摘要 — 诸如老化和热应力等环境因素会严重影响集成电路 (IC) 的电磁兼容性行为。工业中可以使用标准化的 IC 传导发射模型 (ICEM-CE) 和 IC 传导抗扰模型 (ICIM-CI) 来预测 IC 和印刷电路板级别的电磁行为。然而,这些模型没有考虑到老化和极端温度变化的影响。在本文中,使用采用绝缘体上硅技术设计的定制 IC,其中包含多个独立的模拟模块,通过测量和晶体管级模拟来表征老化和温度对传导发射和抗扰的影响。执行高加速温度和湿度应力测试 (HAST) 来评估老化及其对 IC 参数的影响。结果表明,无源分布网络仅受热应力的影响,而不会受到 HAST 老化的影响。后者主要影响 IC 中的有源元件,并通过固有的永久性退化机制降低传导发射和抗扰度水平。此外,热应力主要导致晶体管特性(如阈值电压和有效迁移率)发生漂移,从而影响传导发射和抗扰度水平并导致软故障。从测量和模拟中收集的所有漂移/公差都经过了表征,以便可以将它们纳入 ICEM-CE 和 ICIM-CI 标准的未来版本中。
在适用的情况下,应对 CBS 执行以下发射测量: (a) 未纳入 CBS 的相关辅助设备的辐射发射应按照 CISPR 32 第 5 节和表 A.4 和 A.5 中定义的 B 类要求进行测量;或 EN 301 489-1 第 8.2 节; (b) CBS 直流电源端口的传导发射应按照 EN 301 489-1 第 8.3 节定义的限值进行测量; (c) 对于带有专用交流/直流电源转换器的 CBS,交流电源端口的传导发射应按照 CISPR 32 第 5 节和表 A.10 中定义的 B 类要求进行测量;或 EN 301 489-1 第 8.4 节。带有直流电源端口并由专用交流/直流电源转换器供电的设备定义为交流电源供电设备(CISPR 32 第 3.1.1 节); (d) 对于电流谐波发射,应适用 IEC/EN 61000-3-2 或 IEC/EN 61000- 3-12 的测试方法和限值; (e) 对于电压波动(闪烁),应适用 IEC/EN 61000-3-3 或 IEC/EN 61000- 3-11 的测试方法和限值;以及 (f) CBS 有线网络端口的传导发射应按照 CISPR 32 表 A.12 中定义的 B 类要求进行测量;或者 EN 301 489-1 中§8.7。 4.2.1.2 EMS 或抗扰度测试 可以根据 CISPR 35 或 EN 301 489-1 中§9 定义的要求对 CBS 进行以下抗扰度测试(如适用): (a) 设备外壳处的 RF 电磁场(80 MHz 至 6 GHz); (b) 设备外壳的静电放电; (c) 交流主电源端口以及电缆长度超过 3 米的信号端口、有线端口、控制端口和直流电源端口的快速瞬变(共模);
发射测试、抗扰度测试 - 仅限“传导发射测量、辐射发射测量、谐波电流发射和闪烁测量、ESD 抗扰度测试、辐射射频抗扰度测试、电快速瞬变/突发抗扰度测试、浪涌抗扰度测试、对射频场感应的传导干扰的抗扰度、工频磁场抗扰度测试、电压骤降、短时中断和电压变化抗扰度测试”
根据适用的 SFS-EN IEC 61851-21-2:2021:en、通用 IEC、CISPR EMC 标准对设备进行了基本的预合规 EMC 测试,以评估辐射和传导发射、静电放电 (ESD) 抗扰度和 EMC 扫描。由于时间限制,尽管现场有所需的设备,但未进行其余的一般发射和抗扰度测试,例如电快速瞬变 (EFT) 和电压浪涌。虽然测试设置与标准要求不完全一致,但在产品开发的初始阶段,它仍然足以评估电动汽车充电站的发射和抗扰度。
警告:本电气设备符合 IEC60601-1-2 标准,需要特别注意电磁兼容性 (EMC),并且需要根据 EMC 信息进行安装和投入使用。由于电磁兼容性不足,用户不太可能遇到产品问题。但是,便携式和移动式 RF 通信设备可能会影响医疗电气设备。当产品连接到本地主电源时,我们建议使用电磁屏蔽和类似的预防措施,以避免传导发射。安装前,请确保环境中不存在可能受到电磁干扰不利影响的现有设备。如果怀疑设备受到电磁干扰,则应停止使用该设备。
EMI 滤波器和辐射发射 EMI 滤波器通常设计用于衰减 150 kHz 至 30 MHz 频率范围内的噪声和干扰信号,因为这是大多数合规标准关注的范围。话虽如此,军用标准和一些其他行业标准将其范围扩展至 10 kHz 或以下。在这种情况下,您需要仔细考虑滤波器的选择。虽然 30MHz 通常被认为是业界认为传导发射转变为辐射发射的频率,但情况并非总是如此,您可能需要一个滤波器来衰减 30MHz 以上的噪声。也有专门的滤波器可以衰减到 GHz 范围。EMI 滤波器通常提供较大的衰减频率范围,可帮助满足各种标准并保护您的设备免受作业现场不可预见的噪声的影响。
医疗系统中的隔离 为确保医疗电子系统不受局部场和其他现象的干扰,隔离器要按照多项 IEC-61000 标准进行安全测试,使用 IEC 60601-1-2 规定的测试限值,如表 2 所示。例如,静电放电 (ESD) 按照 IEC 61000-4-2 进行测试,并使用 IEC 60101-1-2 规定的测试限值。射频发射和电源线扰动使用 CISPR11 测试方法(汽车规范 J1750 的一个子集)中的方法来测试。(CISPR 未指定测试限值 - 它只是一种测试方法标准。发射和电源线敏感度的限值在 IEC 60601-1-2 中指定)。通过这些测试的标准非常严格。系统不能出现任何组件故障、参数变化、配置错误或误报。除了外部场免疫之外,被测系统本身不能产生显著的辐射或传导发射。
为遵守旨在限制传导发射水平的 EMC 法规,需要在开关调节器和主输入源之间插入低通 EMI 滤波器。图 3-1 显示了千瓦级并网应用中单相(三线)和三相(四线)系统的典型滤波器布置。L、N 和 PE 分别指火线、中性线和保护接地端子。如图所示,多级滤波器提供高滚降,常用于高功率交流线路应用,在这种应用中,CM 噪声通常比差模 (DM) 噪声更难缓解。虽然图 3-1 省略了用于浪涌脉冲保护和电阻放电的组件,但该原理图确实包含与输入电源串联的线路阻抗稳定网络 (LISN),以便测量总 EMI,包括 DM 和 CM 传播分量。
医疗系统中的隔离 为确保医疗电子系统不受局部场和其他现象的干扰,隔离器根据一系列 IEC-61000 标准进行安全测试,测试使用 IEC 60601-1-2 规定的测试限值,如表 2 所示。例如,静电放电 (ESD) 根据 IEC 61000-4-2 进行测试,并使用 IEC 60101-1-2 规定的测试限值。使用 CISPR11 测试方法(汽车规范 J1750 的一个子集)中的方法来测试射频发射和电源线扰动。(CISPR 未指定测试限值 - 它只是一种测试方法标准。IEC 60601-1-2 中规定了发射和电源线敏感度的限值)。通过这些测试的标准非常严格。系统不能出现任何组件故障、参数变化、配置错误或误报。除了外部场免疫力外,被测系统本身不能产生显著的辐射或传导发射。表 2。IEC 60601-1-2 免疫力要求