1、1,EMC電磁相容對策與設計,主講人:姚啟元財團法人台灣電子檢驗中心電磁二部 電話:02-26023052分機18 E-mail:willyauoetc.org.tw,2,課程大綱,1.EMC名詞與規範介紹 2.EMC的測試方法介紹 3.EMC的對策方法3.1 屏蔽的方法3.2 濾波的應用3.3 接地的規劃 4.EMC對策元件介紹 5.EMC對策實例說明 6.EMC的設計方法介紹6.1 EMC的原理6.2 EMC的診斷6.3 EMC的設計 7.案例分析與說明 8.問題討論與學習評量,3,1.EMC名詞與規範介紹,EMC是電磁相容(Electromagnetic Compatibility)的縮
2、寫包含了電磁干擾與電磁耐受要求 電磁干擾稱為EMI(Electromagnetic Interference) 電磁耐受稱為EMS(Electromagnetic Susceptibility),4,電磁干擾(EMI),電子電機產品產生的電磁能量經由空中輻射或導線傳導而干擾到其他使用中的電子電機產品的現象,5,電磁耐受(EMS),使用中的電子電機產品受到環境中的輻射干擾或導線傳導干擾而產生劣化或異常的現象,6,EMC的干擾耦合機制,7,EMC的基本觀念,EMC,EMS,EMI,RS,CS,CE,RE,8,EMC的名詞,EMC(電磁相容) = EMI(電磁干擾) + EMS(電磁耐受) EMC
3、: Electromagnetic Compatibility EMI : Electromagnetic Interference EMS: Electromagnetic Susceptibility CE : Conducted Emission RE:Radiated Emission CS:Conducted Susceptibility RS:Radiated Susceptibility,9,EMC的名詞說明,EMC: 某一設備或系統在電磁環境之下可以正常的運作而且不對此環境的任何設備產生難以忍受的電磁干擾之能力 EMI: 由於電磁擾動所引起設備傳輸通道或系統性能降低 EMS:
4、一個裝置設備或系統在存有電磁干擾的環境下其性能部會因此而劣化的能力 CE: 能量經由一種以上之導體轉移 RE:能量到空中以電磁波的型態發射 CS:抵抗外界能量經由導體轉移到設備內 RS:抵抗外界能量以電磁波的型態發射到設備內,10,EMI的產生源,11,EMC現象的產生,干擾源 受害者系統內 干擾源和受害者在同一個設備內 系統間 干擾源和受害者是各別不同的設備,12,EMC問題的來源,早期電子電機產品大多使用類比的設計，因此對於干擾的問題並不嚴重。 近年來數位控制及技術普遍應用在電子產品的設計中，這些低電壓(3V或5V)的功能運作對於干擾的問題則變的非常敏感。 為了避免電子產品產生電磁干擾或是
5、受到環境中的電磁干擾，因此對於EMC的要求更加受到重視。,13,消費者如何發現EMC的問題,一般消費者在使用電子產品時如何發現問題呢通常有兩種途徑 收音機與電視機 ：聲音與影像,14,EMC對工業的影響與傷害,布料工廠旁之檢查用個人電腦，受到布匹帶有靜電產火花產生的電磁干擾而重覆一些錯誤動作。 距離電車車站20公尺的遊樂場所的電視遊樂器(TV Game)所洩漏出的電磁波造成列車通訊無法使用。 電腦網路室內的大型UPS開機時，所產生干擾使得網路常發生當機的現象。 捷運列車的行車指示LED燈產生的雜訊輻射干擾造成車內無線監視器的干擾無法正常監看車廂內的情形。,15,捷運列車LCD指示燈的干擾,16
6、,遙控監視器開機,17,LED指示燈開機,18,EMC對個人電器的影響與傷害,手機的使用干擾MP3 Player。 2.4GHz無線家用電話干擾數位衛星電視接收機 車用DVD Player干擾GPS衛星定位器,19,車用DVD Player干擾案例,產品外觀,20,測試說明,GPS衛星接收機的頻道為1.575 GHz DVD Player在此頻段也有雜訊發生,21,對策方法,貼導電布加強屏蔽和接地效果,22,干擾與耐受性的發生,電子產品之間的干擾與耐受性，除了和產品本身發射的雜訊大小和抗干擾能力有關之外，還和下列兩項因素有關 頻率 距離 符合EMC並不代表不會干擾其他電子產品，也不代表一定可以
7、不受別人干擾,23,各國EMC的管制及規範,目前世界各國對於EMC大多有管制及要求 美國FCC 歐洲CE 台灣BSMI 日本VCCI 大陸3C 澳洲C-tick 韓國MIC,24,美國FCC對電子產品的EMC管制,25,歐洲CE標示實施的歷程,26,國內商品電磁相容型式認可管制,27,28,FCC對數位電子產品的管制,數位產電子產品指工作頻率在9kHz以上的裝置，必須符合FCC Part 15的相關技術法規， 需有一份測試紀錄或報測試報告以證明產品能夠通過電磁干擾的要求。,29,FCC對設備的認證要求類別,早期分為五大類 Verification(自我認證) Notification(報備認證
8、) Certification(授權認證) Type Acceptance(型式認證) Type Approval(型式承認) 目前分為三大類 Verification (自我認證) DoC (Declaration of Conformity) (自我宣告) Certification (授權認證),30,Verification (自我認證),製造商或進口商可以自行測試或送到EMC實驗室測試，以確認產品可以符合相關的電磁干擾要求。 必須將測試記錄或測試報告留存已備查不需要向FCC提出申請。 產品須標示說明文字如下 THIS DEVICE COMPLIES WITH PART 15 OF T
9、HE FCC RULES. OPERATION IS SUBJECT TO THE FOLLOWING TWO CONDITIONS: (1) THIS DEVICEMAY NOT CAUSE HARMFUL INTERFERENCE AND(2) THIS DEVICE MUST ACCEPT ANY INTERFERENCE RECEIVED, INCLUDING INTERFERENCE THAT MAY CAUSE UNDESIRED OPERATION.,31,DoC(自我宣告),產品必須在FCC有登錄且經過NVLAP及A2LA評鑑合格的實驗室測試。 由實驗室核發一份DoC的測試報告
10、，由製造商或進口商填寫一份自我宣告書便完成自我宣告的程序。 產品須標示DoC的標誌如下,32,DoC自我符合宣告書填寫說明,宣告者須在美國當地，故所填之公司地址、電話、傳真必須是在美國當地。 可參考下列的格式來填寫宣告書的格式並沒有一定的規定。,33,34,Certification(授權認證),產品必須在FCC有登錄的實驗室測試 將申請者與產品的基本資料測試報告產品細部照片方塊圖使用手冊等文件送給FCC或TCB審核 審核通過FCC或TCB將核發一張證書 產品必須標示如下 FCC ID : 000XXXXXXXXXXXXXX THIS DEVICE COMPLIES WITH PART 15
11、OF THE FCC RULES. OPERATION IS SUBJECT TO THE FOLLOWING TWO CONDITIONS: (1) THIS DEVICEMAY NOT CAUSE HARMFUL INTERFERENCE AND(2) THIS DEVICE MUST ACCEPT ANY INTERFERENCE RECEIVED, INCLUDING INTERFERENCE THAT MAY CAUSE UNDESIRED OPERATION.,35,FCC ID的說明,FCC ID : 000XXXXXXXXXXXXXX 000 : 表示FCC Grantee C
12、ode (為公司代碼，廠商須先向FCC申請) XXXXXXXXXXXX : (Product Code)廠商自行選定(14碼以內，不可空格，逗號或其它特殊符號。),36,歐洲CE認證介紹,CE標示為歐洲聯盟(EU)所推行的一種產品標示，其目的為使各種產品，在歐盟的會員國之間能自由的流通，而不再需要個別申請認證，其所包含的檢驗項目包括電磁相容安全、健康、環境各方面的基本要求 由於歐洲各國原先皆有各別自己國家的規範標準，因此初期法規標準的統合是較困難，要符合CE標示，首先要有歐市指令所訂定產品應符合的基本要求，例如玩具安全性是依照88/378/EEC指令，電磁相容性產品則是依照89/336/EEC
13、 , 92/31/EEC 和93/68/EEC指令 2004年12月31日歐盟公佈新版EMC指令2004/108/EC ，舊指令已於2007年7月20日廢止，設備可以銷售到2009年7月20日,37,歐洲標準的訂定,相關標準的解釋與訂定，則是由下列三個機構負責 1.CEN歐洲標準委員會。 2.CENELEC歐洲電工標準化委員會。 3.ETSI歐洲電信標準委員會。 會員國必須將歐市指令轉換成其國家法律，且應將歐洲標準轉換為其國家標準，如此在測試時，便可依循歐洲標準要求。,38,向誰申請CE標示,很多想要取得CE標示的廠商，常常會問要像哪一個單位申請以取得CE標示，這是一個很有趣的問題，基本上並沒
14、有任何一個歐盟機構負責核發CE標示，CE標示是依照模式A或模式B+C或是其他的模式符合後。就可自行貼於產品外包裝上。 因此CE標示並不需要向哪一個單位機構審核申請，而是只要符合所規定的模式要求就可以貼上。,39,如何簽署符合聲明及CE標示的樣式,在CE標示黏貼前，必須先簽署一份符合聲明以作為宣告，此份符合聲明並沒有一定的制式格式基本的要求如下： (1)儀器的描述。 (2)符合聲明之規範資料以及執行國家法令以確保儀器符合本指令之規定條文。 (3)簽字者的識別，以約束製造廠商或其授權代理人。 (4)如可適用，由認可驗證機構簽發之EC型式試驗證 明的參考文件。,40,CE標示圖案大小和尺寸規定說明,
15、(1)CE符合標示應包含如下之”CE”字母樣式。 (2)如有需要，上面之CE樣式英等比例縮小或放大。 (3)若某項設備亦受到其他包含CE符合標示說明的指令所規範 時，則CE標示的附加表示該設備億符合其他指令的條款。 (4)如果這些指令中有單一或多數指令允許製造商在一般過度期 間內選擇適用的安排，則產品之CE標示只表示其符合製造商 所選用的指令。在此情況下，上述指令於歐體公報中所公佈 的細則應於指令要求的文件，通知或說明中列出並隨附產品。 (5)CE標示其他成分的高度必須一致，不得少於5mm。,41,標籤製作格式,42,43,歐洲市場EMC抽測檢查,44,日本VCCI的認證介紹,VCCI主要是日
16、本的一個民間組織，其參考CISPR22訂定了資訊類產品測試的法規，並提供產品的符合認證發證 VCCI是一種自願性的認證，並非國家強制性的認證 要取的VCCI的認證並須先加入VCCI的會員繳交年費,45,VCCI標籤說明,Class A類的產品標示Class B類的產品標示,46,澳洲C-tick的認證介紹,澳洲C-tick是採取登錄認證的方式，產品必須在授權的檢驗單位取得測試報告，向澳洲的管制單位提出登錄即可 澳洲的管制單位：ACA (Australian Communications Authority) 授權檢驗單位：NATA認可實驗室或與澳洲有 MRA之認證體系(如 NVLAP)承認的實
17、驗室 Supplier申請C-tick登錄時，不需持測試報告,47,C-tick標籤說明,可使用下列任何一個號碼 ACN(Australian company number) ARBN(Australian registered body number) ABN(Australian business number),48,台灣BSMI的認證介紹,國內的EMC認證管制主要是由標準檢驗局(BSMI)負責，管制的電子產品在進入市場前必須取得BSMI的認證 BSMI的認證管制分為 商品驗證登錄(RPC) 型式認可逐批檢驗(TA) 符合性聲明(DoC),49,BSMI的認證標籤,驗證登錄的標籤型式認可
18、的標籤符合性聲明的標籤,T3A001,D3A001,R3A001,50,2.EMC的測試方法介紹,EMI 傳導測試(Conduction Test) 150kHz-30MHz 輻射測試(Radiation Test) 30MHz-1000MHz EMS 傳導耐受(Conduction Susceptibility) 150kHz-80MHz 輻射耐受(Radiation Susceptibility) 80MHz-1000MHz,51,輻射最高測試頻率,目前歐洲及参考CISPR訂定的法規輻射最高的測試頻率為1000MHz 美國FCC則是依照產品內所使用的最高頻率來規定，最高需測試到40GHz,
19、52,傳導測試的結果,53,輻射測試的結果,54,各國EMC規格介紹,美國FCC(Part 15 Subpart B) 歐洲CE (EN55022) 日本VCCI 台灣BSMI(CNS13438) 澳洲C-Tick(AS/NZS 3548 已改成AS/NZS: CISPR22 ) 規格差異說明 目前整個EMI的規格分為美國與歐洲兩大類，日本、澳洲、台灣與歐洲所使用的EMI規格皆以國際標準CISPR22作為參考基礎,55,美國FCC,Part 15 : Radio frequency devices Subpart B :Unintentional radiator Subpart C : In
20、tentional radiator Part 18 :Industrial, scientific, and medical equipment Part 22 :Public mobile services Part 24 :Personal communications services Part 90 :Private land mobile radio services Part 95 :Personal radio services,56,歐洲EN,EN 55011 , 13 , 14-1 ,14-2, 22, 24, 25 IEC 61000-4-2 , 6, 4, 5, 6,
21、8, 11 IEC 61000-3-2 , 61000-3-3,57,國際CISPR,CISPR為法語的縮寫為國際無線電干擾特別委員會其目的主要是針對各種電子與電氣設備所產生的干擾訂定相關的測試方法和限制值 CISPR的構成成員包括IEC的各國委員會、歐洲廣播聯盟(IARO) 、國際廣播聯盟(UIR)等單位 CISPR16訂定了相關的EMC基本量測方法與儀器設備的規格,58,CISPR的主要法規介紹,59,產品類別與各國EMI測試標準,60,產品類別與各國EMS測試標準,61,美國EMI限制值規格,62,歐洲EMI限制值規格,63,歐洲EMI Absorbing Clamp限制值規格,在30-
22、300MHz的功率限制值,64,EMI測試場地,65,EMI測試方法說明,66,10M開放測試場地,67,開放場地的基本要求,開放、平坦的地形 避免有建築物、電線、圍籬、樹木、地下電纜與輸送管等 金屬接地平面或接地網 低雜訊背景,68,開放測試場地接地面及無反射物,目前EMI要求的場地為開放測試場必須符合下列的要求,69,開放場地的背景雜訊,開放場地的背景雜訊愈低愈好，故大多選擇遠離都市的偏僻山區,70,開放場地有汽機車的背景雜訊,在開放測試場地若有汽機車經過時，可發現由於引擎造成的雜訊會涵蓋整個頻帶,71,3M電波暗室,72,常見電波暗室的規格,10 m Chamber ：22 x 12 x
23、 8 m 可作為EMI Final 及Pretest使用 3 m Chamber ：9 x 6 x 6 m 可作為EMI Final 及Pretest使用 3 m Chamber ：7 x 3 x 3 m 可作為EMS Final 及EMI Pretest使用,73,電波暗室的背景雜訊,由於有完整的金屬屏蔽，故外界環境的雜訊不會存在於電波暗室內,74,AC電源傳導測試場地,75,干擾功率測試,測試配置(CISPR14 & EN55014),76,吸收夾具的說明,吸收夾具是使用作為電源線的輻射雜訊量測，以取代一般開放場地的輻射量測，主要對家用電器電動工具和類似設備 吸收夾具包括一個校正的電流轉換
24、器和兩組鐵氧體環，其作用為能量的吸收和阻抗穩定，可隔離外部的雜訊源,77,週邊線擺置對輻射的差異,Adapter線遠離待測本體及靠近待測設備本體,78,週邊線擺置對輻射的差異,79,EMI桌上型設備輻射配置,80,輻射測試配置說明,1.交互連接的電纜懸掛接近皆地平面40cm必須在中央來回折疊，形成30到40cm長的綁束。 2.I/O電纜其不是連接到周邊必須在中央綁束，如果需要使用正確的終端阻抗，電纜的末端可以終端，全部的長不可超過1m。 3.如果LISN是保留在輻射發射測試配置，則較佳的是裝在接地平面下和接地插座槽。 4.手動操作裝置的電纜，例如鍵盤、滑鼠等必須如正常使用放置。 5.被測試的E
25、UT系統的非EUT元件。 6.EUT的後面包括周邊必須和桌子的後面同一線並且切齊。 7.不使用垂直導電平面。 8.電源線懸掛在地板上且繞到插座上。,81,EMI桌上型設備傳導配置,82,傳導測試配置說明,1.交互連接的電纜懸掛接近皆地平面40cm必須在中央來回折疊，形成30到40cm長的綁束。 2.I/O電纜其不是連接到周邊必須在中央綁束，如果需要使用正確的終端阻抗，電纜的末端可以終端，全部的長不可超過1m。 3. EUT連接到一個LISN，沒有使用的LISN測量埠連接器必須以50終端，LISN可以放在參考接地的上面或下面。 (1)所有其他的設備電源由另一個LISN提供。(2)多個插座的延長線
26、，可以使用作為非待測設備的多條電源線使用。(3)LISN至少離最近的戴測設備機殼80cm。 4.手動操作裝置的電纜，例如鍵盤、滑鼠等必須如正常使用放置。 5.被測試的EUT系統的非EUT元件。 6.EUT的後面包括周邊必須和桌子的後面同一線並且切齊。 7.桌子的後面必須距40cm由一個垂直導體平面其是和接地平面搭接。,83,歐洲EMS限制值規格,歐洲對EMS的要求如下 靜電放電(ESD) EN 61000-4-2 輻射免疫力(RS) EN61000-4-3 快速暫態叢訊(EFT) EN61000-4-4 雷擊突波(Surge) EN61000-4-5 傳導免疫力(CS) EN61000-4-6
27、,84,EMS測試目的說明,靜電放電(ESD) ：避免人體接觸產品所產生的靜電放電造成劣化。 輻射免疫力(RS) ：避免環境空中存在的雜訊干擾進入產品造成劣化。 快速暫態叢訊(EFT) ：避免開關、電感性負載及繼電器接觸所產生的暫態叢訊雜訊造成劣化。 雷擊突波(Surge) ：避免雷擊沿著戶外的導線進入產品內部造成劣化 傳導免疫力(CS) ：避免電源線、信號線及控制線上的雜訊進入產品內部造成劣化,85,靜電放電(ESD) EN 61000-4-2測試,直接放電實施：對待測設備直接放電 空氣放電：對產品的絕緣表面實施 接觸放電：對產品的導電表面實施 間接放電實施：對待測設備鄰近的金屬耦合板接觸放
28、電，模擬在待測設備附近的人員對物體的放電,86,桌上型設備配置,桌上要放置1.6m x 0.8m的金屬水平耦合板，待測設備和電纜必須用0.5mm厚的絕緣支撐和耦合板隔離,87,落地型設備配置,待測設備必須用0.1m厚的絕緣支撐隔離接地參考平面,88,靜電放電(ESD) 要求規格,89,放電測試的氣候條件要求,在放電測試的情況下，氣候條件必須在下列的範圍中，待測設備必須在其所要使用的氣候條件內操作。 環境溫度：15到35 相對濕度：30到60 大氣壓力：86kPa（860mbar）到106kPa（1060mbar）,90,放電頭及放電電流波形,91,輻射免疫力(RS) EN61000-4-3,92,RS測試方法說明,93,RS測試波形,94,快速暫態叢訊(EFT) EN61000-4-4,95,EFT測試方法說明,96,ESD、EFT、SURGE測試配置,97,EFT測試波形,98,雷擊突波(Surge) EN61000-4-5,99,Surge測試配置說明,100,Surge測試波形,101,傳導免疫力(CS) EN61000-4-6,102,CS測試方法說明,103,CS測試波形,
