?EMC測試
EMC測試(電磁兼容性測試)的全稱是ElectroMagnetic Compatibility,其定義為“設(shè)備和系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力” 。EMC包含兩方面的內(nèi)容:一方面,該設(shè)備應(yīng)能在一定的電磁環(huán)境下正常工作,即該設(shè)備應(yīng)具備一定的電磁抗擾度(EMS);其次,該設(shè)備自身產(chǎn)生的電磁騷擾不能對其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生過大的影響,即電磁騷擾(EMI)。
EMS的測試項目如下:
1)靜電放電抗擾度(ESD);
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-2 Criteria B,測試目的是檢驗單個設(shè)備或系統(tǒng)抗靜電泄放干擾的能力。
測試原理:ESD實驗是模擬人體、物體在接觸設(shè)備時產(chǎn)生的靜電放電或人體、物體對鄰近物體的放電包括直接通過能量的交換,引起器件的損壞或放電所引起的近場(電場和磁場的變化),造成設(shè)備的誤動作。
2)輻射電磁場(80MHz~1000 MHz)抗擾度(RS);
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-3 Criteria A,測試目的是檢驗單個設(shè)備或系統(tǒng)抗電場干擾的能力。測試波形如下:
①頻率范圍:80MHz-2.5GHz,
②調(diào)制方式:80% AM,1kHz sin-wave
③頻率步長:1%
④駐留時間: 3s
3)電快速瞬變/脈沖群抗擾度;
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-4 Criteria B;測試目的是考察單個設(shè)備或系統(tǒng)抗快速瞬變干擾的能力,這些瞬變騷擾是由于感性負(fù)載的中斷等瞬變動作,導(dǎo)致脈沖成群的出現(xiàn),脈沖重復(fù)頻率高,上升時間短,單個脈沖能量低等會導(dǎo)致設(shè)備誤動作。
測試項 | 測試條件 |
L-N-PE | ±2kV(5/50ns, 5kHz) |
Signal/control ?Line | ±1kV(5/50ns, 5kHz) |
4)浪涌(雷擊)抗擾度;
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-5 Criteria B;測試目的是考察EUT抗浪涌干擾的能力,這些瞬變騷擾是由于其他設(shè)備的故障短路,主電源系統(tǒng)切換,間接雷擊等產(chǎn)生的干擾。
測試波形有1.2/50μs 和10/700μs兩種,1.2/50μs波形適用于電源線端口和短距離信號電路/線路端口;10/700μs波形適用于對稱通信線路。
5)注入電流(150kHz~230MHz)抗擾度(CS);
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-6 Criteria A;測試目的是考察單個設(shè)備或系統(tǒng)抗傳導(dǎo)騷擾的能力。測試原理:主要考察外界從導(dǎo)線或電纜而引入的0.15MHz-80MHz的連續(xù)干擾電壓時的抗擾性。測試波形如下:
①頻率范圍:0.15MHz-80MHz
②調(diào)制方式:80% AM,1kHz sin-wave
③頻率步長:1%
④駐留時間: 3s
6)電壓暫降和短時中斷抗擾度
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-11 Criteria B& C;測試驗?zāi)康氖强疾霦UT抗電壓跌落和暫降的能力。
EMI的測試項目包括:
1)諧波電流(2~40次諧波)
1、Harmonic(諧波測試)
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是EN61000-3-2;改標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定向公共電網(wǎng)發(fā)射的諧波電流的限值;指定由在特定環(huán)境下被測設(shè)備產(chǎn)生的輸入電流的諧波成分的限值;適用于輸入電流小于或等于16A的接入公共低電壓網(wǎng)絡(luò)的電子電氣設(shè)備。
諧波測試主要是檢驗低壓供電網(wǎng)絡(luò)中的諧波可能對這些頻率敏感的設(shè)備所產(chǎn)生的影響。
諧波測試原理:由于電子設(shè)備的工作模式、非線性元件和各種干擾噪聲等原因,導(dǎo)致其輸入電流不是完全的正弦波,往往含有豐富的高次諧波成分對電網(wǎng)造成污染。
電力系統(tǒng)中的諧波指的是那些頻率為供電系統(tǒng)額定頻率整數(shù)倍的正弦電壓或正弦電流。
公共輸電系統(tǒng)出現(xiàn)諧波電流會引起以下問題﹕
①損失更多電能﹐每一個諧波都有無功功率部分、有功功率部分﹐(其中有功功率會令導(dǎo)線發(fā)熱﹐導(dǎo)致導(dǎo)線要采用更大面積);
②電子部件使用壽命縮短;
③電壓失真導(dǎo)致電機效率降低
諧波電壓是由疊加在電源電壓上的一個或多個連續(xù)正弦波的組合波構(gòu)成。
2)閃爍Flicker
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是EN 61000-3-3。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電壓波動和閃爍對公共電網(wǎng)的影響的限值;制定在特定的條件下被測樣機產(chǎn)生的電壓變化限值和評估方法的指導(dǎo);適用于每相輸入電流小于或等于16A的接入公共低電壓網(wǎng)絡(luò)的220V到250V,50Hz的電子電氣設(shè)備。
該標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了保證產(chǎn)品不對與其連接在一起的照明設(shè)備造成過度的閃爍影響(燈光閃爍)。
3)傳導(dǎo)騷擾(CE)
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是EN61000-6-4,適用于電子電氣測量測試設(shè)備、電子電氣控制設(shè)備或者電子電氣實驗室設(shè)備。
傳導(dǎo)騷擾實驗原理:當(dāng)電子設(shè)備干擾噪聲的頻率小于30MHz, 主要干擾音頻頻段,電子設(shè)備的電纜對于這類電磁波的波長來說,還不足一個波的波長(30MHz的波長為10m), 向空中輻射的效率很低,這樣若能測得電纜上感應(yīng)的噪聲電壓,就能衡量這一頻段的電磁噪聲干擾程度,這類噪聲就是傳導(dǎo)噪聲。
4)輻射騷擾(RE)
測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是EN61000-6-4,適用于電子電氣測量測試設(shè)備、電子電氣控制設(shè)備或者電子電氣實驗室設(shè)備。
輻射騷擾實驗原理:當(dāng)天線的總長度大于信號波長λ的1/20,會向空間產(chǎn)生有效的輻射發(fā)射,當(dāng)天線的長度為λ/2的整數(shù)倍時,輻射的能量最大。當(dāng)噪聲頻率大于30MHz時,電子設(shè)備的電纜,開孔、縫隙都容易滿足上述條件,形成輻射發(fā)射。
安規(guī)測試
安規(guī)就是安全規(guī)范,通常是指電子產(chǎn)品在設(shè)計中必須保持和遵守的規(guī)范。安規(guī)測試通過模擬客戶可能的使用方法,經(jīng)過一系列的測試,考核電子產(chǎn)品在正?;蚍钦J褂玫那闆r下可能出現(xiàn)的電擊、火災(zāi)、機械傷害、熱傷害、化學(xué)傷害、輻射傷害、食品衛(wèi)生等等危害,在產(chǎn)品出廠前通過相應(yīng)的設(shè)計,予以預(yù)防。
安規(guī)強調(diào)對使用和維護人員的保護,讓電子產(chǎn)品給使用人員帶來方便的同時,不讓電子產(chǎn)品給使用人員帶來危險,同時允許電子設(shè)備部分或全部功能喪失。設(shè)備部分或全部功能喪失,但是不會對使用人員帶來危險,那么安全設(shè)計則是合格的——盡管設(shè)備可能已經(jīng)無法使用或變成一堆廢物。與電子產(chǎn)品功能設(shè)計考慮是不同的,常規(guī)電子產(chǎn)品設(shè)計主要考慮怎樣實現(xiàn)功能和保持功能的完好,以及產(chǎn)品對環(huán)境的適應(yīng)。安規(guī)是使用安全規(guī)范來考慮電子產(chǎn)品,使產(chǎn)品更加安全。
1、高壓測試:
Dielectric Voltage withstand
test高壓測試為一種國際安規(guī)認(rèn)證機構(gòu)所要求的必測項目,產(chǎn)品須于出廠前做百分比的測試,它對產(chǎn)品而言,為品質(zhì)的保證及電氣安全性的指標(biāo),其測試方式是將一高于正常工作電壓的異常電壓加在產(chǎn)品上測試,并且這個電壓須持續(xù)一段時間,最后判定只要無絕緣崩潰情形,即可算是通過此測試
2、絕緣阻抗測試
Insulation resistance
test絕緣阻抗于相關(guān)的兩點施加直流電壓,最高可達1000伏特,通常使用單位為歐姆,可判定良品及不良品
3、接地阻抗測試
Ground bond
test接地阻抗測試為測試產(chǎn)品的接地點,對產(chǎn)品的外殼或者金屬部分,施加一個恒流電源來測試兩點間的阻抗大小,一般產(chǎn)品規(guī)定測試25安培,阻抗不得大于0.1歐姆,而CSA則要求量測40安培檢測,可檢測出接地點螺絲未鎖緊,接地線徑太小,接地線路斷路等問題
4、泄露電流測試
Touch current test是指當(dāng)設(shè)備供應(yīng)電流時,流經(jīng)設(shè)備金屬可接觸部分經(jīng)人體至接地部分或可接觸部分的電流。
5、輸入測試:
安規(guī)輸入測試目的是考察產(chǎn)品設(shè)計時考慮輸入是否滿足產(chǎn)品在正常工作時,輸入電路是否能夠承受產(chǎn)品工作時需要的電流。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī)定是:最大功耗的輸入電流不能大于產(chǎn)品標(biāo)稱值的110%。這個標(biāo)稱值也是告訴用戶該產(chǎn)品安全工作需要的最小電流,讓用戶在使用這個設(shè)備前要準(zhǔn)備這樣的電氣環(huán)境。
6、安全標(biāo)識的穩(wěn)定性測試:
對用戶使用安全的警告標(biāo)識,必須是穩(wěn)定可靠的,不能因為使用一段時間后,變得模糊不清,而導(dǎo)致用戶錯誤使用,而導(dǎo)致危險,或直接導(dǎo)致危險發(fā)生。所以需要測試這個穩(wěn)定性。在安全標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī)定是:用水測試15S,然后用汽油測試15S,標(biāo)識不能模糊不清。
7、電容放電測試:
對一個電源線可以插拔的設(shè)備,其電源線經(jīng)常會被拔出插座,拔出插座的電源插頭,經(jīng)常是被人玩,或任意放置。這樣導(dǎo)致一個問題,被拔出的電源插頭是帶電的,而這個電隨時間而消失,如果這個時間太長,那么將會對玩插頭的人造成電擊,對任意放置的電源插頭會損壞其它設(shè)備或設(shè)備自己。因此各個整機安全標(biāo)準(zhǔn)對這個時間作出嚴(yán)格的規(guī)定。我們設(shè)計產(chǎn)品要考慮這個時間,產(chǎn)品作安全認(rèn)證需要測量這個時間。
8、電路穩(wěn)定測試:
SELV電路
SELV電路,就是安全地電壓電路,這個電路對使用個人員就是安全的,例如手機充電器的直流輸出端,到手機,它們是安全的,可以任意觸摸不會有危險。
注:SELV電路在不同的標(biāo)準(zhǔn)里面有不同解釋,例如在IEC60364里面解釋與IEC60950-1是不同的,因此關(guān)于SELV需要注意在哪個標(biāo)準(zhǔn)下面,其危險也是不同的。
SELV電路需要滿足特殊的要求,才能是SELV電路,這些要求是,在單一故障時,仍然是滿足SELV電路要求的。因此對每一個SELV電路都需要做單一故障下的測試,證明是SELV電路是穩(wěn)定的。測試時是將單一故障逐一引入,監(jiān)視SELV電路。
9、限功率源電路
由于限功率源電路輸出的功率很小,在已經(jīng)知道的經(jīng)驗中,它們不會導(dǎo)致著火危險,因此在安全標(biāo)準(zhǔn)中,對這類電路的外殼作了專門降低要求規(guī)定,它們阻燃等級是UL94V-2。因此有這類電路都需要測量,證明它們是限功率源電路。
10、限流源電路
搞過電工的人知道,AC220V電路經(jīng)過一定的電阻之后,對人就沒有危險了。那么究竟是多大的電阻,和電阻有什么樣的要求??赡艽蠹揖筒恢懒恕T诎踩珮?biāo)準(zhǔn)里面就有這個規(guī)定,這個規(guī)定就是限流源電路。限流源電流,要求在電路正常和單一故障下,流出的電流是在安全限值以下的,對人不會導(dǎo)致危險小于0.25mA。對于隔離一次和二次電路的電阻是要求滿足專門標(biāo)準(zhǔn)的耐沖擊電阻。
11、接地連續(xù)測試:
搞過電氣安裝的人知道,有些設(shè)備必須接地,否則將在其可以觸摸的表面有危險電壓。這些危險電壓必須通過接地釋放。安規(guī)測試規(guī)定需要使用多大的電流,多久時間,測量的電阻必須小于0.1歐姆,或電壓降小于2.5V(有條件使用這個值)。
12、潮濕測試 :
潮濕測試,是模擬設(shè)備在極端環(huán)境下,設(shè)備的安全性能。設(shè)備在制造出后,是在任何濕度下都能安全運行的,不能因為是雨季,濕度大而告訴用戶設(shè)備不能使用。因此在設(shè)計時必須考慮設(shè)備在可以預(yù)見的濕度下滿足安全要求,因此濕度測試是必須的。測試要求根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同,有少量的差異。
13、扭力測試 :
扭力測試是設(shè)備外部導(dǎo)線在使用中,經(jīng)常受到外力作用彎曲變形。這個測試就是測試導(dǎo)線能夠承受的彎曲次數(shù),在產(chǎn)品生命周期內(nèi)不會因為外力作用發(fā)生斷裂,AC220V電線外露等危險。
14、穩(wěn)定性測試:
設(shè)備在正常使用中,常常會有不同的外力作用,比如:比較高的設(shè)備人會靠住它,或有人在維護時攀爬它;比較矮的設(shè)備,外形如同凳子式的,有人可能會站在上面等。由于設(shè)備受到這些外力作用,設(shè)備在設(shè)計時沒有考慮周全會導(dǎo)致設(shè)備倒塌,翻轉(zhuǎn)等危險。因此設(shè)備設(shè)計完成后需要做這些測試。檢查它們滿足安全要求。
15、外殼受力測試:
設(shè)備在使用過程中,會受到各種外力作用,這些外力可能會使設(shè)備外殼變形,這些變形可能導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的危險,或指標(biāo)不能滿足要求。因此在設(shè)計設(shè)備時必須考慮這些影響,安全認(rèn)證時必須測試這些指標(biāo)。
16、跌落測試:
小的設(shè)備或臺式設(shè)備,在正常使用中,可能會從手中或工作臺跌落到地面。這些跌落可能會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部安全指標(biāo)不能達到要求。因此在設(shè)計設(shè)備時必須考慮這種影響,在安全認(rèn)證時需要測試這些指標(biāo)。要求是設(shè)備跌落后,功能可以損失,但是不能對使用人員造成危險。
17、應(yīng)力釋放測試:
設(shè)備內(nèi)部如果有危險電路等,設(shè)備在正常使用中,如果外殼發(fā)生變形,導(dǎo)致危險外露,這樣是不允許的。此在設(shè)計設(shè)備時必須考慮這些影響,安全認(rèn)證時必須測試這些指標(biāo)。
18、電池充放電測試:
如果設(shè)備內(nèi)部有可充電電池,則需要做充放電測試,和單一故障下的充電測試和過充電測試。這是因為設(shè)備在正常使用中,充電和放電,以及設(shè)備有故障,但是主要功能還沒有損失,使用人員不會發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的,這種情況下,沖放電要求是安全的,不能因此而發(fā)生爆炸等危險。
19、設(shè)備升溫測試:
(正常工作下內(nèi)部和外部表面的溫度)
安全測試中,溫升測試最為重要,雖然測試使用設(shè)備儀器與人工氣候環(huán)境測試相同,但是考察項目和測試器件和目的有很大區(qū)別。人工氣候環(huán)境主要考察設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性。而安規(guī)考察的是設(shè)備是否可以安全地工作。這里舉一例來說明它們區(qū)別:安規(guī)測試主要測試安規(guī)器件的溫度,比如絕緣材料在正常情況下工作溫度,這個溫度在最高的設(shè)備允許工作溫度下,要小于絕緣材料的最大允許溫度。如在25℃環(huán)境下測試絕緣材料溫度是100℃,而絕緣材料只能在130℃以下安全運行,這是定義設(shè)備允許的最高工作溫度很關(guān)鍵,如果設(shè)備是50℃的環(huán)境溫度,那么絕緣材料換算到50℃的環(huán)境溫度測試溫度應(yīng)該是125℃,滿足小于130℃要求,測試通過。如果設(shè)備是60℃環(huán)境溫度,那么換算到60℃的環(huán)境溫度測試溫度應(yīng)該是135℃,大于130℃要求,測試不通過。同樣其它的安規(guī)器件也需要測試工作溫度。以判斷是否滿足要求。
20、球壓測試:
作為支撐帶危險電壓的絕緣材料或塑料件,需要做球壓測試,以保證在危險電壓部件在高溫工作時,塑料件有足夠的支撐強度。測試溫度是最高溫度加上15℃,但是不小于125℃。球壓時間是在要求溫度下保持1H。
??環(huán)境測試
一般電子類產(chǎn)品涉及的環(huán)境測試包括氣候類測試和機械振動類測試。
氣候類測試包括:低溫存儲測試,高溫存儲測試,低溫工作測試,高溫工作測試,熱測試,溫度循環(huán)測試,交變濕熱測試,低溫極限測試,高溫極限測試和噪聲測試。
機械振動類測試包括:包裝隨機震動試驗,包裝碰撞試驗,包裝跌落包裝沖擊,模擬包裝運輸試驗,實地跑車,隨機振動,沖擊試驗,工作正弦震動,工作沖擊試驗,地震試驗。
環(huán)境試驗的目的包括以下幾點:
1)在產(chǎn)品研發(fā)階段,評估產(chǎn)品的可靠性是否能達到預(yù)定的指標(biāo)。
2)在產(chǎn)品生產(chǎn)階段,監(jiān)控生產(chǎn)過程是否出現(xiàn)品控波動。
3)在產(chǎn)品發(fā)布前,對產(chǎn)品的環(huán)境可靠性進行鑒定或驗收。
4)可靠性提升:暴露和分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機理,有針對性的進行改進。
環(huán)境試驗有以下幾點注意事項:
1)整個系統(tǒng)根據(jù)實際情況進行接地,否則不能模擬實際使用情況。
2)保持測試儀器的良好接地,以保證測試人員安全。
3)對于耐受性測試,試驗工程師必須在試驗現(xiàn)場看守,以防止試驗故障導(dǎo)致的意外事故。并且必須在試驗區(qū)加危險警告標(biāo)識。
以XX電子產(chǎn)品為例,氣候環(huán)境試驗內(nèi)容如下:
試驗類別 | 低溫工作試驗 | |
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 2423.1試驗A:低溫試驗方法 | |
試驗溫度 | -20 oC | |
試驗時間 | 4h | |
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |
試驗前:樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
低溫啟動20次,不出現(xiàn)掉電、異常重啟、死機、黑屏、花屏、藍(lán)屏、軟件報錯等現(xiàn)象。 | pass | |
試驗中低溫工作:播放視頻無死機、掉電等現(xiàn)象,各接口工作正常。 | pass | |
試驗后:試驗樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
? | ? | ? |
試驗類別 | 高溫工作試驗 | |
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 2423.2試驗B:高溫試驗方法 | |
試驗溫度 | 70 oC | |
試驗時間 | 24h | |
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |
試驗前:樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
高溫啟動20次,不出現(xiàn)掉電、異常重啟、死機、黑屏、花屏、藍(lán)屏、軟件報錯等現(xiàn)象。 | pass | |
試驗中低溫工作:播放視頻無死機、掉電等現(xiàn)象,各接口工作正常。 | pass | |
試驗后:試驗樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
? | ? | ? |
試驗類別 | 交變濕熱試驗 | |
試驗溫濕度 | 25 oC~40 oC,95%RH | |
試驗時間 | 24h | |
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |
試驗前:樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
高溫啟動20次,不出現(xiàn)掉電、異常重啟、死機、黑屏、花屏、藍(lán)屏、軟件報錯等現(xiàn)象。 | pass | |
試驗中低溫工作:播放視頻無死機、掉電等現(xiàn)象,各接口工作正常。 | pass | |
試驗后:試驗樣品外觀、功能檢測。 | pass | |
? | ? | ? |
振動環(huán)境試驗內(nèi)容如下:
試驗類別 | 包裝隨機振動試驗 | |
試驗時間 | X/Y/Z軸振動1h | |
試驗狀態(tài) | 包裝,不開機 | |
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |
試驗前:樣品外觀(含包材)、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |
試驗后:樣品外觀(含包材)、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |
? | ? | ? |
試驗類別 | 正弦振動試驗 | |||||||||
試驗條件 |
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試驗狀態(tài) | 不帶包裝,開機 | |||||||||
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |||||||||
試驗前:樣品外觀、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||||||
試驗中:播放視頻無死機、掉電等現(xiàn)象。 | pass | |||||||||
試驗后:樣品外觀(含包材)、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||||||
? | ? | ? |
試驗類別 | 包裝跌落試驗 | |||||||||
試驗條件 |
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試驗狀態(tài) | 包裝,不開機 | |||||||||
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |||||||||
試驗前:樣品外觀、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||||||
試驗后:樣品外觀、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||||||
? | ? | ? |
試驗類別 | 沖擊試驗 | |||||
試驗條件 |
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試驗狀態(tài) | 包裝,不開機 | |||||
試驗內(nèi)容 | 結(jié)論 | |||||
試驗前:樣品外觀、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||
試驗后:樣品外觀、結(jié)構(gòu)、功能檢測。 | pass | |||||
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