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最全!EMC测试、安规测试、环境测试项目

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EMC测试

EMC测试(电磁兼容性测试)的全称是ElectroMagnetic Compatibility,其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力” 。EMC包含两方面的内容:一方面,该设备应能在一定的电磁环境下正常工作,即该设备应具备一定的电磁抗扰度(EMS);其次,该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响,即电磁骚扰(EMI)。

EMS的测试项目如下:

1)静电放电抗扰度(ESD);

测试依据的标准是IEC 61000-4-2 Criteria B,测试目的是检验单个设备或系统抗静电泄放干扰的能力。

测试原理:ESD实验是模拟人体、物体在接触设备时产生的静电放电或人体、物体对邻近物体的放电包括直接通过能量的交换,引起器件的损坏或放电所引起的近场(电场和磁场的变化),造成设备的误动作。

2)辐射电磁场(80MHz~1000 MHz)抗扰度(RS);

测试依据的标准是IEC 61000-4-3 Criteria A,测试目的是检验单个设备或系统抗电场干扰的能力。测试波形如下:

①频率范围:80MHz-2.5GHz,

②调制方式:80% AM,1kHz sin-wave

③频率步长:1%

④驻留时间: 3s

3)电快速瞬变/脉冲群抗扰度;

测试依据的标准是IEC 61000-4-4 Criteria B;测试目的是考察单个设备或系统抗快速瞬变干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于感性负载的中断等瞬变动作,导致脉冲成群的出现,脉冲重复频率高,上升时间短,单个脉冲能量低等会导致设备误动作。

测试项

测试条件

L-N-PE

±2kV(5/50ns, 5kHz)

Signal/control  Line

±1kV(5/50ns, 5kHz)


4)浪涌(雷击)抗扰度;

测试依据的标准是IEC 61000-4-5 Criteria B;测试目的是考察EUT抗浪涌干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于其他设备的故障短路,主电源系统切换,间接雷击等产生的干扰。

测试波形有1.2/50μs 和10/700μs两种,1.2/50μs波形适用于电源线端口和短距离信号电路/线路端口;10/700μs波形适用于对称通信线路。

5)注入电流(150kHz~230MHz)抗扰度(CS);

测试依据的标准是IEC 61000-4-6 Criteria A;测试目的是考察单个设备或系统抗传导骚扰的能力。测试原理:主要考察外界从导线或电缆而引入的0.15MHz-80MHz的连续干扰电压时的抗扰性。测试波形如下:

①频率范围:0.15MHz-80MHz

②调制方式:80% AM,1kHz sin-wave

③频率步长:1%

④驻留时间: 3s

6)电压暂降和短时中断抗扰度

测试依据的标准是IEC 61000-4-11 Criteria B& C;测试验目的是考察EUT抗电压跌落和暂降的能力。


EMI的测试项目包括:

1)谐波电流(2~40次谐波)

1、Harmonic(谐波测试)

测试依据的标准是EN61000-3-2;改标准规定向公共电网发射的谐波电流的限值;指定由在特定环境下被测设备产生的输入电流的谐波成分的限值;适用于输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的电子电气设备。

谐波测试主要是检验低压供电网络中的谐波可能对这些频率敏感的设备所产生的影响。

谐波测试原理:由于电子设备的工作模式、非线性元件和各种干扰噪声等原因,导致其输入电流不是完全的正弦波,往往含有丰富的高次谐波成分对电网造成污染。

电力系统中的谐波指的是那些频率为供电系统额定频率整数倍的正弦电压或正弦电流。

公共输电系统出现谐波电流会引起以下问题﹕

①损失更多电能﹐每一个谐波都有无功功率部分、有功功率部分﹐(其中有功功率会令导线发热﹐导致导线要采用更大面积);

②电子部件使用寿命缩短;

③电压失真导致电机效率降低

谐波电压是由叠加在电源电压上的一个或多个连续正弦波的组合波构成。

2)闪烁Flicker

测试依据的标准是EN 61000-3-3。该标准规定了电压波动和闪烁对公共电网的影响的限值;制定在特定的条件下被测样机产生的电压变化限值和评估方法的指导;适用于每相输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的220V到250V,50Hz的电子电气设备。

该标准的目的是为了保证产品不对与其连接在一起的照明设备造成过度的闪烁影响(灯光闪烁)。

3)传导骚扰(CE)

测试依据的标准是EN61000-6-4,适用于电子电气测量测试设备、电子电气控制设备或者电子电气实验室设备。

传导骚扰实验原理:当电子设备干扰噪声的频率小于30MHz, 主要干扰音频频段,电子设备的电缆对于这类电磁波的波长来说,还不足一个波的波长(30MHz的波长为10m), 向空中辐射的效率很低,这样若能测得电缆上感应的噪声电压,就能衡量这一频段的电磁噪声干扰程度,这类噪声就是传导噪声。

4)辐射骚扰(RE)

测试依据的标准是EN61000-6-4,适用于电子电气测量测试设备、电子电气控制设备或者电子电气实验室设备。

辐射骚扰实验原理:当天线的总长度大于信号波长λ的1/20,会向空间产生有效的辐射发射,当天线的长度为λ/2的整数倍时,辐射的能量最大。当噪声频率大于30MHz时,电子设备的电缆,开孔、缝隙都容易满足上述条件,形成辐射发射。


安规测试

安规就是安全规范,通常是指电子产品在设计中必须保持和遵守的规范。安规测试通过模拟客户可能的使用方法,经过一系列的测试,考核电子产品在正常或非正常使用的情况下可能出现的电击、火灾、机械伤害、热伤害、化学伤害、辐射伤害、食品卫生等等危害,在产品出厂前通过相应的设计,予以预防。

安规强调对使用和维护人员的保护,让电子产品给使用人员带来方便的同时,不让电子产品给使用人员带来危险,同时允许电子设备部分或全部功能丧失。设备部分或全部功能丧失,但是不会对使用人员带来危险,那么安全设计则是合格的——尽管设备可能已经无法使用或变成一堆废物。与电子产品功能设计考虑是不同的,常规电子产品设计主要考虑怎样实现功能和保持功能的完好,以及产品对环境的适应。安规是使用安全规范来考虑电子产品,使产品更加安全。

1、高压测试:
Dielectric Voltage withstand
test高压测试为一种国际安规认证机构所要求的必测项目,产品须于出厂前做百分比的测试,它对产品而言,为品质的保证及电气安全性的指标,其测试方式是将一高于正常工作电压的异常电压加在产品上测试,并且这个电压须持续一段时间,最后判定只要无绝缘崩溃情形,即可算是通过此测试
2、绝缘阻抗测试
Insulation resistance
test绝缘阻抗于相关的两点施加直流电压,最高可达1000伏特,通常使用单位为欧姆,可判定良品及不良品
3、接地阻抗测试
Ground bond
test接地阻抗测试为测试产品的接地点,对产品的外壳或者金属部分,施加一个恒流电源来测试两点间的阻抗大小,一般产品规定测试25安培,阻抗不得大于0.1欧姆,而CSA则要求量测40安培检测,可检测出接地点螺丝未锁紧,接地线径太小,接地线路断路等问题
4、泄露电流测试
Touch current test是指当设备供应电流时,流经设备金属可接触部分经人体至接地部分或可接触部分的电流。
5、输入测试:
安规输入测试目的是考察产品设计时考虑输入是否满足产品在正常工作时,输入电路是否能够承受产品工作时需要的电流。在产品标准里面规定是:最大功耗的输入电流不能大于产品标称值的110%。这个标称值也是告诉用户该产品安全工作需要的最小电流,让用户在使用这个设备前要准备这样的电气环境。
6、安全标识的稳定性测试:
对用户使用安全的警告标识,必须是稳定可靠的,不能因为使用一段时间后,变得模糊不清,而导致用户错误使用,而导致危险,或直接导致危险发生。所以需要测试这个稳定性。在安全标准里面规定是:用水测试15S,然后用汽油测试15S,标识不能模糊不清。
7、电容放电测试:
对一个电源线可以插拔的设备,其电源线经常会被拔出插座,拔出插座的电源插头,经常是被人玩,或任意放置。这样导致一个问题,被拔出的电源插头是带电的,而这个电随时间而消失,如果这个时间太长,那么将会对玩插头的人造成电击,对任意放置的电源插头会损坏其它设备或设备自己。因此各个整机安全标准对这个时间作出严格的规定。我们设计产品要考虑这个时间,产品作安全认证需要测量这个时间。
8、电路稳定测试:
SELV电路
SELV电路,就是安全地电压电路,这个电路对使用个人员就是安全的,例如手机充电器的直流输出端,到手机,它们是安全的,可以任意触摸不会有危险。
注:SELV电路在不同的标准里面有不同解释,例如在IEC60364里面解释与IEC60950-1是不同的,因此关于SELV需要注意在哪个标准下面,其危险也是不同的。
SELV电路需要满足特殊的要求,才能是SELV电路,这些要求是,在单一故障时,仍然是满足SELV电路要求的。因此对每一个SELV电路都需要做单一故障下的测试,证明是SELV电路是稳定的。测试时是将单一故障逐一引入,监视SELV电路。
9、限功率源电路
由于限功率源电路输出的功率很小,在已经知道的经验中,它们不会导致着火危险,因此在安全标准中,对这类电路的外壳作了专门降低要求规定,它们阻燃等级是UL94V-2。因此有这类电路都需要测量,证明它们是限功率源电路。
10、限流源电路
搞过电工的人知道,AC220V电路经过一定的电阻之后,对人就没有危险了。那么究竟是多大的电阻,和电阻有什么样的要求。可能大家就不知道了。在安全标准里面就有这个规定,这个规定就是限流源电路。限流源电流,要求在电路正常和单一故障下,流出的电流是在安全限值以下的,对人不会导致危险小于0.25mA。对于隔离一次和二次电路的电阻是要求满足专门标准的耐冲击电阻。
11、接地连续测试:
搞过电气安装的人知道,有些设备必须接地,否则将在其可以触摸的表面有危险电压。这些危险电压必须通过接地释放。安规测试规定需要使用多大的电流,多久时间,测量的电阻必须小于0.1欧姆,或电压降小于2.5V(有条件使用这个值)。
12、潮湿测试 :
潮湿测试,是模拟设备在极端环境下,设备的安全性能。设备在制造出后,是在任何湿度下都能安全运行的,不能因为是雨季,湿度大而告诉用户设备不能使用。因此在设计时必须考虑设备在可以预见的湿度下满足安全要求,因此湿度测试是必须的。测试要求根据标准不同,有少量的差异。
13、扭力测试 :
扭力测试是设备外部导线在使用中,经常受到外力作用弯曲变形。这个测试就是测试导线能够承受的弯曲次数,在产品生命周期内不会因为外力作用发生断裂,AC220V电线外露等危险。
14、稳定性测试:
设备在正常使用中,常常会有不同的外力作用,比如:比较高的设备人会靠住它,或有人在维护时攀爬它;比较矮的设备,外形如同凳子式的,有人可能会站在上面等。由于设备受到这些外力作用,设备在设计时没有考虑周全会导致设备倒塌,翻转等危险。因此设备设计完成后需要做这些测试。检查它们满足安全要求。
15、外壳受力测试:
设备在使用过程中,会受到各种外力作用,这些外力可能会使设备外壳变形,这些变形可能导致设备内部的危险,或指标不能满足要求。因此在设计设备时必须考虑这些影响,安全认证时必须测试这些指标。
16、跌落测试:
小的设备或台式设备,在正常使用中,可能会从手中或工作台跌落到地面。这些跌落可能会导致设备内部安全指标不能达到要求。因此在设计设备时必须考虑这种影响,在安全认证时需要测试这些指标。要求是设备跌落后,功能可以损失,但是不能对使用人员造成危险。
17、应力释放测试:
设备内部如果有危险电路等,设备在正常使用中,如果外壳发生变形,导致危险外露,这样是不允许的。此在设计设备时必须考虑这些影响,安全认证时必须测试这些指标。
18、电池充放电测试:
如果设备内部有可充电电池,则需要做充放电测试,和单一故障下的充电测试和过充电测试。这是因为设备在正常使用中,充电和放电,以及设备有故障,但是主要功能还没有损失,使用人员不会发现设备故障的,这种情况下,冲放电要求是安全的,不能因此而发生爆炸等危险。
19、设备升温测试:
(正常工作下内部和外部表面的温度)
安全测试中,温升测试最为重要,虽然测试使用设备仪器与人工气候环境测试相同,但是考察项目和测试器件和目的有很大区别。人工气候环境主要考察设备的适应性和可靠性。而安规考察的是设备是否可以安全地工作。这里举一例来说明它们区别:安规测试主要测试安规器件的温度,比如绝缘材料在正常情况下工作温度,这个温度在最高的设备允许工作温度下,要小于绝缘材料的最大允许温度。如在25℃环境下测试绝缘材料温度是100℃,而绝缘材料只能在130℃以下安全运行,这是定义设备允许的最高工作温度很关键,如果设备是50℃的环境温度,那么绝缘材料换算到50℃的环境温度测试温度应该是125℃,满足小于130℃要求,测试通过。如果设备是60℃环境温度,那么换算到60℃的环境温度测试温度应该是135℃,大于130℃要求,测试不通过。同样其它的安规器件也需要测试工作温度。以判断是否满足要求。
20、球压测试:
作为支撑带危险电压的绝缘材料或塑料件,需要做球压测试,以保证在危险电压部件在高温工作时,塑料件有足够的支撑强度。测试温度是最高温度加上15℃,但是不小于125℃。球压时间是在要求温度下保持1H。


环境测试

一般电子类产品涉及的环境测试包括气候类测试和机械振动类测试。

气候类测试包括:低温存储测试,高温存储测试,低温工作测试,高温工作测试,热测试,温度循环测试,交变湿热测试,低温极限测试,高温极限测试和噪声测试。

机械振动类测试包括:包装随机震动试验,包装碰撞试验,包装跌落包装冲击,模拟包装运输试验,实地跑车,随机振动,冲击试验,工作正弦震动,工作冲击试验,地震试验。

环境试验的目的包括以下几点:

1)在产品研发阶段,评估产品的可靠性是否能达到预定的指标。

2)在产品生产阶段,监控生产过程是否出现品控波动。

3)在产品发布前,对产品的环境可靠性进行鉴定或验收。

4)可靠性提升:暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理,有针对性的进行改进。

环境试验有以下几点注意事项:

1)整个系统根据实际情况进行接地,否则不能模拟实际使用情况。

2)保持测试仪器的良好接地,以保证测试人员安全。

3)对于耐受性测试,试验工程师必须在试验现场看守,以防止试验故障导致的意外事故。并且必须在试验区加危险警告标识。

以XX电子产品为例,气候环境试验内容如下:

试验类别

低温工作试验

依据标准

GB/T 2423.1试验A:低温试验方法

试验温度

-20 ºC

试验时间

4h

试验内容

结论

试验前:样品外观、功能检测。

pass

低温启动20次,不出现掉电、异常重启、死机、黑屏、花屏、蓝屏、软件报错等现象。

pass

试验中低温工作:播放视频无死机、掉电等现象,各接口工作正常。

pass

试验后:试验样品外观、功能检测。

pass

 

试验类别

高温工作试验

依据标准

GB/T 2423.2试验B:高温试验方法

试验温度

70 ºC

试验时间

24h

试验内容

结论

试验前:样品外观、功能检测。

pass

高温启动20次,不出现掉电、异常重启、死机、黑屏、花屏、蓝屏、软件报错等现象。

pass

试验中低温工作:播放视频无死机、掉电等现象,各接口工作正常。

pass

试验后:试验样品外观、功能检测。

pass

 

试验类别

交变湿热试验

试验温湿度

25 ºC~40 ºC,95%RH

试验时间

24h

试验内容

结论

试验前:样品外观、功能检测。

pass

高温启动20次,不出现掉电、异常重启、死机、黑屏、花屏、蓝屏、软件报错等现象。

pass

试验中低温工作:播放视频无死机、掉电等现象,各接口工作正常。

pass

试验后:试验样品外观、功能检测。

pass

 

振动环境试验内容如下:

试验类别

包装随机振动试验

试验时间

X/Y/Z轴振动1h

试验状态

包装,不开机

试验内容

结论

试验前:样品外观(含包材)、结构、功能检测。

pass

试验后:样品外观(含包材)、结构、功能检测。

pass

 

试验类别

正弦振动试验

试验条件

振动频率

5Hz ~ 15Hz,位移:1m

振动频率

15Hz ~ 200Hz,加速度:1g

振动方向

X/Y/Z三轴振动

试验时间

X/Y/Z轴振动0.5h

 

试验状态

不带包装,开机

试验内容

结论

试验前:样品外观、结构、功能检测。

pass

试验中:播放视频无死机、掉电等现象。

pass

试验后:样品外观(含包材)、结构、功能检测。

pass

 

 

 

试验类别

包装跌落试验

试验条件

跌落高度

1米

跌落部位

8个角、12个棱、6个面

跌落次数

每个部位1次

跌落方式

自由落体

 

试验状态

包装,不开机

试验内容

结论

试验前:样品外观、结构、功能检测。

pass

试验后:样品外观、结构、功能检测。

pass

 

 

 

试验类别

冲击试验

试验条件

加速度

10g

试验次数

X/Y/Z

 

试验状态

包装,不开机

试验内容

结论

试验前:样品外观、结构、功能检测。

pass

试验后:样品外观、结构、功能检测。

pass

 

 

 

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