在各種應用中的EMI傳導發射限制

所有電源轉換器必須通過電磁干擾的傳導測試，而電磁干擾的傳導標準清楚地定義了測試方法、限制範圍和抗擾度級別，以下將介紹傳導測試的注意事項以及各種認證機構的傳導標準，對於應用在多媒體、工業、交通和照明設備等等的電源轉換器。

電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)，也被稱作射頻干擾，通常是指電力線上存在的多餘噪聲，此會導致電子設備間歇性故障，甚至完全無法運作。 EMI 分為兩種主要傳輸(transmission)類型：(1)傳導(2)輻射，其他類別包含電感耦合、電容耦合，其分別顯示為

由於電能與磁能之間有密切關係，所有電流都會產生磁場；而發生變化的磁場會產生電流。當高功率電源快速變動，會引起巨大磁場。切換雜訊將沿著電源路徑、控制路徑或其他物理路徑直接接觸敏感電路時，傳導干擾就會影響主要訊號，例如當住宅內有多個電子設備使用相同的電氣迴路，打開其中一個設備會導致另一台設備發生故障。

舉例來說，降壓式電源轉換器於正常操作模式時，連續輸入脈動電流為高電流變化率(di/dt)易造成磁場變化，也是產生最多含有低頻和高頻成分的雜訊，主要有以下幾個雜訊源:功率電晶體、電感和變壓器，故在降壓轉換器的EMI設計中是最需要被重視的部分。

對於工業、醫療或是鐵道各個應用的法規，公司採用專業設備來測試每一個電源轉換器的EMI是否通過標準，因此使用者可以選擇擁有通過國際標準認證的電源轉換器才能確保電子設備能夠減少電磁干擾的影響。此篇的重點在於傳導發射的實驗環境與注意事項，並且涉及各應用的傳導發射的 EMI 標準，特別是與汽車、資訊和工業應用相關的標準。

 

傳導發射測試

傳導發射是指裝置所產生的部分電磁能量，透過電源線傳導回送電源的電磁干擾程度，而實驗室會測試頻率範圍150kHz-30MHz的傳導能量，並確認符合規範。由於電源供應電路會連接到許多敏感電路，因此正確的量測電磁干擾-傳導是非常重要的。

在沒有電氣干擾的環境中進行傳導發射測試，將需要準備EMI接收器、線路阻抗穩定網路(LISN)、EMI濾波器、電源供應器以及電源轉換器。量測環境圖如下。電源轉換器放置在電氣絕緣的桌子，例如乾操的木頭桌，並且它離牆面40公分以上且離地平面至少80公分以上。電源供應器經過EMI濾波器後接至LISN電源輸入端，而LISN電源輸出端接至待測物電源端口。

由於傳導發射測試的結果會因為不同的電源阻抗而產生偏差，然而LISN功用是為電源轉換器提供準確阻抗在所有系統中獲得可重複性的EMI測試結果，並在各個國際測試機構的結果具有可比性，同時還將隔離來自電源的多餘射頻訊號。在傳導測試的頻率範圍150KHz-30MHz內，LISN為待測物的電源中產生的干擾電流提供50歐姆匹配阻抗到EMI接收器。

EMI接收器擁有符合國際標準定義的三種主要檢測方法:峰值、準峰值和平均值，而

• 峰值檢測:取得每個諧波的峰值，此表示最嚴重的情況。
• 準峰值檢測:根據每個諧波幅度大小和重複頻率作一定比例加權。
• 平均檢測:頻率範圍內每個諧波的平均值。

每當測試傳導發射量時，EMI接收器會捕捉測試頻率範圍內的峰值、準峰值和平均值，並顯示在螢幕以便與法規限制線作比較。

 

應用標準

許多國際標準都有規定傳導發射的限制法規，以維持電磁干擾性。電源轉換器標準主要根據終端產品的運作環境而有所不同，例如在醫療、汽車的應用以及住宅、工業環境的不同標準。以下讓使用者更了解各種應用的傳導發射標準，例如汽車、資訊多媒體和工業應用相關的標準。

• 汽車

針對電磁干擾性的汽車標準主要由國際無線電干擾特別委員會(CISPR)制定。CISPR負責制定和維護於車輛組件(例如內燃機)產生的傳導發射的標準，而常見標準是CISPR12和CISPR25。其中CISPR 12用在監督管理要求，以確保車輛內燃機經過住宅或公司設備時，汽車內接收器的無線電不會干擾其他電子設備和無線電接收；CISPR 25並非監督管理標準，該標準適用於保護任何車輛的電子組件在特定頻段範圍 150 kHz到108MHz 頻率範圍內,其目的是為安裝在車輛中的接收器提供保護，使其免受同一車輛中的元件/模組產生的干擾。 

• 資訊和多媒體

國際無線電干擾特別委員會宣布CISPR 32取代 CISPR 13（廣播設備）和 CISPR 22（資訊技術）的發射標準。歐洲電工標準化委員會採用了這一新標準並將其發佈為EN 55032，以作為符合電磁相容性的參考依據，而後在歐盟銷售的產品必須滿足EN 55032的要求。

EN 55032定義了從額定均方根電源電壓不超過 600 V的多媒體設備發出的電磁輻射是否在可接受的範圍內。EN 55032根據產品使用環境的類型將標準分為兩類，其一是主要用於住宅環境的任何設備都必須符合 B 類限制；所有其他設備必須符合A類限制。下圖顯示了在 150kHz 至 30MHz 的頻率範圍內準峰值和平均訊號檢測器的傳導發射的 EN 55032 A類和B類限制。

 

• 工業、科學和醫療

 

所有ISM設備中，以電磁輻射、電感和/或電容耦合形式用於檢查、分析或能量傳輸的設備，舉例微波爐、電焊設備或無線功率傳輸(WPT)電源。而每一組將ISM 設備細分為兩類：

1. A類: 允許安裝除了住宅區域以外的所有地方的所有 ISM 設備，可以根據製造商的規定於測試現場或安裝現場進行測量。

2. B類: 適合住宅內使用的 ISM 設備，需要在測試現場進行測量。

CISPR 11的兩個類別適用不同的排放限制，B類比A類更具有限制性。

CISPR 11 是工業、科學和醫療 (ISM) 射頻設備 EMI 干擾的國際標準，其標準涵蓋 9kHz 至 400GHz 頻率範圍內的射頻 (RF) 干擾相關的發射要求。適用於各種設備，包括無線功率傳輸 (WPT) 充電設備、Wi-Fi系統、微波爐、X 光機和電子弧焊機。CISPR 11 定義了兩組 ISM 設備：

1. 組別一(通用應用):

CISPR11範圍內未歸類為第二組的所有設備，舉例實驗室設備、醫療電氣設備、半導體製造設備或開關模式電源等。

組別二(RF特殊應用):

表1. CISPR 11分類

CISPR 11
	Group 1 (All ISM, other Group 2)	Group 2 (ISM with radiated RF)
Class A	Non-intended RF emitter in non-residential region	Intended RF emitter in non-residential region
Class B	Non-intended RF emitter in residential region	Intended RF emitter in residential region

 

總結前述的各項國際規範，如下表所示。

表2.各應用下規範標準

Market	Equipment Type	Standard
		IEC/CISPR	CENELEC/EN
ISM	Industry, Science, Medical	CISPR 11	EN 55011
Automotive	Vehicles, ships and engines	CISPR 12	EN 55012
	Electronic Module	CISPR 25	EN 55025
Multimedia	Broadcast Receivers	CISPR 32	EN 55032
	Information Technology
	Audio & Video
Household	Electrical Equipment	CISPR 14-1	EN 55014-1
Lighting	Lamps	CISPR 15	EN 55015

 

結論

無論是汽車、醫療、工業和多媒體應用時，了解相關的 EMI 標準是至關重要。本文討論傳導發射的量測環境與儀器功能，並列出電源轉換器在汽車、資訊多媒體和工業應用的各種法規標準。

 

 

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