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醫療器械EMC項目整改要點、測試案例

作者:admin 来源: 日期:2019/7/7 9:51:47 人气:2 加入收藏 評論:0 標簽:

第一部分:電磁兼容EMC整改要點


    系统功能测试,满足现场功能需要后,进行电磁兼容测试,电磁兼容测试容易出问题是静电、群脉冲、浪涌、射频场传导辐射等等测试!


A.靜電抗擾度測試


   静电分为接触放电和空气放电,静电是积累的高压,当接触到设备的金属外壳时会瞬间放电,会影响到电子设备的正常工作,可能引起设备故障或复位重启,在安全性要求较好的场合这是不允许的。


   静电会影响显示效果,可能出现显示闪烁或黑屏,影响正常显示和操作。静电还可能引起CPU/MCU工作异常,程序复位&死机或重启。
   如有问题-可以参考《电子隔壁人妻:静电放电的分析与设计技巧》

   如果在隔壁人妻详细设计阶段采用电磁兼容系统设计法的相关设计,做ESD测试就不会存在问题!通过设计,对静电积累的电荷进行良好的泄放,不会影响系统的正常工作。


B.電快速瞬變脈沖群抗擾度測試


     电快速瞬变脉冲群是一系列的高频高压瞬变脉冲施加在设备上,观察设备是否受到其影响。防护群脉冲主要的方法是“疏导”“堵”,“疏导”就是提供泄放回路,是干扰在进入系统之前,泄放至大地,良好的屏蔽层接地,可以泄放大部分动干扰,“堵”是使群脉冲滤除在设备之外,增加磁环,效果明显,封闭磁环的效果好于对扣磁环,也可以将磁环加入到电路板的设计中,固定在印制板中,这样使设备更容易通过测试并且可靠。
      如有问题-可以参考《电子隔壁人妻:EFT的设计与分析》
      对电源线、信号线、通讯线两端增加磁环,可以对群脉冲干扰进行有效的测试防护!推荐用来进行系统的定位分析和判断!!
C.雷擊浪湧的測試
      雷击浪涌主要包含两个方面,一个是电源的防雷设计,一个是信号的防雷设计。电源防雷主要是针对系统级而言的,系统级设计可能需要按照三级防雷设计,总电源进入端设置电源防雷,可以对系统的输入电源进行一级防护,经过电源防雷后,进入隔离变压器(开关电源系统),隔离变压器可以对电磁干扰信号进行较好的防护,抑制其对系统的影响。这样电源再进入系统设备,可以使系统更好、更可靠的工作。
信號防雷是對系統的信號通路進行防護,主要涉及的是電路板的設計,在板級設計中增加防雷器件,如氣體放電管,增加TVS泄放回路,當有大電流時通過配套電阻和TVS、氣體放電管泄放,對後級電路起到保護作用。或者信號進行光電隔離後再進入系統;系統可以采集到一個穩定的信號,使系統正常分析判斷,正常進行控制,系統正常工作。另一方面就是設計較寬的信號範圍,信號正常波動時,系統正常工作。
      如有问题-可以参考《电子隔壁人妻:雷击浪涌-分析与设计技巧》

D.射頻場感應傳導的抗擾度測試


     射感试验可能会对显示信号、采集驱动等造成影响,可能使显示闪烁或黑屏,还可能使采集驱动工作异常,采集不到需要的信号,无法驱动应用设备及功能。射频试验是0.15k~80M频率范围内对信号线、电源进行干扰,3级强度是10V/m。射频场感应防护的原则是将电源、信号线的屏蔽做好,屏蔽层良好接地,选择合适频率进行滤波,将干扰滤除。(对通用电子隔壁人妻的设计一般没有问题!)

E.輻射發射測試、傳導發射測試


    该测试主要是测试系统的传导和辐射干扰,对空间无线电干扰的问题;要求满足规定的标准限值!通过相关电磁兼容测试,隔壁人妻就可以推向市场。
    如有问题-可以参考《电子隔壁人妻:传导发射干扰的设计与分析》

   《电子隔壁人妻:辐射发射干扰的设计与分析》

6.通過測試認證的電子隔壁人妻;並且滿足相關的電磁兼容測試標准通過測試,隔壁人妻就可以推向市場,用戶才能安全使用,隔壁人妻極大地減小因電磁幹擾的問題發生狀況!對企業的效益和發展、隔壁人妻的推廣起到積極的作用!!

第二部分:EMC測試解讀

   电磁兼容测试的条件与方法:测量依赖3个方面因素:方法、技术、设备。方法由测量原理和测量设备的使用方法两者来确定,技术是为了得到正确的测量结果(较高的准确度)而采取的一切测量手段,设备则是体现上述两个因素为测量服务的一切技术装置。这些都必须标准化,以保证测量具有重现性和真实性。

  EMC測量條件由測量方法決定。必須指出,把環境作爲抗擾度測量的相關條件是抗擾度測量的重要特點。因爲如果忽視這些相關,不考慮裝置的應用工作環境條件,而認爲裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說說組合裝置(或系統)中,就會由此産生所有被測裝置都必須接受全部項目的幹擾實驗,並且要達到最高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過高的不合理的嚴格限制,而且還會因需要進行大量實驗而不得不承擔很大的經濟負擔。

  另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關安全規定外,還有必要在抗擾度實驗後再對設備進行安全測量。

  對于交流穩壓電源這類大功率電工隔壁人妻,選取從市電導入的以高頻、高能爲特征的抗擾度項目,並且選購較其它電工、電子隔壁人妻要高的嚴酷度等級,是必要的。

  抗擾度測量的另一重要特點是對實驗發生器技術參數作出嚴格而明確的規定。爲了對設備的抗擾度性能進行比較,就要有說說能産生比較一致並可重複再現的實驗裝置,這就是幹擾模擬發生器。顯然必須規定發生器的輸出內阻、輸出波形規則、開路電壓幅度和誤差;以保證實驗結果的一致,重複性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發生器的阻抗匹配不同而無法使發生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個有效手段。

  交流穩壓電源對外界(通過市電網絡)的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導幹擾測量、高頻傳導幹擾測量。

  諧波傳導幹擾測量是對設備的電源進線入端工頻電流諧波進行測量;測出40次以下各次電流諧波最大值,對三相電源還應測量中線的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來考核此項目。

  射頻輻射幹擾測量較複雜,涉及到測量場地、天線、測量線路連接等測量技術。測量場地爲野外開闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實現,標准還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作爲替換。測量輻射場強時被測設備應嚴格按實際工作方式接線,電源線、信號線都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實性。

  EMC測量條件由測量方法決定。具體測量方法分爲在實驗室條件下進行的實驗台法和在實際使用條件下進行的現場法。要模擬現場可能碰到的所有幹擾現象是不可能的,特別是現場法具有無法克服的局限性。但通過標准化的測量可以較全面地獲取被測設備EMC性能怎麽的信息。爲此,國際上推薦首先采用實驗台法,除非無法在實驗室進行,一般不用現場法。

  抗擾度測量主要方法是按照設備所處的電磁環境條件,結合用戶對設備采取的方法,選購合適的嚴酷度等級,依照有關測量方法進行測量,最後根據隔壁人妻標准提出的合格判決條件評定測量結果是否合格。這是抗擾度測量和其它測量主要差異之處。

  電磁環境中的電磁騷擾源、電磁騷擾源對設備的耦合方式、設備對電磁騷擾的敏感度以及用戶對工作現場的防護方法直接和嚴酷度等級相關。即使用環境決定了幹擾的形式,安裝防護條件決定了幹擾的嚴酷度等級。GB/T13926.4具體規定了在電磁環境中和嚴酷度等級相對應的設備工作下的電氣環境條件:

  1級,具有良好保護的環境,如計算機房;

  2級,受保護的環境,如工廠和電廠的控制室或終端室;

  3級,典型的工業環境,如工業過程裝置、電廠和露天高壓變電所的繼電器房等場所;

  4級,嚴酷的工業環境,如電站、未采取特殊安裝方法的工業過程設備、室外區域等。

  IEC801-5中針對電湧的源爲電力切換瞬變或間接雷擊的閃電瞬變,對設備的安裝條件和防護設施作如下分類(適用電湧):

  0類:保護良好的、有一次和二次過壓保護的電氣環境,通常處于特殊的房間內,電湧電壓不會超過25V;

  1類:局部保護的、有一次過壓保護的電氣環境,電湧電壓不超過500V;

  2類:電源線和其它線路分離開,電纜隔離良好的電氣環境,電湧電壓不超過1kV;

  3類:電源電纜和信號電纜並行敷設的電氣環境,電湧電壓不超過2kV;

  4類:互連線象室外一樣沿著電源電纜敷設,且電子電路和電氣線路均使用電纜的電氣環境,電湧電壓不超過4kV;

  5類:非人口稠密區內電子裝置聯接電訊電纜和架空電源線的電氣環境。

  對0類不做電湧測量。一般電源隔壁人妻處于1類或2類電氣環境,可選購嚴酷度等級爲1級或2級。

  必須指出,把環境作爲抗擾度測量的相關條件是抗擾度測量的重要特點。因爲如果忽視這些相關,不考慮裝置的應用工作環境條件,而認爲裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說說組合裝置(或系統)中,就會由此産生所有被測裝置都必須接受全部項目的幹擾實驗,並且要達到最高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過高的不合理的嚴格限制,而且還會因需要進行大量實驗而不得不承擔很大的經濟負擔。

  另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關安全規定外,還有必要在抗擾度實驗後再對設備進行安全測量。

  對于交流穩壓電源這類大功率電工隔壁人妻,選取從市電導入的以高頻、高能爲特征的抗擾度項目,並且選較其它電工、電子隔壁人妻要高的嚴酷度等級,是必要的。

  抗擾度測量的另一重要特點是對實驗發生器技術參數作出嚴格而明確的規定。爲了對設備的抗擾度性能進行比較,就要有說說能産生比較一致並可重複再現的實驗裝置,這就是幹擾模擬發生器。顯然必須規定發生器的輸出內阻、輸出波形規則、開路電壓幅度和誤差;以保證實驗結果的一致,重複性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發生器的阻抗匹配不同而無法使發生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個有效手段。

  交流穩壓電源對外界(通過市電網絡)的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導幹擾測量、高頻傳導幹擾測量。

  諧波傳導幹擾測量是對設備的電源進線入端工頻電流諧波進行測量;測出40次以下各次電流諧波最大值,對三相電源還應測量中線的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來考核此項目。

  交流稳压电源的传导干扰实验同其它电子隔壁人妻一样,可采用GB6833-86电子测量仪器EMC性实验规范(参照采用HP公司标准或GB9254-88信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法(等效采用CISPR?22?1985)。高频传导干扰测量中一个重要测量装置是要用人工电源网络(ArTIficialMainNetwork),在美国标准中则称为电源阻抗稳定网络(LineImpedanceStabilizaTIonNetwork,LISN)。这是由于不同电力条件下,市电在不同设备电源输入端呈现的高频阻抗也不相同,为使测量结果反映真实情况,必须在受试设备和其电源端子间接入合乎规则的网络,该网络既能使设备和电网间实现射频隔离,又能为设备提供稳定的高频阻抗。人工电源网络的支路数和供电系统的线路数相同,网络和干扰测量仪之间的连接应保证阻抗匹配(50Ω/50μH),对每根电源线分别进行测量,测量的是干扰电压值。GJB152-86则推荐采用电流探头法测量传导干扰电流;其中在电源线和地之间并接10μF穿心电容器,作用和LISN相同。电流探头法使用简便,测量迅速,便于现场测量,较接近实际情况,可能今后测量以其为主。此外,军标采用峰值检波器,GB/T 9254采用准峰值检波器。

  射頻輻射幹擾測量較複雜,涉及到測量場地、天線、測量線路連接等測量技術。測量場地爲野外開闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實現,標准還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作爲替換。測量輻射場強時被測設備應嚴格按實際工作方式接線,電源線、信號線都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實性。

  總之,采用交流穩壓電源使用價值規則,其EMC性能應當是:除了本身能達到較高嚴酷度等級的抗擾度指標、合格的電磁幹擾限制以及提供合適的交流電壓條件外,更重要的是要爲其負載(對電磁幹擾敏感的電子儀器設備特別是信息技術設備),在較嚴酷電磁環境條件下工作,提供充足的EMC安全裕度。這不但是交流穩壓電源的基本功能,而且也是對其的EMC規則及對其進行EMC測量的依據。

  如果你在進行電磁兼容的設計或分析,了解電磁兼容測試的條件與方法及要素至關重要,只有熟練掌握電磁兼容測試的條件與方法及要素,在設計上才能得心應手!

第三部分:案例解析

空調整機系統,傳導幹擾方面,電路中已有2級濾波器,但是掃描的幹擾峰值還是無法降到標准限值以下,因此想問一下傳導幹擾有沒有可能通過空間耦合的形式繞過了二級濾波器?注:幹擾源爲變頻器功率輸出部分,因此幹擾峰值是一連串的頻段超過限值而不是某一個點。另外,在整改過程中,通過整理線束、完善接地平面、變頻器輸出三相線套磁環(共模)等方式,有一定效果,平均降了15dB到20dB,但是也還是超過限值10dB左右。

因爲二級濾波器參數也改了幾次,但對這最後10dB沒有明顯效果,所以就懷疑傳導有沒有可能不通過二級濾波器,直接到了LISN?(開發設計者的問題及困惑!)對問題進行原始測試數據及設計資料分析:


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