切换式电源供应器之EMC测量.doc

切換式電源供應器之EMC測量 王金標 等 內容標題導覽：｜簡介｜電磁干擾及耐受應的法規｜電磁相容測試場地｜比較測試及校驗｜結論｜ 　 and susceptibility）的測試法規、方法，以提供給切換式電源供應器設計工程師及從事電磁相容（EMC）測試人員，使其具備相關EMC實驗設立及執行程序知識。文中並以康舒科技所設立之電磁相容測試實驗室為實例，並探討733 semi-anechoic chamber與CC Lab之open area test site（OATS）的電磁幅射干擾比較測試方法，進一步求得733 semi-anechoic chamber各頻帶的校正係數，據以輸入頻譜分析儀之控制電腦，使733 semi-anechoic chamber可模擬OATS的電磁幅射干擾測試，縮短切換式電源供應器的設計流程。最後，將以一些切換式電源供應器測試實例，說明各種電磁相容測試方法。 　 電磁相容問題一直是切換式電源供應器設計上的盲點，雖然有許多研究〔1,2〕探討如何配置元件及PCB佈局，以降低電磁干擾的產生，並採用雜訊分離技術，將雜訊分離為共模及差模雜訊，再分別設計電磁干擾濾波器，以抑止切換式電源供應器傳導性干擾〔3〕。上述方法對低頻較為有效，但是應用在一緊密包裝的切換式電源供應器中，效果卻不大，主要原因在於電場與磁場緊密耦合所產生的雜現象，會改變所設計電磁干擾濾波器之特性。 尤其是在一定外觀尺寸下的切換式電源供應器，設計上必須同時考慮電磁干擾及散熱問題〔4〕。實際上，一個切換式電源供應器設計工程師所感興趣的是在上述方法失效後，所必須採用的除錯技術（debug），目前所採用的方法均為經驗法及嘗試法；但為驗證所採取的除錯技巧之有效性，必先對測試的場地及方法做進一步的認識。 電磁相容測試分為電磁干擾及電磁耐受度測試，電磁干擾為由切換式電源供應器所產生的雜訊，經由傳導及幅射干擾其它電子設備。相對地，電磁耐受度為切換式電源供應器接受其它電子設備產生的雜訊，經由傳導及幅射干擾，使得切換式電源供應器受其干擾而不至於失去功能的耐受程度。 一般切換式電源供應器所採用的電磁干擾、傳導性及幅射性耐受度測試的際標準法規，分別為EN55022、EN61000-4-6及EN61000-4-3[5-7]，其對測試的場地、方法及使用設備有詳細規範。但是在一般的切換式電源供應器設計工程師及其學校基礎養成教育上，均著重在切換式電源供應器電路原理及架構，而忽略電磁相容設計的重要性。因此，一個新設計的電子產品，可能因其設計初期未考慮電磁相容設計，使得產品原型無法通過電磁相容測試取得國際認證，而錯失商機。 雖然在〔8〕中對切換式電源供應器的電磁干擾特性、測試方法有詳細說明，但未包含電磁耐受度測試相關資料，為了獲得完整的電磁相容測試知識，使切換式電源供應器設計工程師及一般從事電磁相容測試之人員，對切換式電源供應器的各種電磁相容測試與應用法規有所認識，以彌補學校教育之不足，本文將詳細說明各種電磁干擾及耐受度測試的方法及其法規。文中並以康舒科技所設立的電磁相容容測試實驗室為例，詳細說明各種測試及校驗方法，並探討semi-anechoic chamber與OATS進行的幅射值比較測試，以進一步求得一組各頻帶的校正係數，用以修正semi-anechoic chamber所用頻譜分析儀之測量值，使得可以使用semi-anechoic chamber可模擬OATS的測試結果。 　 切換式電源供應器常用傳導與幅射性干擾測量法規有EN55022、CISPR22及FCC part 15〔8〕，又以其使用場合區分為class A與B兩種，class A係指使用於一般工業應用（industrial area）場合，而class B係為一般家庭使用（residential area）場合。傳導性干擾所測量的頻率範圍由150KHz至30MHz，相對地，幅射性干擾所測量的頻率範圍由30MHz至 1GHz，將上述法規各頻帶之限制值整理如表1所示。 切換式電源供應器內部所產生的電磁干擾雜訊，必須小於其法規之限制值以降低對其它設備之干擾。相對地，切換式電源供應器亦要對外來的電磁干擾雜訊有所免疫力，即電磁耐受度，所用的法規為傳導性EN61000-4-6及幅射性EN61000-4-3耐受度測試，依待測物操作環境，所選用的測試電壓及電場準位如表2所示，傳導及幅射性耐受度測試的頻率範圍分別由150KHz~80Mhz及80MHz~1GHz。 通常切換式電源供應器所採用的測試準位為2，為模擬待測物實際操作環境，在測試時將測試信號加入具有頻率為1KHz及80%振幅調變之正弦波，切換式電源供應器於耐受度測試時，所要觀察的性能指標為其輸出電壓或power good信號，