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开关电源适配器电磁兼容的重要性

2017-05-03 16:04:34 编辑:蒙利斯 点击:624
随着我国加入WTO,无论是销往海外市场的开关电源适配器产品,还是涌向中国市场的国外开关电源产品,几乎都要进行各样的产品认证。产品认证从贸易角度看,实质上是技术性贸易壁垒。

  随着我国加入WTO,无论是销往海外市场的开关电源适配器产品,还是涌向中国市场的国外开关电源产品,几乎都要进行各样的产品认证。产品认证从贸易角度看,实质上是技术性贸易壁垒。

国内的3C认证替代了原来的CCIB和CCEE认证(即长城认证),“CCC”认证是我国强制性产品认证的标志,“CCC”是ChinaCompulsoryCertification的英文缩写,只有取得了3C认证的开关电源及电子产品才能进入国内市场。3C认证对开关电源适配器和机电、电气产品的安全性能、EMC等方面做出了详细的规定。

开关电源的电磁兼容(EMC)是指开关电源、电源适配器或电源变压器在规定的电磁环境电平下,不因电磁干扰而降低其性能指标,同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电平,不影响其他电子设备或系统的正常运行,并达到开关电源与设备、开关电源与系统之间互不干扰,共同可靠工作的目的。在国家标准GB/T4365-1995《电磁兼容术语》中对电磁兼容的定义是:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作并且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰能力。”该标准等同采用国际IEC61000(1990)系列标准。随着国际电磁兼容法规的日益严格,开关电源及其他电子产品的电磁兼容性能越来越受到重视。

电磁兼容研究包含以下的内容:

(1)开关电源适配器、充电器、电源变压器或电子设备、系统应具有抵抗一定电磁干扰的能力。即它应不会受到处于同一电磁环境中的其他电子设备或电子系统发射的电磁干扰而产生不允许的工作性能下降的现象。

(2)开关电源、适配器、充电器、变压器或电子设备、系统不产生超过规定限度的电磁干扰。

电磁兼容一词源于英文ElectromagneticCompatibility,直译为电磁兼容性,也就是我们常说的EMC.

上面所定义的电磁环境概念是指“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”。可见电磁环境是由空间、时间、频谱三个要素组成的,所以要解决开关电源适配器(电源变压器)的电磁兼容问题就离不开这三个要素。电磁兼容研究就是研究在有限的空间、时间和频谱资源下,开关电源适配器或电子设备在电磁环境下能正常工作的一门科学。以办公室为例,由于办公室的空间是有限的,小的几十平方米,大的也不过几百平方米,在这样有限的空间中配有各种各样的电气和电子设备。例如,配有照明电气、上网设备、计算机、传真机、复印机和空调机等等。其次是时间,在正常办公时间内,几乎所有的电气设备都有自己的工作频谱范围,产生各自的电磁现象。在频谱方面现在国际电信联盟(ITU)已规划的、可利用的10KHz~400GHz无线电频谱范围,任何一种无线电业务都离不开这一频率范围,对于高于400GHz的电磁波进入光波波段。详见www.tincon.net

电磁兼容研究所涉及的技术领域或服务对象几乎包括了所有用电设备。目前,越来越多的国家已把电磁兼容标准作为开关电源适配器、充电器、电源变压器或电子产品性能的评价依据。随着电气电子设备的高速化和数字化,尤其是欧盟根据89/336EEC指令从1996年1月开始强制执行电磁兼容标准以来,在世界范围内掀起了对开关电源、充电器、变压器和电气电子产品EMC研究的热潮。

电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术。而电磁兼容设计就是在开关电源和电子产品设计时设法抑制(消除)电磁干扰,提供开关电源和电子产品在电磁环境中的工作稳定性和可靠性。近些年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加,这有两个方面的原因:第一,开关电源和电子设备日益复杂,特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多、电路的工作频率越来越高,这导致了电路之间的干扰更加严重,设计人员如果不了解有关的设计技术,会导致产品开发周期过长,甚至开发失败。第二,为了保证开关电源和电子设备温度可靠地工作,减小电磁辐射污染,越来越多的国家开始强制执行电磁兼容标准,特别是在美国和欧洲的国家,电磁兼容指标已经成为法制性的指标,是开关电源和电子产品生产厂家必须通过的指标之一,设计人员如果在设计中不考虑有关的问题,产品最终将不能通过电磁兼容试验,无法走向市场。

大量的调查表明,足够强的电磁辐射,通过生物组织的反射、吸收和穿透作用,对人体确实有各种明显的危害。对动物的试验发现,电磁辐射能产生病理、生理和神经效应,如灼伤、影响消化、引起兴奋、痉挛、不安、疲惫、白内障、高血压等症状。到目前为止,虽然还没完全弄清电磁辐射对人体危害的机理和后果,但是人类已对人体易受电磁辐射危害的器官,如人体、眼睛、大脑、神经、皮肤和血液等,以及对生物组织的致热效应和非热效应进行了大量的研究。电磁辐射致病,已经逐步被人类所认识,人类正在采取措施加以控制。

要解决好开关电源适配器的电磁干扰问题,必须从电磁波的产生(干扰源)和接收(抗干扰,也就是常说的防护)两个方面采取措施。抑制开关电源的传导干扰和辐射干扰、增强电子设备或电子系统的抗干扰能力,使开关电源、充电器、电源变压器或电子设备既不是电磁干扰源,又具有一定的抗干扰能力,达到EMC要求的工作状态。任何电子设备或电子系统不因自身的寄生发射或电磁泄漏而影响附近的其他电子设备或电子系统的正常运行或形成电子污染,同时又能在一定工作条件下保持正常工作,既被认为具有电磁兼容能力。

由于电磁兼容性几乎涉及所有的电子设备或电子系统,国际电工委员会IEC开展了积极的EMC标准化工作。IEC中具体负责制定EMC国际标准的是第77技术委员会(TC77)和国际无线电干扰特别委员会CISPR。另外,在IEC理事会下特设有一个电磁兼容性咨询委员会(ACEC)的机构,负责对TC77和CISPR与其他技术委员会(TC)之间有关EMC标准的协调。从对电磁干扰采取措施的方法,将EMC标准分为辐射标准和防护标准。辐射标准用于限制电子设备或电子系统辐射的干扰波。事实上,防护标准则用于提高电子设备或电子系统对外来干扰的承受(抗干扰)能力。按所包含的内容进行分类,EMC标准又可分为基本标准、通用标准、产品标准和专用产品标准几大类。

从开关电源的标签上,我们常见到有CCC,UL,FCC,PSE,CE,GS,SAA,C-TICK这些认证符号。

CCC认证属于中国市场的强制性认证,包括安全认证和电磁兼容认证;UL认证属于美国市场的安全认证;FCC认证属于美国市场的电磁兼容认证;PSE认证是日本强制性安全认证,用以证明电机电子产品已通过日本电气和原料安全法(DENANLaw)或国际IEC标准的安全标准测试;CE认证属于欧洲市场的电磁兼容认证;GS认证属于欧洲市场的安全认证,SAA认证属于澳洲市场的安全认证;C-TICK认证属于澳洲市场的电磁兼容性认证