1 基本概念

電磁兼容（Electromagnetic Compatibility,簡稱EMC）是電工、電子產(chǎn)品重要的一項質(zhì)量指標?？梢哉J為產(chǎn)品質(zhì)量主要由質(zhì)量規(guī)范與技術(shù)指標兩大內(nèi)容構(gòu)成。前者涉及通用規(guī)范，即國際上IEC，國內(nèi)由國家制訂的基礎(chǔ)性標準；后者是產(chǎn)品功能的規(guī)定及其技術(shù)要求。電磁兼容與安全要求是基礎(chǔ)性標準。現(xiàn)在EMC已從基礎(chǔ)標準、通用標準、族標準、一直到產(chǎn)品標準，形成完備的體系。此外，國際上還有為此專門立法。如歐洲聯(lián)盟已制訂法規(guī)，規(guī)定從1996年1月1日起，電工、電子產(chǎn)品必須取得低壓管理（LV Directive）與電磁兼容管理（EMC Directive）合格認定后，才能在市場上銷售。這些年來不斷有新的EMC標準在國內(nèi)正式發(fā)布。但要指出的是，IEC有關(guān)EMC標準將不斷從草案或舊版本上升為正式版本，國家有關(guān)EMC標準也將不斷更新、發(fā)布，有關(guān)EMC測試應(yīng)以最新版本為準。

所謂EMC，在GB/T4365－1996《電磁兼容術(shù)語》中的定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。該定義概括了3個方面的內(nèi)容。其一，電磁騷擾的可限制性。電磁騷擾是普遍存在的，但可以用質(zhì)量規(guī)范約束，以技術(shù)手段限制它的危害性。這就是說應(yīng)當(dāng)對產(chǎn)品規(guī)定其向外發(fā)送電磁騷擾強度的限制值，以保證電磁環(huán)境合格。其二，電磁騷擾的豁免性。這就是說產(chǎn)品在規(guī)定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境下應(yīng)能正常工作而不應(yīng)降低其性能指標。其三，電磁環(huán)境的規(guī)范性和兼容性。即對電磁騷擾采取任何措施都不能使自身或使處于同一電磁環(huán)境的其它產(chǎn)品或系統(tǒng)性能下降，只能友好地“和平”共處。例如，為了降低傳導(dǎo)干擾而在設(shè)備電源相線與地線之間并接電容器。對設(shè)備來說該電容器的容量必須符合安全標準中對泄漏電流的限制值要求；對系統(tǒng)來說，要防止其成為系統(tǒng)干擾耦合源影響系統(tǒng)工作。因此對產(chǎn)品的EMC測試應(yīng)當(dāng)包括兩大方面內(nèi)容：

（1）對其向外界發(fā)送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認是否符合有關(guān)標準規(guī)定的限制值要求；

（2）對其在規(guī)定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境條件下進行敏感度測試以便確認是否符合有關(guān)標準規(guī)定的抗擾度要求。

這兩方面內(nèi)容在EMC測試項目中分別為電磁干擾（Electromagnetic Interference）或電磁騷擾（Electromagnetic Disturbance）及抗擾度（Immunitytoa Disturbance）；后者以前常用敏感度（Susceptibility）這個術(shù)語。由于電磁干擾的發(fā)生決定于干擾源的強度、干擾的耦合方式、儀器設(shè)備對干擾的敏感程度這3要素。因此，有關(guān)標準對EMC的性能要求與測試方法除了按不同性質(zhì)、不同種類分為不同項目外，還按電磁騷擾傳播方式不同分為兩類：即傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。前者主要檢測被測設(shè)備通過電源線或信號線向外傳導(dǎo)工頻電源諧波、高頻噪聲的強度與頻率范圍，這屬于電磁騷擾的近場與感應(yīng)場效應(yīng)。后者則檢測被測設(shè)備向外直接輻射射頻噪聲的強度與頻率范圍，這主要針對電磁騷擾的遠場效應(yīng)。值得注意的是近幾年來國際上對電源諧波干擾與設(shè)備的抗擾度要求這兩方面內(nèi)容特別關(guān)注。前者涉及公用電網(wǎng)的環(huán)保要求。后者則為了保證設(shè)備或系統(tǒng)的工作可靠性。為此，許多標準還特別將電源諧波電流含量要求與抗擾度作為兩大技術(shù)要求從EMC項目中分離出來，單獨立項。必須指出，對于信息社會來說，因信息技術(shù)設(shè)備工作失常而受的損失往往難以用貨幣來衡量。在不可能完全避免電磁騷擾的現(xiàn)實條件下，在規(guī)定的電磁環(huán)境條件下提高產(chǎn)品抗擾度能力具有特別重要的意義。

具體地說，生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品進行EMC具體項目的例行測試除了確定產(chǎn)品的EMC性能是否符合國家、行業(yè)標準規(guī)定的要求外（據(jù)國內(nèi)外文獻報道，沒有實行認真的EMC設(shè)計與摸底測試并采取足夠的技術(shù)措施，很難通過EMC測試），還能評價外界電磁騷擾對產(chǎn)品的影響程度及有關(guān)抑制措施的有效性，查明產(chǎn)品遭到 EMC試驗破壞的具體原因（來源及作用途徑）以便采用相應(yīng)措施。因此，在產(chǎn)品設(shè)計定型初期就進行EMC測試是產(chǎn)品進入商品化的必不可少的一項工作。

電源產(chǎn)品的EMC測試有其特殊性要求，其特殊性是由該類產(chǎn)品功能所決定的。首先電源產(chǎn)品作為供電電源（一般為市電）與為之服務(wù)的負載（典型為對電磁騷擾較敏感的信息技術(shù)設(shè)備）之間的電力接口，其基本功能是保證所接負載不受電源因素的影響而工作失?；驌p壞。這樣對電源產(chǎn)品的EMC要求較其它產(chǎn)品理所當(dāng)然要更高。這里最典型的例子就是有關(guān)對電源產(chǎn)品EMC標準要求應(yīng)對電源產(chǎn)品的輸入源端與輸出負載端分別進行傳導(dǎo)干擾測試。此外，若電源產(chǎn)品是系統(tǒng)工作不可缺少的一部分（如UPS），而且該產(chǎn)品又是作為通用產(chǎn)品銷售時，那么該產(chǎn)品可能要進行二次EMC測試。一次是測試產(chǎn)品本身標準規(guī)定的EMC性能特性；第二次則根據(jù)用戶意見與其所屬的系統(tǒng)共同進行系統(tǒng)的EMC測試。

大量研究表明，來自市電的電磁騷擾是一類最主要的、最惡劣的電磁騷擾。只要能解決該類干擾，則抗擾度問題也就基本解決了。故有人稱當(dāng)今信息社會的技術(shù)特征為“一機三件”，即計算機與硬件、軟件、電力件。這樣，作為市電與電子設(shè)備特別是信息技術(shù)設(shè)備之間電力接口的交流穩(wěn)壓電源，應(yīng)當(dāng)具有有效的電力濾波器功能的作用，至少應(yīng)當(dāng)對電磁騷擾有明顯的衰減抑制作用。這點應(yīng)當(dāng)作為交流穩(wěn)壓電源一個必備的功能。自然，對于擁有抗干擾功能的交流穩(wěn)壓電源，不應(yīng)僅僅提高自己的抗擾度性能，更應(yīng)當(dāng)具備使接在其輸出端，對EMI敏感的電子產(chǎn)品的EMC性能，獲得較大的EMC安全裕度，這才是對干擾噪聲有凈化功能的抗干擾型交流穩(wěn)壓電源名副其實的一大功能要求。這也就是SJ/T10541－94《抗干擾型交流穩(wěn)壓電源通用技術(shù)條件》的編制依據(jù)之一。

另一方面，有些與EMC類似的要求已體現(xiàn)在電源產(chǎn)品的性能指標上。例如，交流穩(wěn)壓電源的源電壓效應(yīng)與輸出電壓總相對諧波含量要求。此外，一些僅對弱電電子設(shè)備較敏感的EMC項目，如抗工頻磁場干擾、靜電放電、輻射電磁場干擾等對大功率電工設(shè)備可能影響不大，故在SJ/T10541－94中不列為必須測試項目。這樣，對交流穩(wěn)壓電源的EMC要求就有與其它電工、電子產(chǎn)品不同的特殊地方。

2 EMC測試項目與要求

EMC測試要求根據(jù)產(chǎn)品用途分為3大類：即軍用類、工商環(huán)境使用類、民用及居住區(qū)環(huán)境使用類。后兩者的測試項目、要求、方法等均較一致，差異在于對指標要求上。軍用類，因其使用特殊性與后2類有較大差異。此外，航空、船舶設(shè)備也因其使用特殊性，除了同軍用設(shè)備一樣有較高要求外，還有國際通用的標準規(guī)范?；谑袌錾箱N售的交流穩(wěn)壓電源的使用條件，本文重點說明后2類。

鑒于社會上對EMC問題日益關(guān)注，涉及的專業(yè)與產(chǎn)品很多，IEC已將EMC要求作為IEC的基礎(chǔ)標準來對待。這就是著名的IEC61000系列標準。該標準在國際上已視為與安全標準同等重要的通用標準。其中之一的IEC61000－4《測試技術(shù)》是指導(dǎo)有關(guān)EMC測試的基礎(chǔ)標準。由于EMC技術(shù)是一門復(fù)雜的、涉及多門學(xué)科的、不斷發(fā)展的新技術(shù)，有關(guān)EMC測試項目、要求、方法也在不斷修訂、完善。因此，IEC61000－4中許多項目仍未正式發(fā)布，還處于草案之中。為了便于讀者了解這方面知識，我們對涉及交流穩(wěn)壓電源的項目作一介紹，對于有關(guān)國家標準采用的IEC項目則重點介紹。#p#分頁標題#e#

IEC61000－4，全名為《Electromagnetic Compatibility for Electrical and Electronic Equipment,Part 4:Testing and Measurement Techniques》，即《電氣和電子設(shè)備的電磁兼容性第4部分：測試技術(shù)》。其中列舉11個測試項目。與交流穩(wěn)壓電源標準SJ/T10541－94有關(guān)的項目與要求介紹如下：

IEC61000－4－4：Electrical Fast Transients（Burst） ImmunityTest（電快速瞬變脈沖群），SJ/T10541－94與SJ/T10542－94采用了該標準。該項目的目的在于驗證設(shè)備在承受切換瞬變（感性負載中斷、繼電器觸點跳開等）產(chǎn)生的各種瞬時干擾時的抗干擾性能。其試驗嚴酷度等級（在電源輸入端上的干擾發(fā)生器（50Ω內(nèi)阻）開路輸出試驗電壓）分別為1級，0.5kV；2 級，1kV；3級，2kV；4級4kV。

IEC61000－4－5 Surge Transients ImmunityTest（電涌或浪涌）。該項內(nèi)容暫時處于草案之中。與此相關(guān)的可參考著名的IEC801－5及美國標準IEEE std 587-1980 《IEEE Guide for Surge Voltages in Low－Voltage AC Power Circuits》（IEEE導(dǎo)則：低壓交流電力電路內(nèi)的電涌）。電子行業(yè)標準SJ/T10541－94及SJ/T10542－94引用了該方面的部分內(nèi)容。該項目的目的是驗證設(shè)備在承受由電力切換、雷電產(chǎn)生的高能電涌時的抗干擾性能。其嚴酷度等級的劃分同上，但干擾發(fā)生器的輸出阻抗為2Ω，而前者為50Ω。干擾發(fā)生器輸出分開路電壓波 1.2×50μs（對高阻負載）與短路（放電）電流波8×20μs（對低阻負載）兩類。類似測試要求在許多電工電子產(chǎn)品標準中都已列出。

除此之外，國際上還有采用高頻尖峰噪聲敏感度測試。特別是日本，這項測試很普遍。美國軍用標準MILSTD461、462采用類似項目，但要求使用的噪聲模擬發(fā)生器的功率遠大于前者。國內(nèi)也有類似標準，如GB4859－84中的50kHz～100MHz電源線傳導(dǎo)敏感度測試；GJB151－86，GJB152－86中的CS06項目，噪聲為矩形脈沖波。此外，GB6162－85（參照采用IEC255－4）則采用衰減振蕩波。SJ/T10541－94與SJ/T10542－94建議對這兩種方式任意選擇其中之一。該項目的目的同IEC61000－4－4。矩形脈沖波的特點是快速上升及低重復(fù)率，衰減振蕩波的特點是高幅值、低能量。對含有數(shù)字電路的產(chǎn)品，用矩形脈沖波較能說明對干擾的敏感程度。

電磁干擾方面的項目有工頻諧波限制要求、傳導(dǎo)干擾與輻射干擾限制要求。SJ/Z9029.2－87（等效采用IEC555－2－1982）規(guī)定了設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流限制值要求。對于大功率半導(dǎo)體變流器，GB/T3859.2－93則用對不同變流裝置（按脈波數(shù)）規(guī)定最大功率容量（電源系統(tǒng)短路容量與變流器基波視在功率之比）來限制電流諧波。必須指出，電工、電子產(chǎn)品通過電源線向市電傳導(dǎo)電流諧波問題已被認定是電力污染，而作為市電系統(tǒng) “環(huán)保”對象來處理，這方面的要求將日益強化。

EMC測試結(jié)果的判定，對抗擾度測試與對電磁干擾測試分別采用完全不同的方式。后者采用定量規(guī)定限制值作為合格的門限判定點；前者一般采用定性方法來判定，即按產(chǎn)品在測試中的性能表現(xiàn)分類（以GB/T13926－92為例）：

a類：在產(chǎn)品性能指標規(guī)范內(nèi)（允差度內(nèi)），性能正常；

b類：功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復(fù)；

c類：功能或性能暫時降低或喪失，但需操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位；

d類：因損壞而不可恢復(fù)的功能降低或喪失。

在這4類中，a類作為合格，d類作為不合格是毫無疑義的。對于b類與c類，合格的判定由廠家與用戶根據(jù)具體情況協(xié)商規(guī)定。自然，對此兩類所采取的技術(shù)措施是不同的。似乎抗擾度測試的判定太松，其實是體現(xiàn)了標準的最大自由度原則。因為被測設(shè)備種類繁多，差異大，因此很難為評定合格作出通用定量的規(guī)定。當(dāng)然，對于具體某一類產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)給出確定的評定標準。SJ/T10541　94就體現(xiàn)了這個要求。GB/T3859.1－93中類似規(guī)定了變流器受擾類別，作為合格判定的依據(jù)。該標準定義了3級，即：

F級：性能級，是指該變流器能承受而不降低性能的所有各種電擾動極限值的組合；

T級：跳閘級，是指變流器能承受而不因保護器件動作而中斷運行的所有各種電擾動極限值的組合；可進一步分為兩種情況：干擾過去后能自動重合閘及不能自動重合閘（要用手動等方式）；

D級：損壞級，是指變流器能承受而不造成永久損壞的所有電擾動極限值的組合。

顯然，這里的F級相當(dāng)于a類，D級相當(dāng)于d類，T級則包括b，c類。

對于有抗干擾功能要求的交流穩(wěn)壓電源在SJ/T10541中規(guī)定，除了應(yīng)保證能正常工作外，還應(yīng)在輸出端給負載合適的敏感度門限；規(guī)定疊加在輸出電壓上的干擾殘壓的峰值不應(yīng)大于輸出電壓標稱值的20％。這是該標準遵從標準的目的性原則，充分考慮交流穩(wěn)壓電源與其它電工、電子產(chǎn)品在使用功能要求上具有本質(zhì)的區(qū)別。即前者要為后者服務(wù)，前者也作為后者電源EMI的電力濾波器，目的是為對EMI敏感的設(shè)備提供足夠的EMI安全裕度，提高設(shè)備的抗擾度等級。根據(jù)GB6833.4規(guī)定，電子儀器對電源瞬態(tài)敏感度的要求是：應(yīng)能經(jīng)受標稱源電壓變化量的20％的瞬態(tài)電壓沖擊干擾而不致工作失常。為此，在 SJ/T10541中規(guī)定以這個數(shù)值作為交流穩(wěn)壓電源在接受抗擾度試驗時的輸出允許最高瞬態(tài)電壓值（敏感度門限）。此外，考慮到交流穩(wěn)壓電源要為電子儀器設(shè)備提供合適的交流電壓條件，SJ/T10541還規(guī)定在抗擾度試驗時，交流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對偏差（即輸出效應(yīng)）應(yīng)在其基準條件（公差G）內(nèi)，以此作為是否性能降級的判定依據(jù)。這樣兩者結(jié)合，以科學(xué)、合理、實用、易操作方式，解決了在對交流穩(wěn)壓電源抗擾度性能進行具體考核及合格評定時，無定量指標為依據(jù)的難題。而一般標準則只籠統(tǒng)地以誤動作、性能下降或降級來作為考核及合格評定依據(jù)，顯然，這種定性方法不易操作。