EMC預先診斷測試解決方案

電磁兼容 - 預測試解決方案

EMC量測項目
 

---電磁波信號來源： 
就電磁波的傳波途徑而言，可將電磁波信號分類為傳導性與輻射性的來源。傳導性輻射的形成系來自于緊貼著電力現或纜在線的輻射訊號傳輸到電子組件上或系統上所致，通常為30MHz以下。輻射性的電磁干擾則是由電子系統的外箱、天線或其他零組件上產生之雜散諧波訊號所發出之電磁波，常見的范圍通常在30MHz ~ 1GHz。

---EMC測試種類：
就測試方式而言，不論在EMI或EMS的測試中，都是包含傳導與輻射兩種測試途徑，如下圖所示。

傳導EMI測試(Conducted Emission)	試方式為藉由待測產品的電源線連接至仿真電源阻抗網絡(LISN)，將待測產品的電波噪聲位準傳至量測接收機，取得噪聲位準。
輻射EMI測試(Radiated Emission)	測試方式為待測產品于正常使用狀態下，藉由空中傳送待測產品所產生的電波至3M或10M遠的天線接收，在傳送至量測接收機，取得噪聲位準。
傳導EMS測試(Conducted Susceptibility)	測試方式是對經由電源線與控制線混入的噪聲試驗，耦合噪聲與電源后測試待測物受干擾的情況，常見的使用脈沖(impulse)測試。
輻射EMS測試(Radiated Susceptibility)	測試方式模擬待測物暴露在電磁波下的受干擾情況，透過天線發射發規所需的RF功率，常見的測試范圍在80MHz～1GHz，且帶有AM 80%調變信號的1V/m ~ 10V/m能量。

EMC常見標準介紹 ：                                                                               
                                                                    

標準	說明	主要區域
IEC	IEC (International Electro-technical Commission)是為了促進電氣設備相關國際標準規范之統一與整合，于1906年創立之標準化機構。IEC整合在電子、電機相關領域之國際標準發展，是位居領導地位的國際性標準發展組織，其領域范圍包含整個電子領域的規范制定。	全球標準
CE	CE為歐盟所制定的認證標志。CE主要采用的標準為EC/ISO的標準。產品打上了CE標志就表示該產品符合歐盟規范的指定，才能夠在歐盟地區販賣。	歐洲
FCC	FCC（Federal Communications Commission，美國聯邦通信委員會）主要是管理進口和使用調頻裝置。產品如果想出口到美國，必須通過由政府授權的實驗室根據FCC技術標準來進行的檢測和批準。	美國
UL	是一家獨立的產品安 全認證機構，總公司在美國。UL主要的業務是產品安 全，也建立許多產品、原料、零件、工具及設備等的標準及測試程序。	美國
CCC	CCC是中華人民共和國強制規定各類產品進出口、出廠、銷售和使用必須取得的認證，只有通過認證的產品才能被認為在安 全、電磁兼容性(EMC)、環保等方面符合強制要求。	中國
VCCI	VCCI 是日本的電磁兼容認證標志，由日本電磁干擾控制委員會 (Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment) 管理， VCCI 認證是非強制性的。	日本
TELEC	TELEC（Telecom Engineering Center）是日本無線電設備符合性認證的主要的注冊認證機構，TELEC為強制性認證。	日本
PSE	PSE（Product Safety of Electrical Appliance & Materials）認證為日本的電器用品強制性認證。其中特定電器用品為強制認證，也就是一定要有認證才能販賣。而非特定電器用品為非強制，廠商可以不需要取得認證也能販賣。A類特定產品為菱形標志，B類非特定產品為圓形標志來區分。	日本
GS	GS為德國依照德國工業標準制定的產品安 全法，為一種自愿性認證，是一種可以用于信息、電器、工業機械甚至像是自行車、家具等產品上的安 全認證。	德國
TüV	TüV標志是德國TüV專為元器件產品定制的一個安 全認證標志，在德國和歐洲得到廣泛的接受。	德國
RCM	RCM (Regulatory Compliance Mark) 標志為澳洲 Safety + EMC = 自我宣告，該標志是澳大利亞與紐西蘭監管機構擁有的商標，表示產品同時符合安規和EMC要求，是非強制性的。	澳洲
BSMI	經濟部標準檢驗局（簡稱標準局、標檢局），是為中華民國之國家*高檢驗機關，負責中華民國國家標準、度量衡和商品檢驗等工作。	臺灣

各國法規對照：
 

世界各國安規不勝枚舉，大致可分為歐洲規格(IEC/EN)與美洲規格(UL/CSA)兩大系統，其他國家的法規幾乎都是從這兩大系統發展而來，這邊列出一些較常見的法規，舉例來說，如果法規是EN55022，那相對應類似的法規可能就是對照FCC 15或者對照CISPR 22所建立出來的。

FCC	CISPR	EN's	Description
18	11	EN 50011	Industrial, scientific and medical equipment
--	12	--	Automotive
15	13	EN 55013	Broadcast receivers
	14	EN 55014	Household appliances/tools
	15	EN 55015	Fluorescent lights/luminaries
15	22	EN 55022	Information technology equipment
	--	EN61000-6-3, 4	Generic emissions standards
	16	--	Measurement apparatus/methods
	16	EN 55025	Automotive component test

EMI測定規范介紹：

環境測定規范：
---輻射測試

EMI主要有兩種測定環境，開放測試場(Open Site Testing) 與電波暗室/隔離室 (Shielding Room)兩種形式，開放測試場的首要條件為周圍無反射電波的建筑物，或少有廣播或汽車等外來的噪聲，所以一般會設立在山谷底或者空曠無電波信號處；但由于人口逐漸密集的關系，這樣的場地已經不容易設置，所以另一個選擇就是使用電波暗室/隔離室這樣的作法。

在設備部分，不論采用哪種場地，在輻射測試的設備大致是一樣的，都具備有頻譜分析儀/EMI接收機、天線與工作桌，且天線與待測物之間的距離會依照法規不同分別3M或10M的距離，差別主要是電波暗室需要在內部裝上許多的吸波材料以防止信號反射而導致誤差。

---傳導測試

在傳導測試部分的設置則是會在地板建置大面積金屬接地平面，然后配備一木桌與LISN、頻譜分析儀/EMI接收機等設備。

相關測試設備

EMI測試設備通常具備有測定儀器、天線、放大器、LISN、電源濾波器或隔離變壓器、軟件、Pulse Limiter(選擇性)、隔離室或小型隔離裝置幾種，其功能主要為：

• 測定儀器：大部分為頻譜分析儀或ESMI接收器(EMI測試接收器)等儀器，需要具備EMI 濾波器與EMI Trace Detect – QP/AVG功能。

• 天線：在大空間下(Open Site或電波暗室)會使用偶極天線，而在前置測試下一般會使用Near Field Probe。

• 放大器：因為有些噪聲在直接量測之下會不容易找到，尤其在輻射測試時，需要將信號放大后，找出原本不容易找出的噪聲。

• 線性阻抗穩定網絡(LISN)：LISN主要功能在于將EUT所產生在電源端的噪聲濾出來饋送至頻譜儀做量測，以及對由電源端流入之非待測裝置所產生的噪聲電流阻隔在外，以避免其影響系統量測之準確性，一般電源傳導的測試在30MHz以下。

• 電源濾波器或隔離變壓器：在EMI開放測試場或電波暗室通常都會采用電源濾波器搭配良好的接地來隔離內部測試電源與外部電源，以防止外部電源的噪聲傳入或待測物的噪聲從電源端輸出造成測試誤差；而隔離變壓器則是在一般較無法建設隔離變壓器或者較無法確認接地是否良好時，所采用的一種變通方式，其功能與電源濾波器類似。

• EMI法規測試軟件：一般來說，EMI會有一連串的測試，透過GPIB或USB等接口與專屬設計的測試軟件來做操控，會很容易在PC中的接收到來自測定儀器的數據，以便做后續分析。

• 突波限幅器(Pulse Limiter)：通常使用在電源傳導處，如果待測物信號較不穩定或信號較大，可加上此設備于測試設備前端以免過大信號灌入造成信號損壞。

• Chambers, Shielding Room, Shielding Box with Filter：通常使用于EMI前置測試階段，或者容易受干擾的頻段測試(如FM頻段)，可依待測物大小或內容設定其尺寸、規格大小，而在隔離室、隔離箱等裝置中會有電源線、測量線材等容易通過產生干擾的物品，透過適當的濾波器可以讓電磁波不容易通過或跑出所量測的范圍內。

接收機測定規范

不論在EMI的接收機采用的EMI專用測試機，或者采用搭載EMI濾波器的頻譜分析儀，通常會以頻段來進行區分，搭配不同的EMI濾波器來進行測定。EMI采用的功率單位通常為dBμV，頻率范圍多為150kHz ~ 1GHz，部分的法規則需要從9kHz開始(如燈具測試)，下面列舉的是在測試中較常見的設定。

 

頻段	濾波器 (6dB)	測定方式
9k ~ 150kHz	200Hz	傳導
150kHz ~ 30MHz	9kHz	傳導
30MHz ~ 1GHz	120kHz	輻射
1GHz ~ 3GHz	1MHz	輻射

 

以CISPR 22 Class B為例，它要求的規范如下：

頻率范圍(MHz)	電源傳導限度值(dBμV)
	峰準值	平均值
0.15 ～ 0.5	66 ～ 56	56 ～ 46
0.5 ～ 5	56	46
5 ～ 30	60	50

 

頻率范圍(MHz)	輻射傳導(10M長度)(dBμV)
30 ～ 230	30
230 ～ 1000	37

EMI認證的步驟

在EMI通過認證的過程中，通常會有幾個步驟與程序，列舉如下：

1. 確認采用的EMI規范：如需要測試CISPR 22法規

2. 針對測試項目逐項測試：傳導測試與輻射測試都需要逐項測試

3. 將產品交由認證實驗室進行測試：已經有一定程度的把握后再送實驗室進行標準化測試

4. 若測試通過，準備測試報告與文件：經過實驗室認證后即可開始準備各種測試報告與后續文件。

5. 若未通過，進行修正。并重復步驟2~4。

 

上述步驟是產品通過EMI認證的過程，在產品送認證之前，在設計開發甚至驗證階段都會進行EMI前置測試，前置測試做的越完整，認證的過程就會更加順利。

固緯電子EMI解決方案

輻射EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       EMI探棒組：GKT-008 3.       直流阻斷器：ADB-008 4.       脈沖限幅器：GPL-5010 (非必要) 5.       SMA轉BNC接頭：ADB-004 (非必要)

傳導EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       線路阻抗穩定網絡(LISN)：GLN-5040A 3.       隔離變壓器: GIT-5060 4.       脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010

輻射與傳導EMI測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 2.       EMI探棒組：GKT-008 3.       線路阻抗穩定網絡(LISN)：GLN-5040A 4.       脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010 5.       隔離變壓器: GIT-5060 6.       直流阻斷器：ADB-008

輻射EMS測試組合 1.       頻譜分析儀：GSP-9330 + Tracking Generator 2.      EMI探棒組：GKT-008

其余選擇(搭配合作廠商) 1.       10m法標準 EMC Chamber 2.       5m法、3m法標準 EMC Chamber 3.       客戶特殊指定尺寸的全電波、半電波暗室 4.       電磁隔離室 Shielding Room 5.       小型的電磁隔離箱 Shielding Box 6.       客戶需求改造暗室（如：暗室測試頻率范圍提高，隔離室改造等） 7.       EMC測試的環境架構（如：Surge， ESD，CE 等）

GSP-9330 頻譜分析儀

• 頻率范圍: 9 kHz ~ 3.25 GHz

• 6dB 電磁干擾濾波器 200 / 9k / 120kHz

• 準峰值 / 電磁干優平均值 檢波器

• 內建 預放大器

• 專屬電磁兼容性預測試功能

• 追縱源產生器 (選配) 

• USB/LAN/RS-232/GPIB (選配) 界面

• 支援200/9k/120k/1MHz的EMI濾波器

• 內建18dB低噪聲放大器

• 提供EMI Quasi-Peak以及Average模式

• 內建QP Analysis功能，可快速確認信號的特性

• GKT-008 EMI探棒系列

• 

GKT-008規格
PR-01		PR-02
Frequency Range	150 kHz to 30 MHz	Frequency Range	30MHz to 3GHz
Insertion Loss S21 / Frequency Response	5 dB / -3.6 dB (Avg.)	Insertion Loss S21 / Frequency Response	10 dB / -13.5 dB (Avg.)
Deviation of Insertion Loss	±1 dB	Deviation of Insertion Loss	±3 dB
Connector	50 Ω (SMA)	Connector	50 Ω (SMA)
Input Resistance	10 MΩ	Input Resistance	1 MΩ
Rated Voltage	300 VAC	Rated Voltage	50 VDC
ANT-04		ANT-05
Frequency Range	30 MHz to 3 GHz	Frequency Range	30MHz to 3GHz
Correction Factor / Frequency Response	10 dB / -26.5 dB (Avg.)	Correction Factor / Frequency Response	10 dB / -26.5 dB (Avg.)
Deviation of Correction Factor	±4 dB	Deviation of Correction Factor	±4 dB
Connector	50 Ω (SMA )	Connector	50 Ω (SMA)
Maximum Input Power	0.5 W	Maximum Input Power	0.5 W

• 具備PR-01, PR-02, ANT-04及ANT-05，共4支探棒

• ANT-04及ANT-05 感應式探棒：為EMI磁場探棒為全新**設計之近場天線，免除過去測試需要分別測試電場與磁場的復雜性。

• PR-01交流電壓探棒：其* 大可以承受CAT I / II, 300VAC，用于測試30MHz以下的交流電路。

電壓測棒(PR-01)
交流電壓探頭PR-01能夠探測交流電路節點
頻率在30MHz以下
電壓在300Vac以下

• PR-02 接觸式探棒：可用來接觸測試電路板上的直流信號，主要用于30MHz ~ 1GHz頻段。

接觸式測棒(PR-02)
GND和Vcc噪聲
PCB走線噪聲
IC Pin腳輸出噪聲
I/O Pin腳輸出噪聲
確認濾波器的有效性

• GLN-5040A 線性阻抗穩定網絡：

• LISN主要用來將來自市用電源的干擾信號與測量電路隔離，以提供純凈的直流電源及交流電源給待測物。

   

• GLN-5040A規格
  Frequency Range	9kHz to 30MHz
  Circuit Type	(50uH + 5Ω) // 50 Ω, V type
  Test Circuit Phase Number	Single phase
  AC Voltage Range	0 ~ 240V AC + 10%
  AC Frequency Range	50 ~ 60 Hz ±5%
  DC Voltage Range	0 ~ 50V DC
  Maximum Permitted Current (Continuous) Country-Specific Connector Models Refer to Figure 1	Model 1	Model 2	Model 3	Model 4
  	Germany  (Schuko connector)	United Kingdom	China/Australia	USA/Japan
  	16A	13A	10A	15A
  High Pass Filter (Alternative)	150 kHz
  Voltage Division Factor between EUT and Measuring Receiver Port	10 dB
  Response Threshold of Built-In Pulse Limiter	130 dBuV
  RF Output	BNC (F) / 50Ω
  Artificial Hand Function	Embodied
  EUT power supply Interface	German Standard Power Supply Socket
  Operating Temperature	5 °C to 45° C
  Storage Temperature	-40 °C to 70° C
  Dimensions / Weight	338mm (L) x 237mm (W) x 133mm (H) / 4.2 Kg
  Certification	EN61010-1:2010;  EN61326-1:2013;  EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

• GIT-5060隔離變壓器：

• 隔離變壓器可以讓漏電斷路器于接地面的L與N相電流平衡，實現良好的安 全接地，當使用者不知測試環境的接地或隔離是否穩定，連接LISN之前先經過一個隔離變壓器GIT-5060，以保持系統穩定。

   

• GIT-5060規格
  Capacity	900VA
  Maximum Voltage	250V
  Maximum Current	4A
  Input Voltage Frequency	50~60Hz
  Air Switch Current Limiting Threshold Value	5A
  EUT Power Supply Connector	Universal Standard Power Socket
  Operating Temperature	-15 °C  ~ 45° C
  Storage Temperature	-40 °C ~ 70° C
  Dimensions / Weight	338mm(L) x 237mm(W) x 133mm(H) / 11.5 Kg
  Certification	EN61010-1:2010 EN61326-1:2013 EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

• GPL-5010脈沖限幅器：

• 由于有可能因為系統忽然斷開或者電源端突然的誤動作，造成有瞬間的大信號灌入頻譜分析儀當中，所以如果測試在比較不穩定的系統中，可以加上脈沖限幅器，阻斷大信號，讓信號不至于直接灌入設備使之損壞。

   

• GPL-5010規格
  Frequency Range	9kHz to 200MHz
  Threshold Value Limit	50mW (17 dBm)
  Input / Output Impedance	50Ω
  Input Connector	BNC (F)
  Output Connector	N-type (M)
  Maximum Input Range	Continuous Power : 2.5W (34dBm)
  	Pulse Power : 10 kW (10us)
  	DC Voltage : ±12V
  Insertion Loss	< 2 kHz	> 30 dB
  	9kHz to 50MHz	10dB±0.5dB
  	50MHz to 200MHz	9.5dB ~ 12.2dB
  	<6 kHz , >400MHz	> 13dB
  Operating Temperature	0 °C to 55° C
  Storage Temperature	-40 °C to 80°C
  Dimensions / Weight	18mm(L) x 44mm(W) x 23mm(H) / 92 g
  Certification	EN61010-1:2010 EN61326-1:2013		EN61000-3-2:2014 EN61000-3-3:2013

  
  

ADP-008直流阻斷器：

主要用于使用PR-02接觸電路板時，如果電路板上信號太大或不穩定，可以降低或阻斷來自電路板上的直流信號。

固緯EMI測試軟件：

EMI測試報告：

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