等。
(3) 由线缆走线引起感应耦合。
EFT抗扰度能力可以通过以下措施加以增强:
(1) 使用合适的电源滤波器、瞬态干扰抑制器, 电源屏蔽线两端接地。
(2) 尽量减小PCB电源线和地线的引线电感, 优化PCB地线走线的设计。
(3) 本安防爆电路和导线与非本安防爆电路和导线隔离, 并设接地装置。
常用的隔离措施:① 光电耦合器光电隔离;② 多级限压与限流;③ 变压器电磁隔离;④ 安全栅隔离;⑤ 本安电路导线与非本安电路导线分离, 本安电路与非本安电路电缆分离走线、分开布置, 以减小耦合电感。
1.3 浪涌 (冲击) 抗扰度分析与设计
目前, 国内很多煤矿地处山区, 很容易受雷击影响, 形成电浪涌危害, 如果传导到矿井地下, 井下安全监控设备电源在刚开通的那一瞬间产生的强力脉冲, 由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲。井下安全监控设备受到瞬态高能量骚扰, 在线路上感应或耦合出过电压。极大陡度的电流, 通过电流的流动, 将在导体的周围产生磁场, 如果电流泄放的通道附近有回路存在, 根据感应法则, 回路导体将感应出电压, 对安全监控设备产生严重干扰。
抑制浪涌通常通过使用浪涌抑制器件来解决:
(1) 气体放电管:具有良好的浪涌电流吸收能力, 可泄放直接雷击电流, 一般用作一次保护。它的缺点主要是有较大的后续电流, 动作电压较高, 动作时间较长。
(2) 瞬态电压抑制器TVS:当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时, 它以极快的速度, 将其两极间的高阻抗变为低阻抗, 使两极间的电压箝位于一个预定值。该抑制器具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制等特点, 主要用于二次保护。
(3) 压敏电阻:用于泄放雷电流, 能力较好, 但只能泄放部分直接雷击电流, 一般用于二次保护。它的优点是残压较低、反应时间较慢等。
1.4 静电干扰分析与设计
煤矿井下安全监控设备都处于瓦斯气体、煤尘等具有爆炸危险的工作环境, 而且有时设备需要进行检修、频繁插拔接线等, 很容易产生静电 (ESD) 。静电放电可能引起静电吸附, 静电放电产生的电磁脉冲有可能引起设备内部电路芯片器件击穿。软击穿会造成器件的性能下降, 硬击穿可能一次性造成芯片介质击穿而烧毁, 以导致芯片永久性损坏。
静电能量的传播有2种方式:
(1) 传导方式, 通过导体进行电流泄放, 侵入电路内部, 使芯片误动作甚至永久性损坏。
(2) 放电电流:通过导体传播, 激发经过的“天线”产生电磁波耦合到外界其它电路。如果感应的电压或电流超过抗扰度限值, 该电路性能将下降或失效。
进行静电设计的主要方法:
(1) 采用防静电的芯片, 如防静电电源芯片等。
(2) 在可能成为静电泄放敏感点的电路中, 如输入端与地之间应加瞬态干扰抑制器等保护器件进行保护等。
(3) 采用分流滤波器, 做好PCB设计和屏蔽设计等。
2 结语
本文通过分析煤矿井下安全监控设备的电磁兼容性要求, 提出了相应的设计方法实现和提高了井下安全监控设备的抗电磁干扰能力, 保证了煤矿井下安全监控设备稳定、可靠的运行, 保障了井下作业人员的人身安全、减轻了设备维护人员的工作量, 提高了煤矿的生产效率。
摘要：文章分析了煤矿安全监控设备的电磁兼容性 (EMC) , 针对不同类型的电磁干扰, 提出了适合煤矿井下安全监控设备的电磁兼容的设计方法。该方法提高了矿用设备的抗电磁干扰能力, 为矿井安全生产提供了保障。
关键词：煤矿,安全监控,电磁兼容性,抗干扰,EMC
参考文献
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[4]孙继平, 王福增, 潘涛, 等.煤矿井下漏泄通信系统抗干扰技术[J].矿业研究与开发, 2008 (2) :58~59.
安全使用电磁炉 篇7
1 正确选配电源线
电磁炉由于功率大, 应选能承受15 A电流的铜芯导线, 配套使用的插座和开关等也要达到这一要求。
2 放置要平稳
电磁炉应水平放置, 如果电磁炉某一脚悬空, 使用时锅的重力将会使电磁炉变形甚至损坏。电磁炉的侧面、背面与墙至少有10 cm的距离, 以利通风散热。应保证电磁炉的进、排气孔处无任何物体阻挡。当电磁炉在工作中其内置风扇不转时, 要立即停用, 及时检修。
3 忌潮湿
电磁炉的使用环境应保持干燥, 远离热气和蒸汽, 否则, 会大大缩短其使用寿命。
4 避免锅具过重
电磁炉的承载重量是有限的, 一般连锅带食物不应超过5 kg。如果需要对超重超大的锅具进行加热时, 应另设支撑架。
5 正确选锅具
电磁炉使用的锅应为平底, 直径大于10 cm并且具有吸磁性, 例如铁锅、搪瓷铁锅、不锈钢锅等。铝、铜、陶瓷、玻璃锅具不能使用。
6 清洁要得法
清洁电磁炉时, 应待其完全冷却后, 再用少许中性洗涤剂来擦, 切忌使用强洗涤剂, 也不要用金属刷、砂布等来擦拭炉面上的油渍污垢。
7 按按钮要轻, 松开时要快
电磁炉的各按钮属轻触型, 使用时手指用力不要过重。当所按动的按钮启动后, 手指就应离开, 不要按住不放, 以免损伤簧片和导电接触片。
8 应注意烹调后炉面的余温
电磁兼容及安全认证 篇8
电磁干扰问题往往错综复杂, 不能仅凭理论分析, 也不能希望通过采取随意的一项措施和手段, 或者以往的某次成功经验, 就取得立竿见影的效果。必须认真分析电磁兼容产品设计的规范性, 针对主要环节逐一进行确认, 甚至多次再确认的基础上, 开展系统诊断。找出真正造成问题的关键, 是解决电磁干扰的最佳途径。为此, 针对设计过程中电磁兼容出现的超差问题, 对产品开展全面检查, 重点针对电磁干扰三要素 (干扰源、传输耦合途径和接收响应) , 结合试验现象进行综合分析和检查。首先, 检查设备的结构及各模块的连接, 确定诊断对象。根据设备组成和特点, 将信号线、电源线、地线、机壳、通风孔、高电平和大电流电缆作为重点, 优先考虑电源设备和电源系统的电磁干扰。其次, 研究制定具体诊断方法。根据该产品多系统、多模块组成的特点, 采取自检、互检相结合, 线、块为单元的综合诊断流程, 实施电磁兼容超差定位。
2 EN55022的CE (传导) 项目电磁干扰诊断
2.1 电磁干扰原因分析
数字电路工作电流是瞬变的, 虽已在各芯片和线路板上装配了解耦电容, 但仍会有部分瞬变电流反映在电源中, 并沿电源线传导;DC/DC变换器工作在脉冲状态, 本身也会产生强干扰;机箱内的线路板和电缆均是辐射源, 辐射能量会感应进电源线和电源电路本身形成传导发射;电源滤波器性能不良等。
2.2 诊断流程
1) 检查电源板滤波和去耦电容的符合性。2) 搭接是否满足电磁兼容要求。3) 机箱内部布线检查。4) 接地状况检查。5) 检查滤波器。
2.3 诊断结果
设备电源线入口安装的10A电源滤波器低频特性不良, 是造成干扰的主要原因。产品虽已采用高频有源功率因数补偿, 实现了PF>0.99的功率因数值, 但从其它项目试验曲线可见设备输入电流仍存在非正弦波, 有源功率因数补偿还不到位。
3 EN55022的RE (辐射) 项目电磁干扰诊断
3.1 电磁干扰原因分析
设备外接电缆较多, 造成超差的因素较为复杂, 主要原因可能为电源电缆滤波不良导致辐射超差;信号电缆屏蔽不好形成辐射;屏蔽机箱缝隙和孔洞不规范等。
3.2 诊断流程
I) 依据超差点为参考值, 逐个断开电源, 确定信号电缆、电源电缆或机箱屏蔽之中的主要矛盾。2) 针对子系统问题采取检查滤波器、增加磁环 (个数及匝数) 、检查衬垫孔缝等措施。
3.3 诊断结果
电缆导致辐射是超差的主要原因。电源电缆滤波器低端性能须改善, 或增加一级高效低通滤波器;加强信号电缆的屏蔽。
4 采取的具体对策及效果
从以上分析诊断可看出, 改善电源滤波性能, 改进机箱电缆屏蔽技术是解决项目超差的主要途径。此外, 在验证中还发现, 作为一个复杂的系统, 各分系统电磁兼容均符合指标要求, 但整机指标超差。可见进一步提高分系统电磁兼容特性, 也是整改工作的重点。
4.1 改善滤波技术
鉴于原设备随标准机箱已配套安装了10A电源滤波器, 且各项安装要求均符合设计规范, 电磁兼容测试中仅80MHz以下超差, 反映其低频特性不良。另外, 由于设备结构空间及重量要求的限制, 不适宜采用体积庞大的电感、电容等无源功率因素校正技术。因此, 增加一级低频特性良好的低通滤波器是解决问题的有效途径。我们定制了一型电源滤波器, 边测量边整改, 确定有关参数, 增强功率因数补偿, 使输入电流接近正弦波电流。
4.2 更换怀疑的器件
设计之初, 为提高电源效率满足指标要求, 设备大量选用开关电源, 因此在效率和电磁兼容性方面存在固有不平衡现象, 且部分配套商提供的组件上的开关电源 (如显示器电源等) , 因功率小和自身电磁兼容测试合格, 所以未考虑功率因数校正, 经各组件辐射叠加, 也是造成低端超差的原因。我们对显示器电源进行了调整, 取消显示器原配电源组件, 采用整机12 V电源直接供电。
4.3 采用屏蔽技术
电磁干扰诊断过程中, 企图通过信号电缆套上多个及多匝的铁氧体磁环抑制电磁干扰, 但由于磁环对于低频 (几百k Hz到几十MHz) 极小阻抗的固有特性, 指标改善并无明显, 因此改善电缆屏蔽性能是关键。为此, 重新更换屏蔽接头, 所有外接电缆重新搭接, 确保电缆屏蔽层与机箱360°搭接。同时将检查中发现的高低电平混搭走线等不规范现象进行了整改。
4.4 其它措施
机箱缝隙和孔洞设计符合规范要求, 且经密封测试, 对改善效果影响不明显, 因此该处未采取措施。设备各种接地搭接技术也基本符合设计规范要求 (由于是事后整改, 电路板未检测) , 仅进行了全面检查和紧固。
采取以上对策后, 我们重新开展了两次针对CE和RE项目的补充测试, 以及规定要求的其它项目全面验证测试。CE项目改善明显, 测试合格;RE项目低端有较大改善, 最大峰值处约有1.5d B余量, 满足总体设计要求。
5 几点体会
5.1 电磁兼容设计至关重要
“电磁兼容是设计出来的”, 对此我们感触深刻。产品设计之初, 总体电磁兼容主设计师下达了较为详细的电磁兼容总体规范要求, 向各分系统设备分配了具体指标, 但通过试验仍暴露出诸多问题。因属于事后补救, 耗费大量人力物力, 虽取得一定成效, 但不是理想的解决, 且影响了时间进度。究其原因, 主要有以下三个方面:
5.1.1 滤波器安装位置距电源入口较远, 输入线长度未尽量缩短;个别电平相差较大的导线距离较近等。
5.1.2 总体综合考虑整机指标与电磁兼容性要求有差距。
为降低整机功率, 设备全部选用开关电源, 大幅提高效率的同时也使抑制电磁干扰难度增大。
5.1.3 分系统和组件电磁兼容指标分配上考虑欠缺。
虽各设备电磁兼容合格, 但组成系统后相互串扰和叠加, 使得出现问题后, 难以迅速诊断和有效消除。特别是, 各设备均为自身供电, 无形中增大了辐射源, 造成系统集成整改难度极大。
5.2 电磁干扰整改对策应有的放矢、统筹兼顾
电磁干扰问题整改, 指标超差是表象, 造成问题的原因分析和诊断是关键, 而造成超差问题的原因又是复杂和相互关联的。诊断过程要引用矛盾的法则和相关的原则, 发现干扰要素之间的有机联系, 揭示其因果关系。在制定整改对策时, 既要有重点、有针对性, 又要综合采取一切有利于控制电磁干扰信号的各种方法和措施。如, 在整改初期, 将主要精力投入低通电源滤波器的研制和参数调整中, 以及各外接电缆的屏蔽技术处理方面。结果表明, 整改措施有效, 但对策不完善, 相关处理须进一步改进。此后, 逐项实施了累加措施, 直至取得预期效果。由于进度要求紧, 未开展整改措施逐项去除, 优化整改效果的验证工作。此项工作对于深入掌握规律, 提高技术也尤为关键, 下一步将在后续产品上予以实施。
6 结束语
电磁兼容设计要求日益受到重视, 特别是数字产品的普遍使用, 对电磁兼容性的要求已是刻不容缓。然而, 电磁干扰问题又是相互矛盾、相互关联的。尤其是, 不同产品特性、结构布线、供电形式, 无法用几套方法解决所有问题, 也不可能有“秘诀”和“绝招”。只有规范源头设计, 运用电磁兼容方法极早抑制潜在问题, 在问题出现后通过开展电磁干扰系统分析诊断, 尽量采取一切有利对策逐项落实整改和验证, 才能不断提高电磁兼容的综合能力和设计水平。
摘要：电磁兼容性是一个系统性问题, 涉及的范围广、因素多、知识量大, 对产品的设计、开发和生产意义极为重要。针对产品在电磁兼容方面所遇到的问题, 通过总结经验, 学习EMC领域的先进知识, 提出了应该注意的方面和采取的必要措施。
关键词：电磁兼容,电磁干扰,整改,对策,效果
参考文献
[1]高攸纲.电磁兼容总论[M].北京:北京邮电大学出版社, 2002.[1]高攸纲.电磁兼容总论[M].北京:北京邮电大学出版社, 2002.
[2]K.K.TUNG编著, 李凤华改编.电磁兼容干扰测量与控制100问, 北京:电子工业出版社, 2004.[2]K.K.TUNG编著, 李凤华改编.电磁兼容干扰测量与控制100问, 北京:电子工业出版社, 2004.
电磁兼容及安全认证 篇9
关键词：医用电气设备,电磁兼容,电磁干扰
0 引言
“电磁干扰”虽然看不见、摸不着,但却实实在在地存在于我们的身边,与我们的生活息息相关。它的这种“神秘性”往往不为人们所重视,故忽视它对我们的工作、生活甚至生命所带来的影响与危害,尤其是在医疗设备领域。随着医疗设备技术的发展,大量的高敏感性的元器件被应用于医疗设备,其在提高设备性能的同时,增加了对电磁干扰的敏感性,也增加了设备的危险性。而很多医疗设备诸如电刀、除颤仪等直接作用于人体,人体一旦受到电磁干扰,其后果不堪设想。
目前,电磁兼容在医疗设备领域的应用已越来越受到人们的重视。医用电气设备的电磁兼容性即抗电磁干扰能力,是检验医用电气设备的产品质量安全最重要的指标之一,也是医院设备安全管理的一个重要内容。
1 电磁兼容的概念
电磁兼容是研究电磁干扰的学科,电磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力[1]。
2 电磁兼容应用的国内外现状
国外在电磁兼容领域的研究起步较早。1906年,国际电工委员会(IEC)就专门研究广义电磁兼容性的问题。近一个世纪以来,对电磁兼容性的研究和应用不断发展,电磁干扰由单纯的排除干扰逐步发展成为从理论上、技术上全面控制用电设备在其电磁环境中正常工作的系统工程。20世纪70年代以来,电磁兼容技术逐渐成为相关学科领域中的热点之一。20世纪90年代以后,西方国家已将电磁兼容技术广泛应用到了军事、医疗、工业等各个领域。在医疗领域,国际电工委员会1993年发布了第1版《IEC 60601-1-2:1993医用电气设备电磁兼容要求和实验标准》。2001年对其进行了修订,发布了第2版《IEC 60601-1-2:2001医用电气设备电磁兼容要求和实验标准》。
我国电磁兼容理论和技术的研究整体起步比较晚,电磁兼容理论在医疗领域的发展是从20世纪90年代开始的。1995年我国批准发布了《GB 9706.1—1995医用电气设备安全通用要求的国家标准》后,直到2005年国家食品药品监督管理局批准才发布了《YY 5050—2005医用电气设备第1~2部分:安全通用要求并列标准电磁兼容要求和试验》行业标准。
3《电磁兼容性要求和试验标准YY 0505—2005》介绍
3.1 出台背景
2005年4月1日,国家食品药品监督管理局批准发布了《YY 0505—2005医用电气设备电磁兼容性要求和试验》,这是继1995年我国批准发布《GB 9706.1—1995医用电气设备安全通用要求》之后的首部有关医用电气设备电磁兼容性要求的强制性通用标准。
3.2 适用情况
该标准适用于医用电气设备和医用电气系统,其中包括根据医用电气系统中使用的信息技术设备,在未经修改的情况下不适用于可植入的医用电气设备。
3.3 电磁兼容性要求
该标准规定医用电气设备及医用电气系统不应发射影响无线电业务、其他设备或系统基本性能的电磁干扰,即应满足发射限值要求[2]。
3.4 基本性能要求
YY 0505规定设备或系统应能够提供基本性能并保持其安全性,允许在不影响基本性能和安全性的前提下,适当降低性能,但不允许降低与安全性相关的性能,如相关技术参数的改变、运行模式的改变等[3]。
3.5 标记和随机文件的要求
YY 0505规定的标记包括非电离辐射符号、表示静电放电(ESD)敏感性的符号等,并规定屏蔽场所的警示标志应根据标准要求加贴在设备或设备部件的外部。随机文件包括使用说明书和技术说明书。标准中对这些文件均有详细要求,而且大多与产品的电磁兼容性能指标和检测结果有关。图1、图2分别为非电离辐射标志及静放电标志。
3.6 关于YY 0505的讨论
YY 0505是继GB 9706.1后的首部有关医用电气设备电磁兼容性要求的强制性通用标准,应属于行业标准,其重要性不言而喻。尤其是对于国内的医疗设备生产企业而言,对标准解读和应用的效果将直接影响企业的发展。
由于YY 0505出台相对较晚,对于医疗设备的生产企业而言,全面贯彻YY 0505具有一定的困难,主要是由于目前我国医用电气设备的电磁兼容技术基础比较薄弱,整体落后于其他机电行业,而且医用电气设备的功能原理比较复杂,种类繁多,想要将标准全面地应用还需要很长的一段消化吸收。另外,全面贯彻标准需要企业投入大量的研发资金,这对一些中小企业而言也是一个考验。
4 电磁兼容在医用电气设备领域的应用
电磁兼容在医用电气设备领域的应用相当广泛,其对于医用电气设备从业人员来说是一个既熟悉又陌生的概念。良好的电磁兼容性不但可以创造一个符合标准的人工环境,延长使用寿命,而且可以使医疗设备增强抗干扰能力,减少对环境的依赖性,更加安全有效地运行。下面主要介绍一下电磁兼容在医用电气设备领域的应用。
4.1 改善医用电气设备电磁兼容能力的途径
4.1.1 对磁场干扰的抑制
抑制磁场干扰的主要方式是屏蔽[4],即在干扰源与敏感元件之间设置屏蔽材料。在屏蔽材料的选择上,对于恒定磁场或低频磁场干扰源,可以使用高导磁率的铁磁性材料进行屏蔽;对于强干扰源可采用铜或铝等电阻率小的良导体做屏蔽。
4.1.2 对电场干扰的抑制
电场干扰主要是通过电源线或引线引入位移电流产生电势差形成。若想减少电场干扰,可以对电源线进行屏蔽,或用屏蔽层将位移电流引入地线。为了抑制位移电流在接地阻抗上形成的共模电压,应该减少接地阻抗,提高共模抑制比。
4.1.3 对高频电磁干扰的抑制
高频电磁干扰信号通过医用电子设备的各种电极线接收,也可以通过电源线引入相关电路。这些干扰对设备的测量结果影响较大,甚至使设备不能正常工作。抑制高频电磁干扰的措施主要有:(1)在干扰幅度不是很大时,可选用高频旁路电容;(2)用高频滤波器抑制干扰;(3)在电源变压器初级加入高频旁路电容及交流电源滤波器[5]。
4.1.4 屏蔽材料的选择
对于电场的屏蔽主要是选择铜或铝等良导体,将它们用于设备外壳或屏蔽壳,其屏蔽机理主要是利用铜、铝对电场干扰的反射作用;对于磁场的屏蔽主要是用铁磁材料,如高导磁率合金和铁,其屏蔽机理是利用铁磁材料对磁场干扰的吸收作用;对于塑料外壳或聚酯类外壳的设备,可以选择在外壳内壁涂含有金属成分的屏蔽涂层,以起到屏蔽作用。
4.2 医用电气设备电磁兼容性设计
医用电子设备电磁兼容性的设计主要从电源、信号采集分析控制电路、各种测量电极和外壳等主要部件采取相应措施,抑制电磁干扰。
4.2.1 电源部分
电源部分直接接触工频电压,因此极易受到干扰,尤其是受到外界电源瞬态或浪涌变化的影响,轻则损坏设备,重则危及患者的生命安全。因此在电源设计时应考虑各种滤波电路和保护电路,如过流、过压、过热保护等,并设计相应检测反馈电路,为电源提供辅助保护。图3为设计后的EMC滤波器电路示意图。
4.2.2 信号采集分析控制电路
信号采集分析控制电路的作用主要是采集测量信号并进行信号放大和处理。电磁干扰通过传导耦合通道和辐射耦合通道引入电路,以致引起较大的分析测量误差。在电路板设计生产时,可参考以下几个方面:
(1) 电路板的整体布局。
当电路中高速、中速和低速数字电路混用时,在印制电路板上要给它们分配不同的区域,对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离。
(2) AD转换器的接地处理。
由于AD转换器的模拟地和数字地已在转换器内汇接,因此电路板的模拟地和数字地的汇接点应在转换器下。
(3) 时钟电路设计。
时钟电路比较容易受到电磁干扰的影响,因此在设计这部分电路时应着重考虑。首先在布线时,应将时钟电路尽量远离敏感元器件,布线层应与整块金属平面相邻,以避免产生通量对消作用。对于时钟输出电路应通过缓存器向各部件提供时钟信号,要避免将时钟输出直接串行输送给其他部件。
关于电路板的设计还有很多技术手段,目前技术已经比较成熟,而且应用也比较广泛,这里就不再赘述。
4.2.3 测量电极
测量电极也是引入电磁干扰的主要途径,在设计电极引线时应做好屏蔽。由于屏蔽层与蕊线之间存在分布电容,也可能引入其他干扰,所以在不影响测量结果的同时,应尽量减少引线长度。半导电屏蔽心电导联线-双屏蔽心电导联线如图4所示。四芯屏蔽有创血压电缆如图5所示。
4.2.4 外壳设计
设备的外壳设计是各个厂家比较容易忽视的环节。外壳是设备抗电磁干扰的第一道防线,在设计时应采用整体屏蔽,箱体屏蔽面应充分咬合,必要时可在接触面附上铜片,增加吻合度。比较精密的设备,还应在外壳上连接地线[6]。监护仪金属屏蔽外壳如图6所示。
4.3 医用电气设备的电磁兼容测试
电磁兼容性测试主要分为4大类:辐射发射测试、传导发射测试、辐射抗扰度测试以及传导抗扰度测试[7]。它们之间的关系如图7所示。
5 结语
医疗电气设备的电磁兼容性的发展在这几年逐渐有了起色,越来越多的单位、企业、部门开始重视电磁兼容在医疗电气设备中的应用。虽然我们国家起步较晚,技术基础和国际上有些差距,但是国内的一些医疗设备厂家如迈瑞、谊安、万东、东软等,通过技术开发、科研,在电磁兼容的应用方面取得了一些实质上的进步,这是值得欣慰和肯定的。在YY 0505出台以后,由于前期准备不足,自身技术力量不足,很多企业的产品没有能够完全符合标准的要求,使其在市场竞争中被淘汰。
电磁兼容的应用是保障医疗设备安全有效性的重要因素之一,很多医疗设备直接作用于人体,一旦受到电磁干扰,可能会危及生命。因此电磁兼容性的研究任重道远,责任重大。
参考文献
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[6]孙京异,孟志平,许峰,等.对多参数监护仪电磁兼容整改的研究[J].首都医药,2010(10):8-10.
电磁兼容及安全认证 篇10
当前越来越多的高校将通信运营商的基站、宽带、无线网络等的监管职能归口于网络信息化相关部门, 随着通信事业的迅速发展和人们健康意识的不断提高, 高校师生一方面对校园内的3G, 4G无线通信信号要求越来越高, 另一方面对校园内基站站点的建立产生一些担忧和排斥。高校的网络信息化部门不但要保障校园的日常通信需要, 也要在做好需求调查、收集师生反馈、召开听证会的基础上[1]合理规划学校基站布局, 严格执行电磁辐射防护标准, 确保校园电磁辐射安全。
二、校园基站布局原则
根据学校信息化发展战略, 综合各大运营商在校内基站建设的现状, 在规划基站建设时, 应有效引导各运营商实现资源共享, 促进通信建设与数字校园和谐发展, 并坚持以下建设原则:
1) 基站设置应当符合学校总体规划要求, 适应移动通信发展;
2) 坚持选址布局优化合理, 避免住宅、宿舍、幼儿园等区域, 站址资源统筹共享;
3) 结合移动通信需要, 合理平衡各方利益;
4) 集约化、景观化建站, 避免重复建设;
5) 建设站点应具有国家及地方相关审批许可, 符合国家基站建设标准和环保要求, 获取校方核准并备案。
三、电磁辐射标准与限值
变化的电场会产生变化的磁场, 而变化的磁场又可以产生变化的电场, 电场和磁场的交互变化产生电磁波, 电磁波向空中发射或泄漏的现象称之为电磁辐射[2]。
由于过量的辐射会对人体造成一定伤害, 许多国际组织和国家都制定了相应的标准, 来规定电磁辐射的人体安全限值。目前国际上有两大主流标准, 一个是ICNIRP标准, 它是国际非电离辐射防护委员会 (ICNIRP, the International Commission for Non—Ionizing Radiation Protection) 发布的标准, 另一个标准是美国的IEEE标准[3]。我国不属于上述两个组织, 而是制定了更严格的国家标准, 其限值不到二者的十分之一。比如1800M移动通信电磁波的公众照射导出安全限值, ICNIRP和IEEE的标准分别为4.5W/m2和6W/m2, 而我国标准为0.4W/m2[4]。
目前我国出台的有关电磁辐射的标准主要有:
1) 国家环境保护部、国家质量监督检验检疫总局2014年联合颁布的《电磁环境控制限值》 (GB 8702-2014) ;
2) 工业和信息化部2009年颁发的《通信工程建设环境保护技术暂行规定》 (YD5039-2009) ;
3) 国家环境保护总局1996年颁布的《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》 (HJ/T 10.2-1996) ;《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》 (HJ/T 10.3-1996) ;
4) 国家环境保护总局2007年颁布的《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》 (试行) 。
其中《电磁环境控制限值》中对电磁辐射防护限值是这样定义的, 在30MHz~3000MHz频段 (涵盖2G、3G、4G所有基站频率范围800MHz-2620MHz) , 电场强度限值12V/m, 等效平面波功率密度 (即电磁辐射强度) 限值0.4W/m2 (40μW/cm2) , 如表1。所以高校在规划、建设基站时应参考以上标准, 保证电场强度和电磁辐射强度在国家规定的限值以内。
四、校园电磁环境监测
当有师生对校园近距离基站安全性产生忧虑或质疑的时候, 高校负责运营商基站的管理部门应积极做好科普解释工作, 在条件允许的情况下可以请专业监测机构实地测量, 出具权威环境测试报告, 并在学校内公示, 使广大师生进一步了解学校基站电磁辐射的实际情况。
以南京理工大学为例, 信息化建设与管理处联合通信运营商委托南京市环境监测中心站 (隶属南京市环境保护局) 对校园内主要基站分布地点周围环境的射频综合场强现状进行测量。监测采用的测量仪器是NBM-550电磁辐射分析仪, 频率范围:100KHz~3GHz, 量程:0.1V/m~300V/m, 依据《电磁环境控制限值》 (GB 8702-2014) 和《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》 (HJ/T 10.2-1996) 测定。测量结果【引自 (2015) 宁环监 (辐射) 字第 (035) 号】如表2。
监测选取的四个监测点, 均为南京理工大学基站集中建站地点, 每个站点围绕监测基站从不同方向和不同距离选取多个位置作为测量样本。测得的电场强度范围是0.12-1.60V/m, 功率密度范围是0.00-0.68μW/cm2。
五、监测情况分析
测量结果表明, 不论远近, 基站周围测量点电磁辐射环境的电场强度、功率密度均远低于国家12V/m, 40μW/cm2的限值, 取得的最高电场强度不到国家安全标准的七分之一, 最高功率密度不到国家安全标准的五十分之一;将基站天线最多的站点 (综合实验楼) 与基站天线数最少的站点 (新教工食堂) 周围环境测量结果相比较, 无显著差异, 说明基站天线的增加对周围环境的辐射并不起到叠加作用。实际上基站分布密度越高, 基站发射功率越低, 周围的辐射相应越小, 通信效果也越好, 当基站分布稀疏时, 基站发射功率越高, 移动电话在信号不好的时候发射功率将大大增加, 不断连接基站, 此时的辐射也会成倍增加, 这与人们的传统观念正好相反。
六、总结
综上所述, 电磁辐射在我们的生活环境中是普遍存在的, 辐射并不可怕, 只要电磁辐射能量被控制在一定限度内, 对我们的环境、身心的影响是可以忽略不计的。高校对基站站点的建立应科学规划, 合理布局, 集约建站, 积极科普, 必要时可以请专业监测机构对校园电磁辐射进行环境评测, 以消除师生对基站的恐惧及顾虑, 打造校园高质量、和谐、安全的无线通信环境。
摘要：随着师生对无线通信需求的不断增长, 高校校园基站的布设密度越来越大, 与之带来的电磁辐射安全问题成为师生关注的热点, 本文重点阐述了高校校园基站布局原则, 介绍了国际与国内现行电磁辐射限值标准, 以南京理工大学为例介绍电磁环境监测的方式, 并分析了监测结果以及电磁辐射对周围环境的影响。
关键词：高校基站,电磁辐射,辐射安全限值,信息化
参考文献
[1]邓淑玲, 石良武, 高校园区移动通信基站建设程序探讨[J], 企业科技与发展, 2014年第7期:142-143
[2]李玲, GSM移动通信基站电磁辐射环境影响分析[J], 环境技术, 2014年第1期:13-15
[3]马文华, 电磁辐射标准跟踪研究[J], 电信工程技术与标准化, 2007年第20卷第1期:30-32