摘 要 本文首先對(duì)EMC測試設(shè)備進(jìn)行了簡單介紹，分析了在不同情境下，EMC測試設(shè)備選型的具體要求，分析了特殊測試方法和測試等級(jí)的要求，以及特殊測試項(xiàng)目的選型。隨后，重點(diǎn)探究了EMC測試設(shè)備選型設(shè)計(jì)模式，希望能為該領(lǐng)域的關(guān)注者提供有益參考。

關(guān)鍵詞 EMC測試設(shè)備 設(shè)備選型 輻射 靜電

一、引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提升，EMC測試設(shè)備的發(fā)展水平也得到了全面提高。在自動(dòng)化設(shè)備當(dāng)中，設(shè)備本身對(duì)于電力系統(tǒng)中的電磁干擾反應(yīng)比較敏感，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)作為基礎(chǔ)的二次弱電設(shè)備，具有較高的靈敏度。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)通信裝置、自動(dòng)控制和繼電保護(hù)裝置的檢測力度，要對(duì)EMC測試設(shè)備進(jìn)行合理選型。

二、EMC測試設(shè)備選型要求

（一）特殊測試方法和測試等級(jí)要求

1.輻射抗擾度。目前，國內(nèi)大部分的電氣設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用中，都具有專用的特殊產(chǎn)品測試等級(jí)。此外，在項(xiàng)目的特殊要求中，項(xiàng)目測試中對(duì)于測試的布置也具有同樣的特殊要求。[1]其中，抗輻射程度主要指的是，輻射抗擾度是否為生命支持設(shè)備。在對(duì)監(jiān)視和影響信號(hào)的被測試件進(jìn)行測試時(shí)，要提供3Hz的信號(hào)，信號(hào)滿足發(fā)生器所需要的條件。傳聲器模式下在使用兼容性時(shí)，要求測試環(huán)境的場強(qiáng)≤75V/m，在暗室內(nèi)距離為3米的條件下進(jìn)行，需要更大的功率放大器才能夠?qū)崿F(xiàn)。此時(shí)，通常要考慮到GTEM小室環(huán)境對(duì)近距離測試的影響?？垢蓴_測試中要求會(huì)隨著測試等級(jí)的提升得到相應(yīng)提升。

2.輻射發(fā)射。輻射發(fā)射項(xiàng)目主要是在暗室當(dāng)中進(jìn)行的測試，需要參照GB4824標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求。但在測試時(shí)某些產(chǎn)品的輻射發(fā)射測試會(huì)有特殊的布置要求，比如在GB9706.6中，微波設(shè)備安全專用要求提出，該項(xiàng)測試開展時(shí)，要在負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行。在YY0607要求中提出，測試項(xiàng)目要按照安全專用標(biāo)準(zhǔn)中的特殊布置要求組織進(jìn)行。

3.靜電放電。靜電放電抗干擾度測試，主要是在YY0505當(dāng)中提出的接觸性放電±6kV、空氣放電±8kV。這種等級(jí)要求符合大多數(shù)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)和管理標(biāo)準(zhǔn)。在安全專用要求中，還提出了其他不同種類的控制器接觸放電為±8kV、空氣放電為±15kV。在采購靜電放電發(fā)生器時(shí)，要注意量程滿足更高的使用需求。

（二）特殊測試項(xiàng)目選型要求

1.大型設(shè)備現(xiàn)場的測試要求。從YY0505中關(guān)于大型設(shè)備的現(xiàn)場測試說明可以了解到，在對(duì)電子加速器等不同類型的大型設(shè)備進(jìn)行電磁兼容測試時(shí)，測試的地點(diǎn)和場所一般會(huì)安排在設(shè)備的生產(chǎn)廠商測試間，或者是已經(jīng)安裝好的使用環(huán)境中。在具體的測試階段，工作人員要確保測試設(shè)備所在區(qū)域外墻30米處，發(fā)射輻射測試。同時(shí)，要確保輻射抗擾度測試，要安排在建筑物以外的3米位置進(jìn)行。針對(duì)此種測試方案，工作人員需要確保配備一些特殊的設(shè)備，提高對(duì)現(xiàn)場特殊情況的應(yīng)對(duì)處理能力。

比如，當(dāng)測試輻射發(fā)射之后，要配備便攜式的對(duì)數(shù)天線和可移動(dòng)式的接收機(jī)設(shè)備；輻射抗擾度測試中，要配備手持式發(fā)射天線和便攜式的功率放大器設(shè)備；在抗擾度測試中，工作人員要使用ITU規(guī)定的射頻類設(shè)備，從而可以在對(duì)應(yīng)的頻段進(jìn)行抗擾度試驗(yàn)。如果在這一環(huán)節(jié)中使用不同制式頻段下的移動(dòng)通信設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備和對(duì)講機(jī)；在進(jìn)行工頻磁場抗擾度測試時(shí)，要配備便攜式磁環(huán)天線。

2.兼容測試要求。根據(jù)EN45502-2-3標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于電氣設(shè)備的兼容性測試要求，明確地提出了測試電氣設(shè)備磁場和電場的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。其中，磁場測試需要在16.6Hz～5MHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行。最大的測試等級(jí)要滿足1200A/m。在進(jìn)行電場測試時(shí)，測試的范圍要控制在10MHz～2.45GHz之間，最大的測試等級(jí)為200V/m。為了滿足上述兩項(xiàng)測試需求，在實(shí)際的操作中，工作人員要使用配備有信號(hào)發(fā)生器的測試設(shè)備、磁場強(qiáng)度大于1200A/m磁場線圈、高精度線性放大器、一個(gè)GTEM小室和功率放大器。

三、EMC測試設(shè)備選型設(shè)計(jì)與分析

（一）電磁兼容測試設(shè)計(jì)方案

以某設(shè)備的測試為例，可以對(duì)EMC測試設(shè)備的選型進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。該設(shè)備主要由電源、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、加固計(jì)算機(jī)和KVM一體機(jī)等組成，所有的設(shè)備都安裝在19英寸的機(jī)柜上。其中，加固計(jì)算機(jī)還包括了系統(tǒng)主題和數(shù)字接收機(jī)，二者均為CPCI板卡形式。設(shè)備電源為1000W的開關(guān)電源，輸出直流24V和48V。CPCI加固計(jì)算機(jī)作為控制中心，可以通過CAN總線控制發(fā)射機(jī)，通過RS422接口控制接收機(jī)，并對(duì)接收機(jī)輸出中頻信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字化接收處理?？紤]到無線電系統(tǒng)當(dāng)中對(duì)于設(shè)備底噪的要求，設(shè)備選型方案在進(jìn)行設(shè)計(jì)階段要從電路板級(jí)設(shè)計(jì)、屏蔽和接地等方面進(jìn)行兼容性設(shè)計(jì)。

當(dāng)設(shè)備進(jìn)行電磁兼容測試時(shí)，所有設(shè)備的加電和運(yùn)行軟件都處于正常的工作狀態(tài)。測試項(xiàng)目包括發(fā)射干擾和干擾敏感度，其中發(fā)射干擾為CE102和RE102，干擾敏感度為CS101、CS114和CS116。當(dāng)電場輻射發(fā)射測試時(shí)，在3MHz～30MHz、30MHz～200MHz中，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)超過限制的頻點(diǎn)。

（二）電磁兼容整改方案與分析

1.電源線傳導(dǎo)發(fā)射。電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試，主要使用的是測試機(jī)柜輸入電源線傳導(dǎo)發(fā)射模式。100kHz以下的干擾信號(hào)為差模傳導(dǎo)干擾信號(hào)。在進(jìn)行電源輸入濾波器檢查設(shè)計(jì)中，差模濾波通過一個(gè)磁環(huán)，需要相應(yīng)地增加差模濾波電感。在整改設(shè)計(jì)中，工作人員要在電源交流中分別輸入火線和零線，并在上方各串聯(lián)一個(gè)鐵粉芯繞制而成的電感，電感值為1uH，同時(shí)相應(yīng)地增加一級(jí)共模抑制器，使最終測試合格。

2.電場輻射發(fā)射。在對(duì)設(shè)備RE102進(jìn)行測試時(shí)，頻段控制在2MHz～18GHz。針對(duì)不同測試中的多個(gè)頻段均使用了超標(biāo)頻段的測試方法，應(yīng)用各個(gè)分機(jī)單獨(dú)測試的形式進(jìn)行主要輻射源定位與查找。得出如下結(jié)果： （1）當(dāng)開關(guān)電源在2～10MHz、30～120MHz時(shí)，上述兩個(gè)頻段當(dāng)中，存在不合格的頻點(diǎn)；（2）當(dāng)KVM一體機(jī)在30～200MHz范圍內(nèi)，同樣存在不合格頻點(diǎn)；（3）當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)設(shè)備的本振頻率、晶振存在泄漏，此時(shí)并不會(huì)超出限定規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

30MHz以上的輻射，主要為開關(guān)管開關(guān)噪聲、整流二極管當(dāng)中的反向恢復(fù)電流所造成。對(duì)于此種類型的電源，要采取整體屏蔽技術(shù)。同時(shí)，在進(jìn)行電路連接時(shí)，要進(jìn)行多點(diǎn)接地操作，以此增大DC輸入端的共模電感量。對(duì)CBB并聯(lián)電容，加大整改措施，降低10MHz以下的干擾。經(jīng)過調(diào)查和分析可以了解到，開關(guān)電源的實(shí)際工作原理為，低通濾波→一次整流→有源功率因數(shù)校正電路（PFC）→功率轉(zhuǎn)換（開關(guān)、變壓和二次整流），通過上述流程，可以完成AC220V到DC24/48V的轉(zhuǎn)換。當(dāng)電源空載的情況下，PFC單元出現(xiàn)短路情況。此時(shí)，測試30～120MHz頻段的干擾明顯降低，因此可以得出PFC電路為干擾源。

為了解決上述問題，在實(shí)際的操作階段，可以制定相應(yīng)的整改措施。將PFC升壓二極管，由原本的一般肖特基二極管轉(zhuǎn)換為SiC二極管，并且采取并聯(lián)吸收電阻、串聯(lián)磁珠的方式。在PFC控制開關(guān)的管D和S腳之間增加高壓陶瓷電容。在PFC電路的輸出連接中，增加變壓器端的CBB電容。經(jīng)過整改之后，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)到正常電源的工作狀態(tài)時(shí)再次進(jìn)行測試，判斷測試結(jié)果是否滿足要求。在對(duì)KVM一體機(jī)進(jìn)行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)一體機(jī)當(dāng)中的顯示器邊角上存在較大的泄漏問題，針對(duì)這一問題可以進(jìn)行二次整改，具體措施：第一，增加一體機(jī)中顯示器內(nèi)部金屬絲網(wǎng)和結(jié)構(gòu)件之間的接觸面積，對(duì)顯示器的內(nèi)部采取進(jìn)一步屏蔽措施；第二，屏蔽電纜在進(jìn)設(shè)備時(shí)屏蔽層必須與屏蔽體360°接觸，從而確保阻抗可以降到最低；第三，在對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，要確保機(jī)箱的安裝孔、電纜的進(jìn)線端和縫隙等，不會(huì)因?yàn)閷?duì)外泄漏而出現(xiàn)封堵情況。減少電磁波的對(duì)外泄漏途徑。經(jīng)過整改之后，再對(duì)整機(jī)進(jìn)行測試，完成相應(yīng)選型。

四、結(jié)語

在對(duì)不同類型的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行EMC測試設(shè)備時(shí)，要充分地考慮到多種不同的問題和情形。為了順利完成測試，工作人員還要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部存在的，可能引起敏感度失效和電磁輻射的電路進(jìn)行處理。選取適合的EMC測試設(shè)備，優(yōu)化PCB布局、屏蔽、布線和接地等措施，提高設(shè)備整機(jī)抗干擾性能。

（作者單位為陜西黃河集團(tuán)有限公司）

[作者簡介：蔣小楠（1967—），男，浙江臺(tái)州人，大專，經(jīng)濟(jì)師，研究方向：測試儀器及計(jì)量管理。]

參考文獻(xiàn)

[1] 楊志剛.“EMC”模式在煤礦企業(yè)管理中的研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（2）：71-72.