EMC测试设备选型问题的研究

摘 要 本文首先对EMC测试设备进行了简单介绍，分析了在不同情境下，EMC测试设备选型的具体要求，分析了特殊测试方法和测试等级的要求，以及特殊测试项目的选型。随后，重点探究了EMC测试设备选型设计模式，希望能为该领域的关注者提供有益参考。

关键词 EMC测试设备 设备选型 辐射 静电

一、引言

随着我国国民经济的发展以及科学技术水平的提升，EMC测试设备的发展水平也得到了全面提高。在自动化设备当中，设备本身对于电力系统中的电磁干扰反应比较敏感，尤其是计算机技术和微电子技术作为基础的二次弱电设备，具有较高的灵敏度。为了进一步加强对通信装置、自动控制和继电保护装置的检测力度，要对EMC测试设备进行合理选型。

二、EMC测试设备选型要求

（一）特殊测试方法和测试等级要求

1.辐射抗扰度。目前，国内大部分的电气设备在实际的应用中，都具有专用的特殊产品测试等级。此外，在项目的特殊要求中，项目测试中对于测试的布置也具有同样的特殊要求。[1]其中，抗辐射程度主要指的是，辐射抗扰度是否为生命支持设备。在对监视和影响信号的被测试件进行测试时，要提供3Hz的信号，信号满足发生器所需要的条件。传声器模式下在使用兼容性时，要求测试环境的场强≤75V/m，在暗室内距离为3米的条件下进行，需要更大的功率放大器才能够实现。此时，通常要考虑到GTEM小室环境对近距离测试的影响。抗干扰测试中要求会随着测试等级的提升得到相应提升。

2.辐射发射。辐射发射项目主要是在暗室当中进行的测试，需要参照GB4824标准的有关要求。但在测试时某些产品的辐射发射测试会有特殊的布置要求，比如在GB9706.6中，微波设备安全专用要求提出，该项测试开展时，要在负载状态下进行。在YY0607要求中提出，测试项目要按照安全专用标准中的特殊布置要求组织进行。

3.静电放电。静电放电抗干扰度测试，主要是在YY0505当中提出的接触性放电±6kV、空气放电±8kV。这种等级要求符合大多数产品的实际生产和管理标准。在安全专用要求中，还提出了其他不同种类的控制器接触放电为±8kV、空气放电为±15kV。在采购静电放电发生器时，要注意量程满足更高的使用需求。

（二）特殊测试项目选型要求

1.大型设备现场的测试要求。从YY0505中关于大型设备的现场测试说明可以了解到，在对电子加速器等不同类型的大型设备进行电磁兼容测试时，测试的地点和场所一般会安排在设备的生产厂商测试间，或者是已经安装好的使用环境中。在具体的测试阶段，工作人员要确保测试设备所在区域外墙30米处，发射辐射测试。同时，要确保辐射抗扰度测试，要安排在建筑物以外的3米位置进行。针对此种测试方案，工作人员需要确保配备一些特殊的设备，提高对现场特殊情况的应对处理能力。

比如，当测试辐射发射之后，要配备便携式的对数天线和可移动式的接收机设备；辐射抗扰度测试中，要配备手持式发射天线和便携式的功率放大器设备；在抗扰度测试中，工作人员要使用ITU规定的射频类设备，从而可以在对应的频段进行抗扰度试验。如果在这一环节中使用不同制式频段下的移动通信设备、数据传输设备、蓝牙设备和对讲机；在进行工频磁场抗扰度测试时，要配备便携式磁环天线。

2.兼容测试要求。根据EN45502-2-3标准中，关于电气设备的兼容性测试要求，明确地提出了测试电气设备磁场和电场的标准等级。其中，磁场测试需要在16.6Hz～5MHz的频率范围内进行。最大的测试等级要满足1200A/m。在进行电场测试时，测试的范围要控制在10MHz～2.45GHz之间，最大的测试等级为200V/m。为了满足上述两项测试需求，在实际的操作中，工作人员要使用配备有信号发生器的测试设备、磁场强度大于1200A/m磁场线圈、高精度线性放大器、一个GTEM小室和功率放大器。

三、EMC测试设备选型设计与分析

（一）电磁兼容测试设计方案

以某设备的测试为例，可以对EMC测试设备的选型进行合理化设计。该设备主要由电源、发射机、接收机、加固计算机和KVM一体机等组成，所有的设备都安装在19英寸的机柜上。其中，加固计算机还包括了系统主题和数字接收机，二者均为CPCI板卡形式。设备电源为1000W的开关电源，输出直流24V和48V。CPCI加固计算机作为控制中心，可以通过CAN总线控制发射机，通过RS422接口控制接收机，并对接收机输出中频信号，进行数字化接收处理。考虑到无线电系统当中对于设备底噪的要求，设备选型方案在进行设计阶段要从电路板级设计、屏蔽和接地等方面进行兼容性设计。

当设备进行电磁兼容测试时，所有设备的加电和运行软件都处于正常的工作状态。测试项目包括发射干扰和干扰敏感度，其中发射干扰为CE102和RE102，干扰敏感度为CS101、CS114和CS116。当电场辐射发射测试时，在3MHz～30MHz、30MHz～200MHz中，会出现多个超过限制的频点。

（二）电磁兼容整改方案与分析

1.电源线传导发射。电源线传导发射测试，主要使用的是测试机柜输入电源线传导发射模式。100kHz以下的干扰信号为差模传导干扰信号。在进行电源输入滤波器检查设计中，差模滤波通过一个磁环，需要相应地增加差模滤波电感。在整改设计中，工作人员要在电源交流中分别输入火线和零线，并在上方各串联一个铁粉芯绕制而成的电感，电感值为1uH，同时相应地增加一级共模抑制器，使最终测试合格。

2.电场辐射发射。在对设备RE102进行测试时，频段控制在2MHz～18GHz。针对不同测试中的多个频段均使用了超标频段的测试方法，应用各个分机单独测试的形式进行主要辐射源定位與查找。得出如下结果： （1）当开关电源在2～10MHz、30～120MHz时，上述两个频段当中，存在不合格的频点；（2）当KVM一体机在30～200MHz范围内，同样存在不合格频点；（3）当发射机与接收机设备的本振频率、晶振存在泄漏，此时并不会超出限定规范的标准。

30MHz以上的辐射，主要为开关管开关噪声、整流二极管当中的反向恢复电流所造成。对于此种类型的电源，要采取整体屏蔽技术。同时，在进行电路连接时，要进行多点接地操作，以此增大DC输入端的共模电感量。对CBB并联电容，加大整改措施，降低10MHz以下的干擾。经过调查和分析可以了解到，开关电源的实际工作原理为，低通滤波→一次整流→有源功率因数校正电路（PFC）→功率转换（开关、变压和二次整流），通过上述流程，可以完成AC220V到DC24/48V的转换。当电源空载的情况下，PFC单元出现短路情况。此时，测试30～120MHz频段的干扰明显降低，因此可以得出PFC电路为干扰源。

为了解决上述问题，在实际的操作阶段，可以制定相应的整改措施。将PFC升压二极管，由原本的一般肖特基二极管转换为SiC二极管，并且采取并联吸收电阻、串联磁珠的方式。在PFC控制开关的管D和S脚之间增加高压陶瓷电容。在PFC电路的输出连接中，增加变压器端的CBB电容。经过整改之后，当系统恢复到正常电源的工作状态时再次进行测试，判断测试结果是否满足要求。在对KVM一体机进行测试时，发现一体机当中的显示器边角上存在较大的泄漏问题，针对这一问题可以进行二次整改，具体措施：第一，增加一体机中显示器内部金属丝网和结构件之间的接触面积，对显示器的内部采取进一步屏蔽措施；第二，屏蔽电缆在进设备时屏蔽层必须与屏蔽体360°接触，从而确保阻抗可以降到最低；第三，在对其他设备进行安装时，要确保机箱的安装孔、电缆的进线端和缝隙等，不会因为对外泄漏而出现封堵情况。减少电磁波的对外泄漏途径。经过整改之后，再对整机进行测试，完成相应选型。

四、结语

在对不同类型的系统设备进行EMC测试设备时，要充分地考虑到多种不同的问题和情形。为了顺利完成测试，工作人员还要对系统内部存在的，可能引起敏感度失效和电磁辐射的电路进行处理。选取适合的EMC测试设备，优化PCB布局、屏蔽、布线和接地等措施，提高设备整机抗干扰性能。

（作者单位为陕西黄河集团有限公司）

[作者简介：蒋小楠（1967—），男，浙江台州人，大专，经济师，研究方向：测试仪器及计量管理。]

参考文献

[1] 杨志刚.“EMC”模式在煤矿企业管理中的研究与应用[J].内蒙古煤炭经济，2018（2）：71-72.