EMI 標準介紹，第 2 部分 – 輻射干擾

1.前言

來自開關(guān)電源的輻射電磁干擾 (EMI) 是一種動態(tài)和情境問題，與電路板布局、組件放置和電源本身內(nèi)的寄生效應(yīng)以及它運行的整個系統(tǒng)有關(guān)。因此，從系統(tǒng)設(shè)計人員的角度來看，這個問題非常具有挑戰(zhàn)性，了解輻射 EMI 測量要求、頻率范圍和適用限制非常重要。

2.汽車電磁干擾標準

評估汽車應(yīng)用中的 EMI 性能是參與汽車設(shè)計和測試的終端系統(tǒng)設(shè)計人員日益關(guān)注的問題。跟蹤可能導(dǎo)致輻射 EMI 問題的所有可能的相互作用是一項挑戰(zhàn)，特別是考慮到車輛線束內(nèi)的體積相對較小，其特點是電源和信號線路密集排列。

從監(jiān)管角度來看，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（UNECE）條例 10(R10.05) 要求制造商獲得所有車輛、電子組件 (ESA)、組件和獨立技術(shù)單元 (STU) 的型式批準。盡管該法規(guī)源自歐洲，但它對其他地區(qū)具有更廣泛的相關(guān)性，因為汽車制造是一項全球性業(yè)務(wù)。圖 1 提供了使用 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 16 定義的準峰值 (QPK) 和平均值 (AVG) 測量時，30MHz 至 1GHz 適用頻率范圍內(nèi)寬帶 (BB) 和窄帶 (NB) 輻射發(fā)射的限值) 檢測器。

圖 1：UNECE 第 10 條規(guī)定的車輛在 10m (a) 處的輻射 EMI 限制；1m 處的 ESA/組件 (b)

R10.05 廣泛引用了 CISPR 12 和 CISPR 25 ，它們是國際標準，包含測量無線電干擾的限制和程序，以分別保護機外和機載接收機。CISPR 12 保護遠離車輛的無線電接收，是一種整車測試，而不是應(yīng)用于子組件或組件，而 CISPR 25 保護車輛中的無線電接收，因此在各種無線電服務(wù)的頻段中定義了限制等級。它包括模塊/組件排放測量，以及使用隨車輛提供的天線進行的整車排放測試。

圖 2 顯示了使用峰值 (PK) 和 AVG 檢測器在屏蔽外殼中在 150kHz 至 2.5GHz 的頻率范圍內(nèi)測量的組件/模塊的 5 類輻射發(fā)射限制。測量與在廣播和移動服務(wù)頻段中運行的車輛內(nèi)的接收器有關(guān)。

圖 2：組件/模塊的 CISPR 25 5 類輻射發(fā)射限制

表 1 顯示了針對各種頻率范圍和所需測量極化的天線建議。雙錐天線和對數(shù)周期天線在頻率能力上重疊，而寬帶天線覆蓋了它們的頻率范圍的累積。

表 1：測量天線建議

3.工業(yè)設(shè)備的 EMI 標準

 CISPR 11是針對來自工業(yè)、科學和醫(yī)療 (ISM) 射頻 (RF) 設(shè)備的 EMI 干擾的國際產(chǎn)品標準。CISPR 11 適用于多種應(yīng)用，包括無線電力傳輸 (WPT) 充電設(shè)備、微波烹飪器具、Wi-Fi® 系統(tǒng)和弧焊機。

第 1 組和第 2 組中的設(shè)備分別適用于通用和 RF 特定應(yīng)用。第 1 組包含所有 ISM 設(shè)備，其中有意產(chǎn)生和/或傳導(dǎo)耦合的射頻能量是設(shè)備本身內(nèi)部功能所必需的。第 2 組包含有意產(chǎn)生和/或用于材料檢查、分析或處理的射頻能量的所有 ISM 設(shè)備。

圖 3 提供了第 1 組設(shè)備的 CISPR 11 輻射限制。A類設(shè)備用于除家庭以外的所有場所，并在測試現(xiàn)場或現(xiàn)場測量；B 類覆蓋國內(nèi)，僅在測試現(xiàn)場測量。我鼓勵您查看 CISPR 11 以了解各種設(shè)備組和類別的獨特規(guī)格限制和測試設(shè)置。

圖 3：CISPR 11/EN 55011 第 1 組輻射發(fā)射限值使用 QPK 檢測器并在具有 10m 天線距離的測試站點上測量 

請注意，某些工業(yè)終端設(shè)備可能有專門的系統(tǒng)級標準，通過參考 CISPR 11 來指導(dǎo) EMI 測試。例如，國際電工委員會（IEC）62040-2 為提供不超過輸出電壓的不間斷電源系統(tǒng) (UPS) 提供了 EMC 要求1500V直流或 1000V交流。另一個系統(tǒng)級標準IEC61800-3規(guī)定了可調(diào)速電機驅(qū)動系統(tǒng)的排放要求和特定測試方法。

4.多媒體設(shè)備的 EMI 標準

CISPR 22/European Norms (EN) 55022 是用于信息技術(shù)設(shè)備 (ITE) 的電源產(chǎn)品的知名標準，電源電壓不超過 600V，最近被納入CISPR 32  /EN 55032，創(chuàng)造了一個新產(chǎn)品多媒體設(shè)備（MME）系列標準。同時，為北美市場設(shè)計的產(chǎn)品符合美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC) 第 15 部分第 B 部分第15.109 節(jié)針對無意輻射器設(shè)定的限制。

對于 3m 的天線測量距離，圖 4a 繪制了在頻率低于 1GHz 時使用 QPK 檢測器時的 A 類和 B 類限制線。圖 4b 使用 AVG 檢測器繪制了 1GHz 以上的等效限值。此外，對于低于和高于 1GHz 的頻率，測量接收機帶寬 (RBW) 分別設(shè)置為 120kHz 和 1MHz。住宅或家庭應(yīng)用的 B 類限制比商業(yè)用途的 A 類限制低 6dB 到 10dB。

圖 4：A 類和 B 類的 FCC Part 15 和 CISPR 22/32 輻射限制 

5.總結(jié)

對于具有高 dv/dt 和 di/dt 開關(guān)波形的電源轉(zhuǎn)換器來說，輻射 EMI 是一個越來越具有挑戰(zhàn)性的話題。許多管理機構(gòu)規(guī)定了最終產(chǎn)品產(chǎn)生的輻射發(fā)射的允許水平，了解與應(yīng)用相關(guān)的 EMI 標準至關(guān)重要。