电磁兼容 风险评估 第1部分：电子电气设备
Electromagnetic compatibility -- Risk assessment -- Part 1: Electronic and electrical device
1 范围
GB/T 38659的本部分给出了电子电气设备电磁兼容(EMC)风险评估概述、目的、机理和模型、风险要素影响程度等级与风险分类、产品风险评价单元划分、EMC风险评估程序、EMC风险识别、EMC风险分析、EMC风险评价、整机EMC风险等级确定与结果应用、风险评估报告要求。
本部分适用于电子电气设备的电磁兼容风险评估。
本部分结合产品的机械架构设计、电路板设计、应用场所类型等因素,对产品的电磁兼容设计的风险评估提供指导。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4365 电工术语 电磁兼容
GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求
GB/T 6113.201-2018 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第2-1部分:无线电骚扰
和抗扰度测量方法 传导骚扰测量
GB/Z 18039.1-2019 电磁兼容 环境 电磁环境的描述和分类
GB/T 18655-2018 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量
方法
GB/T 23694 风险管理 术语
GB/Z 37150 电磁兼容可靠性风险评估导则
3 术语和定义
GB/T 4365、GB/T 23694和GB/Z 37150界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电磁兼容风险
产品因设计而导致出现电磁兼容问题的概率,在测试环境下为通不过电磁兼容测试的概率。
3.2
风险评估值
采用定性和定量方法得到的用来表达风险大小的量值,通常在0~100之间。
3.3
电子电气设备
采用电子技术制造的依靠电流或电磁场才能正常工作的设备,以及可以产生、传输和测量电流及电磁场的设备。
注1:这些设备的设计交流电压不超过1000V,直流电压不超过1500V。
注2:按CISPR的产品分类,如下设备属于电子电气设备:工科医设备、多媒体设备、家用电器设备、汽车电子零部件等。
3.4
共模电流
指定“几何”横截面穿过的两根或多根导线上的电流矢量和。
3.5
共模干扰
干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的共模电压引起的电磁干扰,方向相同。
注1:共模干扰电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位,其干扰电流回路则是在导线(信号线及其回线)与参考物体构成的回路中流动。
注2:共模干扰在信号线与参考地之间传输,属于不对称性干扰。
3.6
差模干扰
作用于信号线和信号回线之间的差模电压引起的电磁干扰,其作用于信号回路时,在信号线及其信
号回线上幅度相等,方向相反。
注1:主要由空间电磁场的耦合感应及共模干扰被不平衡电路转换后形成,这种干扰加载于有用信号上,直接影响测量与控制的精度。
注2:差模干扰在信号线及其回线之间传输,属于对称性干扰。
3.7
机械架构
组成电子电气设备的各个部件在产品中的相对位置。
3.8
电路原理图
一种表达电路连接关系的图。
3.9
印制电路板
电子元器件的支撑体,并提供电子元器件电气连接。
注:由于是采用电子印刷术制作的,故又被称为“印刷”电路板。
3.10
接地(参考)平面
一块导电平面,其电位用作公共参考电位。
3.11
寄生电容
分布在导线、线圈和机壳等导电体之间以及某些元件之间的非期望分布电容。
注:其数值虽小,却是引起共模干扰的重要原因。
3.12
高速信号
对数字信号而言,由信号的边沿速度决定,一般认为信号上升/下降时间小于4倍信号传输时延的
信号。
3.13
“脏”信号/电路
包含容易被外部干扰注入或产生电磁发射的信号或元器件的信号/电路。
注:例如,与输入与输出(I/O)电缆互连并处在滤波电路之前的信号线和元器件;被施加于产品壳体表面的静电放电(ESD)击穿放电的信号线。
3.14
“干净”信号/电路 “clean”signa
包含既不容易受到干扰也不会产生明显电磁干扰(EMI)噪声的信号或元器件的信号/电路。
3.15
特殊信号/电路
包含因EMC性能而需要特殊处理的信号或元器件的信号或电路。
注:分为特殊噪声信号/电路和特殊敏感信号/电路。
3.16
噪声信号/电路
在电磁兼容领域里,包含易产生电磁发射骚扰的信号或元器件的信号/电路。
注:例如,时钟信号线、脉冲宽度调制(PWM)信号线、晶振等。
3.17
敏感信号/电路
在电磁兼容领域里,包含易被电磁干扰的信号和元器件的信号/电路。
注:例如,低电平的模拟信号线或元器件。
3.18
EMC理想模型
不产生任何EMC风险的产品设计模型。
3.19
“0V”工作地
PCB中用平面来实现工作地布置的导电金属体。
3.20
脉冲宽度调制
使用具有调制的高频开关以产生特定波形的一种变换器运行(工作)技术。
4 概述
EMC风险评估旨在为有效的EMC风险应对提供基于物理模型的分析和建议。电子电气设备的
EMC风险评估基于设备的信息证据,分析其潜在的EMC风险。EMC风险与产品测试失败风险相
对应。
EMC风险评估的依据是通过分析产品的机械架构和PCB状况,以评估产品EMC设计存在的风
险,并预测通过EMC测试的可能性。电子电气设备的EMC风险评估一般包括两部分内容:
---产品的机械架构EMC风险评估;
---产品PCB的EMC风险评估。
按照目标,EMC风险评估可以分为电磁敏感度(EMS)风险评估和EMI风险评估。
正确使用EMC风险评估方法,可实现以较高的置信度对产品的EMC性能的评价,也可以与EMC
测试结果结合对产品进行综合的EMC评价。
产品的设计者或使用者,通过正确的EMC风险评估方法,就可以清楚地发现产品设计在EMC方
面存在的优点、缺陷与风险。
给出主要的19个EMC风险要素,可以作为产品的检测、认证实施过程中,判别产品设计变更后是
否需要重新进行EMC测试评估的关键要素。
5 EMC风险评估目的
电子电气设备EMC风险评估的主要目的包括:
---认识产品设计中EMC风险及其对目标的潜在影响;
---增进对EMC风险相关要素的理解,以利于风险应对策略的正确选择;
---识别那些导致EMC风险的主要因素,以及电子电气设备的EMC设计薄弱环节;
---帮助确定EMC风险是否可接受,为决策者提供可量化的相关信息;
---预测EMC测试的通过率。
成功的电子电气设备EMC风险评估依赖于对被评估产品设计信息的充分了解和相关风险要素的
充分理解。
6 EMC风险评估机理和模型
6.1 产品机械架构EMC风险评估机理和理想模型
6.1.1 产品机械架构EMC风险评估机理
产品的EMC风险包括电磁敏感度(EMS)和电磁干扰(EMI)两部分,其中,对于EMS来说,其风险
评估机理在于当产品的某个端口注入同样大小的高频共模电压或同样大小的共模电流时,不同的产品设计方案,就有不同大小的共模电流流过PCB相应的电路结构。机械架构设计中影响这种共模电流大小的因素即为产品机械架构EMS风险要素。
对于EMI,可以看成当产品处于正常工作状态时,由于产品内部的信号传递,导致内部的有用信号
或噪声无意中以共模电流的方式传导到产品中可以成为等效天线的导体形成辐射发射。如果这种无意中产生的共模电流,在传导骚扰测试时传导到测量设备线性阻抗稳定网络(LISN)时,就产生传导骚扰测试问题,产品机械架构设计的改变会改变这种电流的传递路径与大小,较好的产品机械架构设计可以使得这种共模电流最小化,即风险最小,反之则大。机械架构设计中影响EMI电流大小的因素即为产品机械架构EMI风险要素。
从机械架构设计上看,如果产品的设计导致有较大的外部干扰电流流过核心功能电路,则将意味着
该产品的机械架构设计具有较大的EMC抗干扰风险。
机械架构EMC风险评估将发现机械架构设计的缺陷和不足,提供EMC风险应对措施,进而指导
机械架构设计或评价产品现有的机械架构设计的方案。
6.1.2 产品机械架构EMC理想模型
产品EMC理想模型表示一个具有完美EMC设计方案的产品,没有EMC风险存在。产品机械架
构EMC理想模型是一个在架构设计上相关EMC风险要素都能设计完美的方案。图1给出了一种产品机械架构EMC理想模型,包括产品架构设计中相关信息,如,壳体、电缆、滤波器件等。
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