1.前言

來自開關(guān)電源的輻射電磁干擾 (EMI) 是一種動(dòng)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(yùn)行的整個(gè)系統(tǒng)有關(guān)。因此，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的角度來看，這個(gè)問題非常具有挑戰(zhàn)性，了解輻射 EMI 測(cè)量要求、頻率范圍和適用限制非常重要。

2.汽車電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)估汽車應(yīng)用中的 EMI 性能是參與汽車設(shè)計(jì)和測(cè)試的終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xiàng)挑戰(zhàn)，特別是考慮到車輛線束內(nèi)的體積相對(duì)較小，其特點(diǎn)是電源和信號(hào)線路密集排列。

從監(jiān)管角度來看，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（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(dú)立技術(shù)單元 (STU) 的型式批準(zhǔn)。盡管該法規(guī)源自歐洲，但它對(duì)其他地區(qū)具有更廣泛的相關(guān)性，因?yàn)槠囍圃焓且豁?xiàng)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(zhǔn)峰值 (QPK) 和平均值 (AVG) 測(cè)量時(shí)，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(cè)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(biāo)準(zhǔn)，包含測(cè)量無線電干擾的限制和程序，以分別保護(hù)機(jī)外和機(jī)載接收機(jī)。CISPR 12 保護(hù)遠(yuǎn)離車輛的無線電接收，是一種整車測(cè)試，而不是應(yīng)用于子組件或組件，而 CISPR 25 保護(hù)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(jí)。它包括模塊/組件排放測(cè)量，以及使用隨車輛提供的天線進(jìn)行的整車排放測(cè)試。

圖 2 顯示了使用峰值 (PK) 和 AVG 檢測(cè)器在屏蔽外殼中在 150kHz 至 2.5GHz 的頻率范圍內(nèi)測(cè)量的組件/模塊的 5 類輻射發(fā)射限制。測(cè)量與在廣播和移動(dòng)服務(wù)頻段中運(yùn)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(duì)各種頻率范圍和所需測(cè)量極化的天線建議。雙錐天線和對(duì)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(cè)量天線建議

3.工業(yè)設(shè)備的 EMI 標(biāo)準(zhǔn)

 CISPR 11是針對(duì)來自工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療 (ISM) 射頻 (RF) 設(shè)備的 EMI 干擾的國際產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)。

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(chǎng)所，并在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量；B 類覆蓋國內(nèi)，僅在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。我鼓勵(lì)您查看 CISPR 11 以了解各種設(shè)備組和類別的獨(dú)特規(guī)格限制和測(cè)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(cè)器并在具有 10m 天線距離的測(cè)試站點(diǎn)上測(cè)量 

請(qǐng)注意，某些工業(yè)終端設(shè)備可能有專門的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過參考 CISPR 11 來指導(dǎo) EMI 測(cè)試。例如，國際電工委員會(huì)（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(gè)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)IEC61800-3規(guī)定了可調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的排放要求和特定測(cè)試方法。

4.多媒體設(shè)備的 EMI 標(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)，電源電壓不超過 600V，最近被納入CISPR 32  /EN 55032，創(chuàng)造了一個(gè)新產(chǎn)品多媒體設(shè)備（MME）系列標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為北美市場(chǎng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合美國聯(lián)邦通信委員會(huì) (FCC) 第 15 部分第 B 部分第15.109 節(jié)針對(duì)無意輻射器設(shè)定的限制。

對(duì)于 3m 的天線測(cè)量距離，圖 4a 繪制了在頻率低于 1GHz 時(shí)使用 QPK 檢測(cè)器時(shí)的 A 類和 B 類限制線。圖 4b 使用 AVG 檢測(cè)器繪制了 1GHz 以上的等效限值。此外，對(duì)于低于和高于 1GHz 的頻率，測(cè)量接收機(jī)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(duì)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(gè)越來越具有挑戰(zhàn)性的話題。許多管理機(jī)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(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。