ข้อกำหนดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและวิธีทดสอบสำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่เสถียร
1 แนวคิดพื้นฐาน
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นดัชนีคุณภาพที่สำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ถือได้ว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยเนื้อหาหลัก 2 ส่วน ได้แก่ บรรทัดฐานด้านคุณภาพและตัวบ่งชี้ทางเทคนิค แบบแรกเกี่ยวข้องกับบรรทัดฐานทั่วไป นั่นคือ IEC สากล และมาตรฐานพื้นฐานที่กำหนดขึ้นโดยประเทศจีน หลังคือการควบคุมการทำงานของผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดทางเทคนิค ข้อกำหนดด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความปลอดภัยเป็นมาตรฐานพื้นฐาน ปัจจุบัน EMC ได้สร้างระบบที่สมบูรณ์ตั้งแต่มาตรฐานพื้นฐาน มาตรฐานทั่วไป มาตรฐานครอบครัว และมาตรฐานผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีกฎหมายพิเศษเพื่อการนี้ในระดับสากล ตัวอย่างเช่น สหภาพยุโรปได้กำหนดข้อบังคับโดยกำหนดว่าตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2539 ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต้องได้รับการรับรองคุณสมบัติของการจัดการแรงดันต่ำ (LV Directive) และการจัดการความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC Directive) ก่อนจึงจะจำหน่ายได้ ตลาด. ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มาตรฐานใหม่ของ EMC ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการในประเทศจีน อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ามาตรฐาน IEC EMC ที่เกี่ยวข้องจะยังคงได้รับการอัปเกรดจากเวอร์ชันร่างหรือเวอร์ชันเก่าเป็นเวอร์ชันอย่างเป็นทางการ และมาตรฐาน EMC ระดับชาติที่เกี่ยวข้องจะได้รับการอัปเดตและเผยแพร่อย่างต่อเนื่อง และเวอร์ชันล่าสุดจะเหนือกว่าสำหรับการทดสอบ EMC ที่เกี่ยวข้อง .
สิ่งที่เรียกว่า EMC ถูกกำหนดเป็น GB/T4365-1996 "คำศัพท์เกี่ยวกับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า" เป็น: ความสามารถของอุปกรณ์หรือระบบในการทำงานตามปกติในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยไม่ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอมรับไม่ได้ต่อสิ่งใดก็ตามในสภาพแวดล้อม คำนิยามนี้สรุปได้สามประการ ประการแรก ข้อจำกัดของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีอยู่ทั่วไป แต่สามารถถูกจำกัดโดยมาตรฐานคุณภาพ และความเป็นอันตรายสามารถถูกจำกัดด้วยวิธีการทางเทคนิค ซึ่งหมายความว่าควรกำหนดค่าขีดจำกัดของความเข้มของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งออกไปสำหรับผลิตภัณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่าสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติเหมาะสม ประการที่สองภูมิคุ้มกันของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์ควรสามารถทำงานได้ตามปกติในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยมีความเข้มของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระบุโดยไม่ลดดัชนีประสิทธิภาพ ประการที่สาม การกำหนดมาตรฐานและความเข้ากันได้ของสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ การใช้มาตรการใด ๆ กับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถลดประสิทธิภาพการทำงานของตัวมันเองหรือผลิตภัณฑ์หรือระบบอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดียวกันได้ และจะอยู่ร่วมกันในลักษณะที่ "สงบสุข" ที่เป็นมิตรเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เพื่อลดการรบกวนการนำไฟฟ้า ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อแบบขนานระหว่างสายเฟสของแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์และสายดิน สำหรับอุปกรณ์ความจุของตัวเก็บประจุจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดค่าขีด จำกัด ของมาตรฐานแห่งชาติสำหรับกระแสไฟรั่ว สำหรับระบบจะต้องป้องกันไม่ให้เป็นแหล่งเชื่อมต่อรบกวนระบบและส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบ ดังนั้น การทดสอบ EMC ของผลิตภัณฑ์ควรมีสองด้าน:
(1) ทดสอบความเข้มของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งไปยังโลกภายนอกเพื่อยืนยันว่าเป็นไปตามข้อกำหนดค่าจำกัดที่กำหนดในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องหรือไม่
(2) ดำเนินการทดสอบความไวภายใต้สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าของความเข้มการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระบุ เพื่อยืนยันว่าเป็นไปตามข้อกำหนดภูมิคุ้มกันที่กำหนดไว้ในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องหรือไม่
ทั้งสองด้านนี้ ได้แก่ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการต้านทานต่อสิ่งรบกวนในโครงการทดสอบ EMC ตามลำดับ คำว่า Susceptibili-ty มักใช้ในช่วงหลัง การเกิดขึ้นของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความแรงของแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน วิธีการเชื่อมต่อสัญญาณรบกวน และความไวของอุปกรณ์ต่อสัญญาณรบกวน ดังนั้นข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบสำหรับ EMC ในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องจึงไม่เพียงแบ่งออกเป็นรายการต่างๆ ตามคุณสมบัติและประเภทที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังแบ่งออกเป็นสองประเภทตามวิธีการส่งสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ได้แก่ การรบกวนที่ดำเนินการและการแผ่รังสี การรบกวน. ตัวแรกตรวจจับความเข้มและช่วงความถี่ของฮาร์มอนิกพลังงานความถี่ไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่อุปกรณ์ภายใต้การทดสอบส่งออกไปภายนอกผ่านสายไฟหรือสายสัญญาณ ซึ่งอยู่ในผลกระทบสนามแม่เหล็กใกล้และสนามเหนี่ยวนำของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า อุปกรณ์หลังจะตรวจจับความเข้มและช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนจากคลื่นความถี่วิทยุที่แผ่ออกมาจากอุปกรณ์ที่ทดสอบโดยตรง ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ผลกระทบจากระยะไกลของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นหลัก เป็นที่น่าสังเกตว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประชาคมระหว่างประเทศได้ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับสองด้านของการรบกวนฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟและข้อกำหนดการป้องกันอุปกรณ์ ส่วนแรกเกี่ยวข้องกับข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของโครงข่ายไฟฟ้าสาธารณะ ประการหลังคือการรับประกันความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์หรือระบบ ด้วยเหตุนี้ หลายมาตรฐานจึงแยกข้อกำหนดเนื้อหากระแสฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟและภูมิคุ้มกันเป็นข้อกำหนดทางเทคนิคหลักสองข้อจากโครงการ EMC และแยกเป็นรายการแยกต่างหาก ต้องชี้ให้เห็นว่าสำหรับสังคมสารสนเทศ ความสูญเสียที่เกิดจากการทำงานผิดปกติของอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศมักจะวัดเป็นสกุลเงินได้ยาก ภายใต้สภาวะที่เป็นจริงซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะหลีกเลี่ยงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ การปรับปรุงภูมิคุ้มกันของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษ
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นอกเหนือจากการยืนยันว่าประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ EMC เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานระดับประเทศและอุตสาหกรรมหรือไม่ ในการทดสอบตามปกติของรายการ EMC เฉพาะโดยผู้ผลิต (ตามรายงานวรรณกรรมในประเทศและต่างประเทศ ไม่มีการออกแบบ EMC ที่จริงจังและการทดสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ดำเนินการแล้วและเพียงพอ ยากที่จะผ่านการทดสอบ EMC) และยังสามารถประเมินระดับอิทธิพลของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอกที่มีต่อผลิตภัณฑ์และประสิทธิผลของมาตรการปราบปรามที่เกี่ยวข้อง และค้นหาเหตุผลเฉพาะ (แหล่งที่มาและเส้นทางการดำเนินการ ) ของผลิตภัณฑ์ที่เสียหายจากการทดสอบ EMC เพื่อใช้มาตรการที่เกี่ยวข้อง วัด. ดังนั้น การดำเนินการทดสอบ EMC ในขั้นตอนเริ่มต้นของการออกแบบผลิตภัณฑ์และขั้นสุดท้ายจึงเป็นงานที่ขาดไม่ได้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่จะเข้าสู่เชิงพาณิชย์ จากมุมมองอื่น การทำความเข้าใจประสิทธิภาพ EMC ของผลิตภัณฑ์เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการตรวจสอบสินค้าและการอนุมัติผลิตภัณฑ์จากผู้ใช้ ทั้งหมดนี้จำเป็นต้องมีความเข้าใจในข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของ EMC และความรู้ในการทดสอบ
การทดสอบ EMC ของผลิตภัณฑ์พาวเวอร์ซัพพลายมีข้อกำหนดเฉพาะ ซึ่งกำหนดโดยฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ ประการแรก ผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟจะใช้เป็นอินเทอร์เฟซพลังงานระหว่างแหล่งจ่ายไฟ (โดยทั่วไปคือแหล่งจ่ายไฟหลัก) และโหลดที่ให้บริการ (โดยทั่วไปคืออุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศที่ไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ฟังก์ชันพื้นฐานคือเพื่อให้แน่ใจว่าโหลดที่เชื่อมต่อไม่ได้รับผลกระทบจากตัวประกอบกำลัง ทำงานผิดปกติหรือเสียหายเนื่องจากอิทธิพล ด้วยวิธีนี้ ข้อกำหนดของ EMC สำหรับผลิตภัณฑ์พาวเวอร์ซัพพลายจึงสูงกว่าผลิตภัณฑ์อื่นๆ ตามธรรมชาติ ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือมาตรฐาน EMC ของผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟกำหนดให้เทอร์มินัลแหล่งอินพุตและเทอร์มินัลโหลดเอาต์พุตของผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟควรได้รับการทดสอบสำหรับการรบกวนที่เกิดขึ้นตามลำดับ นอกจากนี้ หากผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟเป็นส่วนสำคัญของงานระบบ (เช่น UPS) และผลิตภัณฑ์จำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์ทั่วไป ผลิตภัณฑ์อาจต้องผ่านการทดสอบ EMC ครั้งที่สอง ครั้งแรกคือการทดสอบลักษณะการทำงานของ EMC ที่ระบุในมาตรฐานของผลิตภัณฑ์ ครั้งที่สองคือดำเนินการทดสอบ EMC อย่างเป็นระบบตามความคิดเห็นของผู้ใช้และระบบที่เป็นของมัน
จากการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหลักเป็นการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สำคัญและเลวร้ายที่สุด ตราบใดที่สามารถแก้ไขการแทรกแซงประเภทนี้ได้ ปัญหาภูมิคุ้มกันก็จะได้รับการแก้ไขโดยพื้นฐาน ดังนั้น บางคนจึงกล่าวว่าลักษณะทางเทคนิคของสังคมสารสนเทศในปัจจุบันคือ "หนึ่งเครื่อง สามชิ้น" นั่นคือ คอมพิวเตอร์และฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และส่วนประกอบไฟฟ้า ด้วยวิธีนี้ แหล่งจ่ายไฟ AC ที่เสถียรเป็นอินเทอร์เฟซพลังงานระหว่างแหล่งจ่ายไฟหลักและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศ ควรมีฟังก์ชันตัวกรองพลังงานที่มีประสิทธิภาพ อย่างน้อยก็ควรมีผลลดทอนและปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ นี่ควรถือเป็นหน้าที่สำคัญของแหล่งจ่ายไฟ AC โดยธรรมชาติแล้ว สำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่เสถียรพร้อมฟังก์ชันป้องกันการรบกวน ไม่ควรปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวนเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มประสิทธิภาพ EMC ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุตและมีความไวต่อ EMI เพื่อให้ได้ EMC* * Margin ที่มากขึ้น ซึ่งเป็นข้อกำหนดด้านการทำงานที่สำคัญของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมแบบป้องกันสัญญาณรบกวนพร้อมฟังก์ชันในการกรองสัญญาณรบกวนให้บริสุทธิ์ นี่เป็นหนึ่งในพื้นฐานสำหรับการรวบรวม SJ/T10541-94 "เงื่อนไขทางเทคนิคทั่วไปสำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่เสถียรแบบป้องกันการรบกวน"
ในทางกลับกัน ข้อกำหนดบางอย่างที่คล้ายกับ EMC ได้สะท้อนให้เห็นในตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์พาวเวอร์ซัพพลาย ตัวอย่างเช่น ผลกระทบของแรงดันแหล่งที่มาของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมและข้อกำหนดเนื้อหาฮาร์มอนิกสัมพัทธ์ทั้งหมดของแรงดันเอาต์พุต นอกจากนี้ รายการ EMC บางอย่างที่ไวต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีกระแสไฟอ่อนเท่านั้น เช่น การรบกวนสนามแม่เหล็กความถี่ป้องกันไฟฟ้าสถิต การปล่อยไฟฟ้าสถิต การรบกวนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่รังสี ฯลฯ อาจส่งผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังสูง ดังนั้น ไม่ได้ระบุไว้ในรายการทดสอบ SJ/T10541-94 ด้วยวิธีนี้ ข้อกำหนด EMC สำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมจะแตกต่างจากข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
2 รายการทดสอบและข้อกำหนดของ EMC
ข้อกำหนดการทดสอบ EMC แบ่งออกเป็น 3 หมวดตามการใช้งานผลิตภัณฑ์ ได้แก่ หมวด ** หมวดการใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ และหมวดการใช้งานในสภาพแวดล้อมพลเรือนและที่อยู่อาศัย รายการทดสอบ ข้อกำหนด และวิธีการของสองรายการหลังค่อนข้างสอดคล้องกัน และความแตกต่างอยู่ที่ข้อกำหนดสำหรับตัวบ่งชี้ หมวดหมู่ ** ค่อนข้างแตกต่างจากสองหมวดหมู่หลังเนื่องจากการใช้งานพิเศษ นอกจากนี้ เนื่องจากความเฉพาะเจาะจงในการใช้งาน อุปกรณ์การบินและการเดินเรือจึงมีความต้องการสูงเช่นเดียวกับยุทโธปกรณ์ทางทหาร และมีมาตรฐานและข้อกำหนดทั่วไปสากล ตามเงื่อนไขการใช้งานของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมที่ขายในท้องตลาด บทความนี้มุ่งเน้นไปที่สองประเภทหลัง
เนื่องจากความสนใจที่เพิ่มขึ้นต่อปัญหา EMC ในสังคม ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิชาชีพและผลิตภัณฑ์จำนวนมาก IEC จึงถือว่าข้อกำหนด EMC เป็นมาตรฐานพื้นฐานของ IEC นี่คือมาตรฐานซีรีส์ IEC61000 ล่าสุด มาตรฐานนี้ได้รับการยอมรับในระดับสากลว่าเป็นมาตรฐานทั่วไปที่มีความสำคัญเทียบเท่ากับมาตรฐานแห่งชาติ หนึ่งในนั้นคือ IEC61000-4 "เทคโนโลยีการทดสอบ" เป็นมาตรฐานพื้นฐานสำหรับแนวทางการทดสอบ EMC เนื่องจากเทคโนโลยี EMC มีความซับซ้อน มีหลายสาขาวิชา และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่อย่างต่อเนื่อง รายการทดสอบ ข้อกำหนด และวิธีการของ EMC ที่เกี่ยวข้องจึงได้รับการแก้ไขและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น หลายรายการใน IEC61000-4 จึงยังไม่ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการและยังคงอยู่ในรูปแบบร่าง เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจความรู้ด้านนี้ได้ง่ายขึ้น เราจะแนะนำโครงการที่เกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ และมุ่งเน้นไปที่โครงการ IEC ที่นำมาใช้โดยมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้อง
