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1、1 / 7 电子镇流器EMC 认证测量与常见不合格项的分析和对策1引言众所周知，荧光灯交流电子镇流器(含霓虹灯电子变压器等其核心部分就是一个DC/AC逆变器，它产生2070kHz 的高频功率振荡用以点亮气体放电灯具，由此会带来电磁干扰(ElectromagneticInterference，即 EMI和抗干扰 (ElectromagneticSusceptibility，即 EMS 等问题。由于近年来出口市场对此类产品的需求增加，而欧美澳等国家对此类产品均有极严格的一套EMC 认证要求，因此解决好EMC 认证就成为厂家能否出口的成功因素之一。可惜的是，由于条件所限，许多厂家都不可能购置价格不菲
2、的EMC 测试设备，因此对设计人员来说对竂XX吧腅MC认证测试的确是个颇为棘手的问题。本文试图较系统地向读者介绍此类产品的国际认证过程，测试方法和测试经验，并在此基础上提出改进此类产品EMC特性的若干可行措施，以供厂家设计时参考。2电子镇流器EMC认证必须通过的测试工程表1列 出 了 荧 光 灯 电 子 镇 流 器 为 取 得 欧 共 体 的CE/EMC认 证 所 必 须 通 过 的 测 试 工 程 。在表 1 中，测试项1，2，3，10，11 属于 EMI 特性， 49 则属 EMS 。测试项 1，2 为电子镇流器在电源线上发出的传导干扰电压的测试，其中EN55022标准是作为所有电子信息技
3、术产品所必须遵守的，ClassB表示室内电器，电子镇流器是一个电源变换与电子控制电路，应属于这个范畴。另外它又是一个电力照明灯具，必须同时遵守有关照明灯具的EN55015标准。测试项3 蔢 XX 赜诘缱诱蛄髌鞯绱懦】占浞淝慷鹊牟馐裕垂娑 肊 N55015 标准，在9kHz 30MHz 频段，在直径为2m 的空间内测试该电子镇流器所发出的磁场，同时应用EN55022标准在 30MHz 1GHz 频段及在电磁屏蔽全吸收暗室内测试所发出的电场。但由于设备和场地所限，我们没有进行对磁场的测试。我们只用GTEM法对电场作了测试。考虑到此类产品电流较小，所发出的干扰磁场不大，一般无须调整都可以通过，另外用
4、GTEM小室法代替电磁屏蔽全吸收暗室测试电场，其等效性已为国际所承认，因此我们这种做法并没有影响其测试的精 确 性 。 下 面 我 们 将 选 择 送 检 厂 家 最 容 易 出 现 不 合 格 的 那 些 测 试 项 作 一 主 要 介 绍 。3 传导干扰电压的测试图 1 传导干扰电压测试系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 / 7 图 2LISN 简化电路图 1 示出对电子镇流器传导干扰电压测试的系统图(Rohde Schwarz 。它由配有IEEE488总线以及EMI 测试软件包ESK1 的 PC 机， E
5、MI 接收机 (RSHS10 ，二线耦合退耦网络器ESH35Z 以及待测设备组成。其中待测镇流器与ESH35Z 均放入一电磁屏蔽室内，ESH35Z 是瑞士Rohde Schwarz公司生产的一个电源阻抗稳定网络LineImpedanceStabilisationNetwork(LISN的产品，图2 示出LISN 的简化电路，它的作用就是在输入电源的L 和 N 端分别对地接入一个150 电阻，由于高频扼流圈L1，L2( 约 250H的插入，使得150上的 RF 电压均来自待测的电子镇流器，我们可用一个输入阻抗为50的已校准好的EMI 测试接收机ESHS10( 或频谱分析仪 在指定的带宽下对之进行
6、测试。这个LISN 含有拨动开关可分别测试L 线和N 线上的RF 电压。整个测试是在软件包ESK1 的控制下进行的。图 3 表示对一个节能灯电子镇流器的传导干扰电压的测试结果。图中曲线A 表示 Previewtest 时接收机使用准峰值检波得出的测量结果，曲线B 表示 Previewtest 时接收机使用平均值检波得出的另一测量结果，打 X 者和打者分别表示准峰值检波和平均值检波的Finaltest 数值。所谓finaltest 就是指在曲线 A，B 的基础上各找出6 个极大值 之下以及所有点是否在平均值检波的极限线(即 D 线之下，如果这两个条件都满足，我们就认定该产品通过了此项测试。表2
7、给出了EN55015 及 EN55022ClassB的传导干扰电压极限允 许 值 。频 率 范 围扫 频 步 长接 收 机 中 频 带 宽平 均 值 检 波 极 限 电 平准 峰 值 检 波 极 限 电 平0.009MHz0.05MHz 0.1200Hz 无要求110dBV 0.05MHz0.15MHz 0.1200Hz 无要求9080dBV0.15MHz0.5MHz 0.110kHz 5646dBV6656dBV0.5MHz5.0MHz 0.110kHz 46dBV 56dBV 5.0MHz30.0MHz 0.110kHz 50dBV 60dBV 极限电平随频率对数作线性减小EN55015频
8、率范围：0.009MHz30.0MHz用于照明）EN55022频率范围：0.15MHz30.0MHz ，可有1V=0dB V 。而60dBV=1mV。在实际应用中，如果厂家需要调试这一指标，但又缺乏上述仪器，则可自已焊接一个图2所示的 LISN 电路，把它插入到电网与待测样品之间，然后将LISN 的 RF 电压输出端接至示波器的Y 输入轴 (注意要并上一个50 电阻 ，此时会在示波器屏幕上看到一个50 周近似正弦信号，但其线条比较粗且混有各种不规则的高频电压成份，就在这种情况下我们开始调试待测样品所发出的传导干扰，可选择加入下列各种抑制EMI的措施: 当共模或者接地噪声成为显著时使用它特别有效
9、。开关型电源包括电子镇流器几乎无一例外地都使用它。它是由同向的双线绕组绕在铁氧体磁芯上形成一个宽带变压器允许大小相等但方向相反的电流无损耗流过(因为没有磁通形成，但却抑制了诸如共模噪声，地噪声等带来的数值不等的反向电流(因不平衡的电流在 磁 芯 内 形 成 一 个 扼 流 电 感 。 它 另 一 优 点 是 在 正 常 运 用 时 磁 芯 远 离 饱 和 。，这是一个由电感、电容接成 L 型或 型的低通滤波器用以衰减电源线上传导的EMI 电压。 L 值常取 1mH20mH ，C 取 47nF 、耐压为275VAC的安全电容。 的电子镇流器或开关电源，它们产生的传导干扰会更大，这时就需要接入两级
10、共模扼流圈以及4 个旁路电容，如图6 所示形成一个所谓电源输入级滤波器。L1，L2 的数值在几百H 到几十 H 之间，它取决于开关频率以及所要求的衰减量。接地旁路电容C2，C3 的值将受到对地漏电流的 限制，它一 般在22nF以下 ，有些 甚至小 到只取几百PF。在那里接入适合的磁珠。通常磁珠精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页4 / 7 是用于消除电路上的高频寄生振荡以及开关级的振铃，用于大电流处较合适。多数的磁珠仅限于100 阻抗，这使它用在开关电路的低阻线路中特有效。有时它也与电容接成L 型或 型的低通滤波器，但
11、要防止由它而产生新的寄生振荡，同时注意磁珠不要被饱和。图 4 在电源与负载间插入共模扼流圈图 5 差模滤波器图 6 典型的电源输入级滤波器图 7 标出 EMI 干扰源的SMPS 电路图 8GTEMCell场强测量系统配置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页5 / 7 图 9 电子镇流器幅射干扰场强测试结果通过以上措施，一般的传导干扰问题都会获得解决。此时在示波器荧屏上会看见一个线条清秀的稳定正弦波 ， 这 表 示RF干 扰 电 压 已 受 到 有 效 抑 制 ， 再 正 式 送 样 检 测 就 能 通 过 。4辐射干扰
12、场的测试图8示 出 应 用GTEMCell测 试 电 子 镇 流 器 幅 射 电 场 的 系 统 配 置 。 GTEMCell即GigaHzTransverseElectroMagneticCell ，中文译为频率达到1G 的横向电磁波小室，它是一个长约10M 的锥形金属密封小室，室内悬挂一块长方形薄金属板，形成一个类似波导管那样可传输TEM 波的内部空间，在锥形室内的末端壁上置有泡沫全吸收塑料以及4 块并联的总值为50 的电阻板，后者与接收机的输入阻抗相匹配，从而实现空间无反射，利用这个小室可以很方便进行对样品发出的幅射干扰场作定量测试，并将结果自动转换成OATS(OpenAreaTestS
13、ystem数据。图 9 示出对一个电子镇流器的OATS 测试结果，图中曲线A 指电场的垂直分量，B 指水平分量， C 表示极限曲线。测量时要求A，B 均不能超过C。一般来说如果设计时已考虑有相当的屏蔽措施(例如采用金属外壳以及已使用适宜的滤波器使传导干扰降下来，那么幅射场干扰的达标是不成问题的。对于10 几瓦的小功率电子镇流器甚至可采用塑料外壳。对于个别产品幅射场强特别大的，应考虑在didt，dvdt 大的地方加入D、C、R缓冲吸收电路。表3给出EN55022ClassB规定的幅射场强极限值表3EN55022classB规 定 的 幅 射 场 强 极 限 值频 率 范 围带 宽准 峰 值 检
14、波 极 限 电 平30MHz230MHz 120kHz 30dBV/m距离10M远230MHz1000MHz 120kHz 37dBV/m距离10M远5输入电流谐波测试输入电流谐波测试对厂家获得EMC 认证同样是重要的。对25W 以下的电子镇流器一般无须特别调整就能通过。但对25W 以上的，因国际标准规定对此类照明灯具须改用ClassC 要求，这时就需要加入PFC功 率 因 数 校 正 电 路 才 能 有 可 能 通 过 。 图10 示 出 应 用 EMCPARTNER公 司 出 品 的 谐 波 测 试 仪HARMONICS1000 对一个 21W 的电子镇流器输入电流谐波分量测试结果。图10
15、 的上半部表示240次电流谐波测量值。下半部的曲线A 表示输入 AC 电压波形，曲线B 表示输入电流波形。此镇流器内含一无源 PFC 电路 (见图 11，因而使功率因数提高到0.987 ，输入电流也接近为正弦波。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 / 7 图 10 输入电流谐波分量测试结图 11 一个含无源 PFC 电路的 28W 电子镇流器对 30W 中功率以上的电子镇流器常采用独立的有源PFCIC例如TDA4847 ， KA7514 ，MC34261 ，UC1852 等等。目前有多功能的专用IC 例如 KA75
16、31 ，ML4830等，它们集PFC ，镇流器控制及驱动器于一体，具有三步热起动，零电压开关，过热保护，可调光等功能。因而更有利于EMC 认证的总体通过。在实际调试过程中，如果厂家缺乏仪器，建议采用以下应变措施：即把一个11W 的电阻串接于输入L线 上 ， 用 示 波 器 观 察 电 阻 两 端 波 形 ， 如 果 其 形 状 近 乎 正 弦 波 ， 便 表 示 输 入 电 流 谐 波 合 格 。6抗脉冲干扰与浪涌实验这是电子镇流器的两个常规的抗干扰实验。我们使用EMCPARTNER公司出品的瞬态特性测试仪TRANSIENT1000对样品进行测试。在一般情况下如果电路都接有: 1）LC输入级滤
17、波器；3）开关管耐压Vceo大于500V者。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 / 7 那么通过这两项测试是没问题的。要注意的是有些厂家喜欢把压敏电阻接在输入级的最前端，有时当浪涌电压来临时压敏电阻还来不及导通而让开关管击穿。如果把压敏电阻置于滤波器LC 之后，由于LC 对浪涌 电 压 有 若 干 延 迟 和 衰 减 作 用 ， 使 压 敏 电 阻 适 时 地 导 通 ， 保 护 了 电 子 镇 流 器 。7小结以上我们介绍了进行电子镇流器EMC 认证所必须通过的测试工程，并就送检厂家常见的不合格项在测试方法，测试标准，以及不合格的成因和对策方面给出主要描述。以上内容同样适用于开关型电源。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页