GB/T38659.1-2020
电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备
Electromagneticcompatibility—Riskassessment—Part1：Electronicandelectricaldevice
- 中国标准分类号（CCS）L06
- 国际标准分类号（ICS）33.100
- 实施日期2020-10-01
- 文件格式PDF
- 文本页数46页
- 文件大小5.97M
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电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备
国家标准 GB/38659.1一2020 电磁兼容风险评估 第1部分电子电气设备 Electromagneticcompatihility一RRiskassessment Part1:Eleetronicandelectricaldeviee 2020-03-31发布 2020-10-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T38659.1一2020 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 概述 EMC风险评估目的 EMC风险评估机理和模型 6 6.1产品机械架构EMC风险评估机理和理想模型 6.2产品PCB的EMC风险评估机理和理想模型 风险要素影响程度等级与风险分类 产品风险评价单元划分 EMC风险评估程序 18 18 10EMC风险识别 18 10l概述 0.2产品机械架构EMC风险识别 19 0.3产品PCB的EMC风险识别 20 EMC风险分析 1 20 11.1概述 20 1.2产品机械架构EMC风险分析 21 1.3PCB的EMC风险分析 25 12EMC风险评价 32 12.1EMC风险评估工具 32 12.2风险评价单元的EMC风险评估值计算和等级确定 32 12.3整机EMC风险评估值计算 33 整机EMC风险等级确定与结果应用 13 34 风险评估报告要求 14 35 附录A资料性附录)电磁兼容风险评估示例 36 附录B(资料性附录)电路原理图属性划分示例 42 43 参考文献
GB;/T38659.1一2020 前 言 GB/T38659《电磁兼容风险评估》拟分为以下5部分 第1部分:电子电气设备; -第2部分:电子电气系统; 第3部分:电源变换器; -第4部分;设备风险分析方法; 第5部分:系统风险分析方法 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本部分由全国无线电干扰标准化技术委员会(SAC/TC79)提出并归口
本部分起草单位;上海电器科学研究院、广东省珠海市质量计量监督检测所、中认尚动上海)检测 技朴有限公司、汽车工程研究院股份有限公司、上海机器人产业技术研究院有限公司、工业和信息 化部电子第五研究所、上海电器科学研究所(集团)有限公司、上海电器设备检测所有限公司、上海冢唯 认证技术有限公司、电子技术标准化研究院
本部分主要起草人;郑军奇、李军、尹海霞,雷剑梅、,陈濒,朱文立、袁书传、邢琳、叶琼瑜、于超,崔强 朱怡宁
GB;/T38659.1一2020 电磁兼容风险评估 第1部分:电子电气设备 范围 GB/T38659的本部分给出了电子电气设备电磁兼容(EMc)风险评估概述、目的、机理和模型、风 险要素影响程度等级与风险分类、产品风险评价单元划分、EMC风险评估程序、EMC风险识别、EMC 风险分析、EMC风险评价、整机EMC风险等级确定与结果应用、风险评估报告要求
本部分适用于电子电气设备的电磁兼容风险评估
本部分结合产品的机械架构设计电路板设计、应用场所类型等因素,对产品的电磁兼容设计的风 险评估提供指导
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T4365电工术语电磁兼容 GB4943.1一2011信息技术设备安全第1部分;通用要求 GB/T6113.201一2018无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第2-1部分;无线电骚扰 和抗扰度测量方法传导骚扰测量 GB/Z18039.1一2019电磁兼容环境电磁环境的描述和分类 GB/T186552018车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量 方法 GB/T23694风险管理术语 GB/Z37150电磁兼容可靠性风险评估导则 术语和定义 GB/T4365,GB/T23694和GB/Z37150界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 电磁兼容风险eleetromagneticcompatibilityrisk 产品因设计而导致出现电磁兼容问题的概率,在测试环境下为通不过电磁兼容测试的概率
3.2 风险评估值riskasessmentvalue 采用定性和定量方法得到的用来表达风险大小的量值,通常在0~100之间
3.3 电子电气设备eleetronicandeleetriealequipment 采用电子技术制造的依靠电流或电磁场才能正常工作的设备,以及可以产生、传输和测量电流及电 磁场的设备
注1;这些设备的设计交流电压不超过1000V,直流电压不超过1500V
注2按CIsPR的产品分类,如下设备属于电子电气设备;工科医设备,多媒体设备,家用电器设备,汽车电子零部 件等
GB/T38659.1一2020 3.4 共模电流eommon-modecurrent 指定“几何”横截面穿过的两根或多根导线上的电流矢量和
[GB/T6113.2012018,定义3.1.14们 3.5 共模干扰commo-modeinterference 干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的共模电压引起的电磁干扰,方向相同
注1:共模干扰电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位,其干扰电流回路则是在导线 信号线及其回线)与参考物体构成的回路中流动
注2:共模干扰在信号线与参考地之间传输,属于不对称性干扰
3.6 差模干扰dirrerential-modeinterference 作用于信号线和信号回线之间的差模电压引起的电磁干扰,其作用于信号回路时,在信号线及其信 号回线上幅度相等,方向相反
注1:主要由空间电磁场的合感应及共模干扰被不平衡电路转换后形成,这种干扰加载于有用信号上,直接影响 测量与控制的精度
注2:差模干扰在信号线及其回线之间传输,属于对称性干扰
3.7 机械架构architecture 组成电子电气设备的各个部件在产品中的相对位置
3.8 电路原理图electriealeireuitsehematicdiagram -种表达电路连接关系的图
3.9 印制电路板printed-eireuitboard;CB 电子元器件的支撑体,并提供电子元器件电气连接
注由于是采用电子印刷术制作的,故又被称为“印刷”电路板 3.10 接地(参考)平面groundreferenee)plane -块导电平面,其电位用作公共参考电位 3.11 寄生电容parasitieeapacitanee 分布在导线、线圈和机壳等导电体之间以及某些元件之间的非期望分布电容
注;其数值虽小,却是引起共模干扰的重要原因
3.12 高速信号high-speelsignal 对数字信号而言,由信号的边沿速度决定，一般认为信号上升/下降时间小于4倍信号传输时延的 信号
3.13 “脏”信号/电路“dirty”signal/eleetriealeireuit 包含容易被外部干扰注人或产生电磁发射的信号或元器件的信号/电路
注:例如,与输人与输出(I/O)电缆互连并处在滤波电路之前的信号线和元器件;被施加于产品壳体表面的静电放 电(ESD)击穿放电的信号线
GB;/T38659.1一2020 3.14 “干净"信号/电路“eean”signal/eleetriealcireuit 包含既不容易受到干扰也不会产生明显电磁干扰(EM)嗓声的信号或元器件的信号/电路 3.15 特殊信号/电路speeialsignal/eleectriealcireuit 包含因EMC性能而需要特殊处理的信号或元器件的信号或电路 注:分为特殊噪声信号/电路和特殊敏感信号/电路
3.16 噪声信号/电路noisesigmal/eleetriealcireuit 在电磁兼容领域里,包含易产生电磁发射骚扰的信号或元器件的信号/电路 注:例如,时钟信号线、脉冲宽度调制(PwM信号线、晶振等
3.17 敏感信号/电路sensitivesignal/eleetriealeireuit 在电磁兼容领域里,包含易被电磁干扰的信号和元器件的信号/电路
注:例如,低电平的模拟信号线或元器件
3.18 ENC理想模型ENCidealmodel 不产生任何EMc风险的产品设计模型
3.19 “0V”工作地“0”groundplane PCB中用平面来实现工作地布置的导电金属体
3.20 脉冲宽度调制pulsewidthmodulation;,PwM 使用具有调制的高频开关以产生特定波形的一种变换器运行(工作)技术
概述 EMC风险评估旨在为有效的EMC风险应对提供基于物理模型的分析和建议
电子电气设备的 EMC风险评估基于设备的信息证据,分析其潜在的EMC风险
EMC风险与产品测试失败风险相 对应
EMC风险评估的依据是通过分析产品的机械架构和PCB状况,以评估产品EMC设计存在的风 险,并预测通过EMC测试的可能性
电子电气设备的EMC风险评估一般包括两部分内容: 产品的机械架构EMC风险评估 产品PCB的EMC风险评估
按照目标,EMC风险评估可以分为电磁敏感度(EMS)风险评估和EM风险评估
正确使用EMc风险评估方法,可实现以较高的置信度对产品的EMc性能的评价,也可以与EMC 测试结果结合对产品进行综合的EMC评价
产品的设计者或使用者,通过正确的EMC风险评估方法,就可以清楚地发现产品设计在EMC方 面存在的优点、缺陷与风险
给出主要的19个BMC风险要素,可以作为产品的检割,认证实施过程中,判别产品设计变更后是 否需要重新进行EMC测试评估的关键要素
GB/T38659.1一2020 5 EMC风险评估目的 电子电气设备EMC风险评估的主要目的包括: 认识产品设计中EMc风险及其对目标的潜在影响 增进对EMC风险相关要素的理解,以利于风险应对策略的正确选择 识别那些导致EMC风险的主要因素,以及电子电气设备的EMC设计薄弱环节; 帮助确定EMC风险是否可接受,为决策者提供可量化的相关信息; 预测EMC测试的通过率
成功的电子电气设备EMC风险评估依赖于对被评估产品设计信息的充分了解和相关风险要素的 充分理解
6 EMC风险评估机理和模型 6.1产品机械架构EMC风险评估机理和理想模型 6.1.1产品机械架构EMC风险评估机理 产品的EMC风险包括电磁敏感度(EMS)和电磁干扰(EMI)两部分,其中,对于EMS来说,其风险 评估机理在于当产品的某个端口注人同样大小的高频共模电压或同样大小的共模电流时,不同的产品 设计方案,就有不同大小的共模电流流过CB相应的电路结构
机械架构设计中影响这种共模电流大 小的因素即为产品机械架构EMS风险要素
对于EMI,可以看成当产品处于正常工作状态时,由于产品内部的信号传递,导致内部的有用信号 或噪声无意中以共模电流的方式传导到产品中可以成为等效天线的导体形成辐射发射
如果这种无意 中产生的共模电流,在传导骚扰测试时传导到测量设备线性阻抗稳定网络(LISN)时,就产生传导骚扰 测试问题,产品机械架构设计的改变会改变这种电流的传递路径与大小,较好的产品机械架构设计可以 使得这种共模电流最小化,即风险最小,反之则大
机械架构设计中影响EMI电流大小的因素即为产 品机械架构EMI风险要素
从机械架构设计上看,如果产品的设计导致有较大的外部干扰电流流过核心功能电路,则将意味着 该产品的机械架构设计具有较大的EMC抗干扰风险
机械架构EMC风险评估将发现机械架构设计的缺陷和不足,提供EMC风险应对措施,进而指导 机械架构设计或评价产品现有的机械架构设计的方案
6.1.2产品机械架构EMC理想模型 产品EMC理想模型表示一个具有完美EMC设计方案的产品,没有EMC风险存在
产品机械架 构EMC理想模型是一个在架构设计上相关EMC风险要素都能设计完美的方案
图1给出了一种产 品机械架构EMc理想模型,包括产品架构设计中相关信息如,壳体,电缆,滤波器件等
GB;/T38659.1一2020 参考地 说明: 电缆连接器在电路板中的相对位置 屏蔽电缆屏蔽层的搭接; -PCB外部的电源和信号输人端口的滤波和防护; CB板的"oV”工作地与金属壳体之间的互连(存在互连时); 不同PCB板之间的“0V”"工作地的互连(通常通过结构件实现); 产品内部CB互连信号端口的滤波,防护和信号频率; 壳体中各个金属部件之间的搭接(考虑阻抗与缝隙处理)方式 H -进人壳体后的电缆、连接器、PCB可能有)PCB板的“oV”工作地与金属壳体之间的互连及产品金属壳体之 间所组成的回路面积 -壳体接地线
注A~I为产品机械架构EMC风险要素
图1产品机械架构EMC理想模型 6.1.3产品机械架构EMC理想模型中风险要素的要求 产品机械架构EMC理想模型中的风险要素,使其满足理想模型的相关要求如下 A;电缆连接器在电路板中的相对位置 理想模型中,电路板上的电缆的连接位置应放置在一个电路板的同一侧
B;屏蔽电缆屏蔽层的搭接 理想模型中电缆具有屏蔽层,且屏蔽层的连接需要满足的要求是 对于金属外壳产品,电缆屏蔽层应在连接器人口处与产品的金壳体或金属连接器外壳相 连,并做360"搭接; 对于浮地产品,电缆屏蔽层应与PCB中的“0V”地平面做360"搭接
C:PCB外部的电源和信号输人端口的滤波和防护 滤波和防护要求如下 C:EMS相关性理想模型 未进行屏蔽的电缆应进行滤波处理,当电缆端口需要进行浪涌测试时,还需要对端口采取浪涌 防护措施
C;EMI相关性理想模型 存在开关电源等高速信号的端口一定要进行EMI滤波
D.PCB板的“V”工作地与金属壳体(金属板)之间的互连 理想模型中PCB板的“0V”工作地与金属壳体或部件(包括连接器金属壳)之间应该在连接器 附近等电位互连 PCB板的“0V”工作地与金属壳体之间在连接器附近直接等电位互连
GB/T38659.1一2020 不合理的连接点位置将引人更多的共模干扰电流
注1:对于SELV低电压电路)电路,PCB板的“0V”工作地可以与金属壳体之间在连接器附近直接等电位互 连
对于非SEL.V电路,处于安全考虑,PCB板的“0V”工作地不能与金属壳体之间在连接器附近直接 等电位互连,而只能通过Y电容与金属壳体连接
此时,意味着不能满足理想模型的要求
E;不同PCB板之间的“0V”工作地的互连(通常通过结构件实现 理想模型中 PCB板间的互连线应并联等电位金属体,长宽比小于3的金属体可认为等电位金属体; 或PCB板间的互连线,如带有地平面的柔性电路板(FPC). F;产品内部PCB互连信号端口的滤波、防护和信号频率 滤波、防护和信号频率要求如下 F:EMS相关性理想模型中,产品内部PCB互连信号端口的滤波、防护 理想模型中,应对所有互连连接器中的信号进行滤波处理
F EM相关性理想模型中,产品内部PCB互连信号频率 理想模型中,PCB板之间的互连信号中不应该存在时钟信号或PwM信号等高速信号
G;壳体各个金属部件之间的搭接(考虑阻抗与缝隙处理)方式 理想模型中,产品的壳体是一个完美的屏蔽体,为实现完美的屏蔽体,则 屏蔽体各金属表面之间实现有意的搭接，且 屏蔽体中各金属体在互连方向上长宽比都小于5,且; 搭接点的间距或孔缝的最大尺寸不能超过以下两种情况下的最小尺寸 电路最高频率波长的1/100; 15m
注2:有意的搭接是指为EMC目的而特意设计的搭接,如,螺钉连接、焊接、铆接、卡接、采用填充性导电材料 实现的连接等 H.进人壳体后的电缆、连接器,PCB若有),CB板的“0v”工作地与金属壳体之间的互连及 与产品金属壳体之间所组成的回路面积 回路面积示意如图2所示,回路面积越大则寄生电感越大,大的电感将阻扰干扰电流的泄放
理想模型中,回路面积H应趋近于零
图2输入回路(H)与和后续回路(K)之间的耦合 I;壳体接地线 为了让共模干扰(电流)就近流向接地平面,避免共模电流流过产品内部PCB的“0V”工作地平面 或扁平电缆等内部互连电缆
理想模型中壳体与接地平面直接搭接或者使用一个尽可能短而宽的低阻抗导体来连接,最大长宽 比为3:l见GB/T6113.2012018中5.3)
GB;/T38659.1一2020 6.2产品CB的EMC风险评估机理和理想模型 6.2.1产品PCB的EMC风险评估机理 6.2.1.1EMS风险评估机理 干扰电流进人I/O端口及PCB工作地后的干扰原理如图3所示,当同样大小的高频共模干扰电压 同时施加在信号电缆中的信号线和“0V”地线上时,如果不存在接口电路端口上的滤波电容C,那么由 于信号线与“0V"”地线上的负载阻抗不一样(信号线的负载阻抗较高),共模干扰信号将会转变成差模 信号叠加在器件IC1信号端口和“0V”地之间
同时,在信号线上的电流也会很小,而大部分电流会沿 着“0V”地线流动;如果存在接口电路端口上的滤波电容C,信号线上的电流I经过滤波电容后也会流 向“0V”"地线,并与电缆中“0V”地线上的电流I叠加在一起形成I
可见,无论是否存在滤波电容 c,在产品内部,干扰电流大部分都会在“ov”地线上流动
其中C在此完成了产品的第一级滤波,它阻 止了共模向差模的转换及降低了器件Ic，信号端口和地之间的干扰压降,使IC受到保护
可见评估 PCB中所有端口信号线中是否存在滤波及评估PCB中“0V”地阻抗Zv是评估PCB的抗干扰能力的 要素
电容或其他 保护器件 信号 0V 图3干扰电流进入1/0端口及CB工作地后的干扰原理 同时,干扰电流也会因为PCB中印制线之间的寄生电容(串扰,及PCB板中印制线与参考接地板 之间的寄生电容形成回路
如图4所示
电容或其他 寄生电容，串扰 保护器件 信号 0V 寄生电容 千扰源 图4共模干扰电流通过寄生电容传递 可见PCB中印制线之间的寄生电容(串扰),及PCB板中印制线与参考接地板之间的寄生电容的
GB/T38659.1一2020 大小直接影响PCB中电路受到的干扰大小,评估PCB中印制线之间的寄生电容(串扰),及PCB板中印 制线与参考接地板之间的寄生电容的大小也是评估PCB板的抗干扰能力要素之一
6.2.1.2EMI风险评估机理 PCB中高频信号在“0V”地上回流时,也会产生压降
该压降会引起流向外部的共模电流,引起 图5所示的辐射,可见评估PCB中“0V”地阻抗Zy是评估PCB的EM水平的要素
电缆此时相当于双极天线 I/o电缆#1 I/o电缆#2 AV=Zv 信号回流儿e 图5地阻抗引起的辐射 同时,PCB内部的高频信号也会因为PCB中印制线之间的寄生电容(串扰)及PCB板中印制线与 参考接地板之间的寄生电容形成回路,这些回路中存在等效发射天线时,即产生辐射
如图6所示
电容或其他 寄生电容，串扰 保护器件 信号 信号线对 参考地的 寄生电容 注:图中箭头分别代表共模电流的路径
图6寄生电容引起的辐射 可见,PCB中印制线之间的寄生电容(串扰),及PCB板中印制线与参考接地板之间的寄生电容的 大小直接影响PCB对外的辐射大小,有效降低这些寄生电容将有效降低PCB的EM水平,评估PCB 中印制线之间的寄生电容(串扰)及PCB板中印制线与参考接地板之间的寄生电容的大小也是评估 PCB板的EMI水平的要素之一 6.2.2PCB的EMC理想模型 6.2.2.1PC的EMC理想模型总体描述 PCB的EMC理想模型是一种具有完美的EMC设计方案的PCB板,在这种方案下,当共模电流流
GB;/T38659.1一2020 过PCB板时,不会产生对内部电路影响的干扰电平
同时,内部电路在正常传递工作时,也不会引起 EM电流
它是基于6.2.1所述原理上建立的,一块满足EMC理想模型的PCB中,可将印制线,元器 件按图7所示分为5类
这5类印制线、元器件的分类方法可参见产品EMC分析方法与风险评估 技术
左侧视图1 左侧视图2 俯视图 a 主视图 b 剖视图1 剖视图2 注:PCB的EMC理想模型将PCB中的导体分为以下5类区域 -“脏"”信号/电路区域; -滤波,去棚,串扰防止区域 -"干净”信号/电路区域 -特殊信号/电路区域包括内部噪声信号/电路区域、敏感信号/电路区域); -地平面
图7PCB的EMC理想模型构建示意图 PCB为了实现图7所示的理想模型,需要从电路原理图和PCB布局布线(layou)两部分进行
电 路原理图部分的理想模型实现是建立在对电路原理图进行属性划分的基础上
PCB对应的电路原理 图能按图7的要求划分出1、2,3、4、5类区域(其中地平面是一类),并参数正确,则认为电路原理图 EMC设计符合理想模型
其中,被划分的第2类信号和电路就是每一类信号和电路之间在电路原理图 上的处理措施,分别是: “脏”信号线上的滤波，一般介于“脏”信号与干净信号之间
a b)特殊信号线上,包括敏感信号上的滤波和特殊噪声信号上的滤波
敏感信号上的滤波一般介
GB/T38659.1一2020 于敏感信号/电路与干净信号/电路之间;特殊噪声信号上的滤波，一般介于特殊噪声信号/电 路与干净信号/电路之间
除此之外,干净线上的处理和不同隔离地之间的电容跨接也是电路原理图理想模型实现的一部分
PCB布局布线的EMC理想模型的实现是结合电路原理图的属性划分,对每个信号层按照图7所 示,通过以下等措施来实现 PCB完整地平面阻抗最小化; a b) 不同属性的信号线之间无串扰发生 信号层和电源层边缘包地处理以防止边缘效应(降低信号线和电源线与参考地之间的寄生电 c 容)
具体内容见6.2.2.26.2.2.3
6.2.2.2电路原理图部分的EMC理想模型风险要素要求 产品电路原理图EMC风险要素可分为J、K、L、M四类,为了达到理想模型,这四类风险要素的要 求如下 I“脏”信号/电路区域 J;EMS相关性“脏”信号电路区域 理想模型中”脏”信号的区域的要求是,满足表1中EMS相关“脏”信号/电路区域理想模型要求
表1EMS相关性“脏”信号/电路区域理想模型要求 相关项目 要求 类型 电源的正负之间至少具有滤波电容,电容值大于1nF,且当需要浪涌测试时,还需要对 电源 滤波电路形式 应等级的浪涌保护电路" 或满足J;EM相关“脏”信号/电路区域的理想模型的滤波电路 电平 信号电平大于1V 信号的正常工作电平之间存在LC或RC滤波; 信号 滤波电路形式 且滤波电容值在1nF~10nF之间; 且当需要浪涌测试时,还需要对应等级的浪涌保护电路 差分 传输类型 注1滤波电容不能影响信号质量
注2:滤波与防护区域部分是介于“干净”信号/电路区域与“脏”信号/电路区域部分之间的,它用来实现“脏”信 号/电路区域向“干净”信号/电路区域的转变,也是为了保护“干净”信号/电路不受外界干扰的影响,并将 干扰滤除
注3信号线一旦被施加于产品壳体表面的EsD击穿,则认为该信号线为“脏”信号 J;EMI相关性“脏”信号/电路区域 理想模型中“脏”信号的区域的要求是 CB中那些“脏”信号/电路,如果其相连的10电缆为非屏蔽线,那么这些信号至少具有滤波 a 电路,且当存在瞬态发射要求时,对于感性负载的电路还需要瞬态抑制电路 b 同时还需要满足以下两点 1)有开关电源的电源端口采用EMI滤波电路; 2 滤波方案满足表2的要求
10
GB;/T38659.1一2020 表2理想模型中产品电源端口EMI滤波电路 产品类型电源类型 电压 电源0V是否接机壳 滤波模型 参数 c谐振点小于50kH CxLw" 是 共模滤波电路和差模滤波电路LC 否 Cx-lcM-Cy 谐振点小于50kHn 是 LC谐振点小于40kHz Cx-DN 24一6o 共模滤波电路和差模滤波电路1c 否 谐振点小于50kHz Dc 共模滤波电路和差模滤波电路LC 否 60100 谐振点小于20kHz 金属壳体 及带接地 共模滤波电路和差模滤波电路ILC 100~400 否 线的塑料 谐振点小于17kHH 壳体产品 共模滤波电路和差模滤波电路lLC 400 Cx-Lc-Cy 谐振点小于15kHz 共模滤波电路和差模滤波电路Lc 110~220 否 谐振点小于20kHz" 共模滤波电路和差模滤波电路Ic AC 380 否 谐振点小于17kHz 共模滤波电路和差模滤波电路lLC 380 否 谐振点小于15kHa 24 否 C>220nF,LcM>lmH 24一6o 否 >470nF,LcM>5mH DC 否 60100 MF,lcM>l0mH >30mH 100200 AF,I 塑料壳体 ,rCM一 Cx-LcM 浮地产品 >200 AF,Lew>30mH 110~220 否 AF,Lc>10mH AC 380 否 4F,LcM>20mH 否 >380 AF,LcM>30mH 注:AC表示交流电,DC表示直流电
K;特殊敏感信号/电路区域及噪声信号/电路区域 K特殊敏感信号/电路区域 理想模型中这类特殊敏感信号线/电路需要进行滤波处理,滤波电路至少在如下信号线的输人 端口上 高输人阻抗的信号线; a b 低电平模拟信号线 PCB板间互连线中的所有信号
K
特殊噪声信号/电路区域 11
GB/T38659.1一2020 理想模型中,这类特殊噪声信号/电路需要进行特殊处理,特殊处理的措施应满足: a 对数字芯片的任何电源管脚进行去耦 将时钟线、PwM、UVw等特殊噪声信号线的信号上升沿时间,在功能允许的范围内控制 b 到最小并保证信号完整性,防止过冲 此类区域电路同时也是“脏”信号/电路区域的电路时,则此信号连接的电缆需要进行屏敞 处理 其中,去耦通常是PCB中数字电路内部芯片的电源管脚与PCB的电源网络之间的电路;PCB 中PWM功率电路供电电源的电源与地之间(如,开关电源中的储能电容)的电路,去耦是降低 芯片电源噪声的有效方法应满足 a 芯片的每个电源管脚与地之同至少有一个去棚电容,且 b)PwM功率电路供电电源的电源与地之间至少有一个去稠电容,且 去耦电容的大小通常由器件的工作频率决定
当频率大于2MHz,采用0.14F的去耦电 c 容,主频超过20MHz的电路中,采用0.01pF(甚至0.001AF)的去耦电容
L;“干净”信号/电路区域 理想模型中,这类区域电路的要求是元器件中未使用的输人信号线或端子应直接接“0V”地 或通过电阻接“0V”地
M:隔离区域 当隔离器件存在时,理想模型中应有如下处理方式 所有被分割在主电路之外的“0V”地平面需要通过旁路电容接地(接地设备的“0V”地平 a 面接外壳地或系统地;浮地设备的“0V”地平面接主控制电路“0V”工作地),不能有悬空 的地平面
旁路电容值在1lnF10nF
b 隔离的AC/DC或DC'/DC开关电源的初级“0V”"地与次级所有的“0V"地之间需要接 Y 电容
同时还应注意,虽然该Y电容在抑制EM取得很好的效果,但是该电容的存在必 然会导致更多的外界共模电流通过该电容进人变压器次级,尽管如此,没有特殊原因该电 容应保留
6.2.2.3PCB布局布线的EMC理想模型 PCB布局布线的理想模型是通过使其PCB地平面阻抗最小,防止不同属性的信号线之间串扰,降 低信号层和电源层边缘效应(降低信号线和电源线与参考地之间的寄生电容)来实现
PCB布局布线的EMC风险要素包括N,0,P,Q,R,S六类
其中,串扰防止出现在表3所表达的 各类区域的电路之间,它是降低各类电路之间的干扰信号通过寄生参数传递的有效方法
N,OP,Q风险要素的描述如下 N;“脏”“干净”信号/电路区域的串扰防止
;“脏”-特殊信号/电路区域的串扰防止,包括 ;“脏”-敏感信号/电路区域的串扰防止; O:“脏”-噪声信号/电路区域的串扰防止 “干净”信号/电路区域的串扰防止,包括 P:特殊 P:特殊噪声-“干净”信号/电路区域的串扰防止 P“干净”特殊敏感信号/电路区域的串扰防止
特殊敏感-特殊噪声信号/电路区域的串扰防止
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GB;/T38659.1一2020 表3不同区域导体之间的串扰防止要求 区域类型 不需要 不涉及 需要 需要 不涉及 不需要 不涉及 不涉及 需要 不涉及 不需要 需要 需要 不涉及 需要 不需要 注:区域类型见图7
理想模型中,电路原理图与PCB板布局布线的设计需要能完成图7所示的5类区域分类,并在不 同分类区域的导体之间实现按如表3要求的防止串扰处理
如下措施可认为采用了防止串扰的方法 印制线间距离在5mm以上;或 a b 相邻层之间垂直布线;或 带“0V”地平面,并印制线之间插人屏蔽地线,并将屏蔽地线用多个过孔与地平面互连;或 c 印制线在不同层之间有地平面隔开 d R;地平面 R:EMs相关性地平面处理 对PCB进行完整的地平面设计是降低地阻抗的有效措施,在考虑EMS时,PCB布局布线设 计的理想模型中 a 应具有地平面层;且 b)以下几个区域还需要完整的地平面 共模电流的泄放路径上; 2) 有共模电流流过的两个器件的地管脚之间模块电源的地管脚除外); 3)端口上的滤波器电容、旁路电容与壳体互连点之间
完整地平面意味着一块没有任何过孔、开槽、裂缝,且长宽比小于3的PCB铜箔
R:EMI相关性地平面处理 对PCB进行完整的地平面设计降低地阻抗的有效措施,理想模型中 所有信号层与完整平面(地平面或电源平面)相邻;且 a b 电源层与其对应地相邻;且 层厚设置,满足阻抗控制的前提下做到最小;且 c d)以下几个区域还需要完整连接的地平面: 1 特殊噪声信号/电路下方,并对其进行包地处理; 2)端口上的滤波器电容、芯片去耦电容、旁路电容与地之间的互连线
注完整的平面意味着一块没有任何过孔.开槽、裂缝长宽比小于3的B铜箱
因为高速信号的镜像回流特点,层叠设计也认为是地平面设计的一部分,理想模型中层叠排布推荐 采用以下要求;四层PCB板层的层叠排布设计见表4,其中优选方案1,可用方案2 13
GB/T38659.1一2020 表4四层CB板层的层排布方式 方案 层1 层" 层4 层3 G 注1: S -信号;G 地;P -电源
注2:方案1为四层PCB的主选层设置方案,在元件面下有一地平面,关键信号优选布层1
六层PCB板层的层 叠排布设计见表5,其中优选方案2,备用方案1.3 注3:从EMC方面考虑,除非2层板也能设计出较为完整地平面,否则最好采用带有地层和电源层的4层以上 的PCB板
实践证明,4层板与2层板相比4层板能取得高于2层板100%的EMC性能(注意;4层板以 上,并非层数越多越好)
2层板通常地平面很难设计完整
如果使用2层板,那么工程师者要特别注意地 平面的完整性设计
表5六层CB板层的层排布方式 层3 层4 层5 方案 层1 层2 层6 s1 s2 G S3 P S4 G s2 G2 S3 Sy G S1 S2 G2 S3 S:信号层和电源层的边缘处理 EMs相关性信号层和电源层的边缘处理 S1: 落在PCB板边缘的信号印制线或电源线会与PCB板之外的参考地之间形成较大的寄生电 容,造成额外的共模回路
理想模型中这类区域电路的要求是 信号层和电源层在PCB地层边缘布屏蔽地线或大面积铺铜;且 aa b PCB地层边缘的屏蔽地线或铺铜通过间距小于1/20波长过孔与地平面互连;且 特殊敏感信号/电路不要布置在PCB板边缘
EMI相关性信号层和电源层的边缘处理 落在PCB板边缘的信号印制线或电源线会与PCB板之外的参考地之间形成较大的寄生电 容,造成额外的共模回路
理想模型中这类区域电路的要求是 信号层和电源层在PCB边缘的屏蔽地线或铺铜;且 a b)PCB地层边缘的屏蔽地线或铺铜通过间距小于1/20波长过孔与地平面互连;且 时钟信号线,PwM信号线,UVw信号线等周期并高速的特殊噪声信号线不要布置在 c PCB板的地层边缘
风险要素影响程度等级与风险分类 电子电气设备的EMC理想模型中的EMC风险要素共20个,其中机械架构相关的风险要素是 10个,PCB相关的风险要素是10个
按风险要素的影响程度等级进行划分可分类为如下几级 I级;特定条件下不能满足时,一定会导致某项测试失败,风险系数为K;=0.4:; 级;不能满足时,应有其他特定的弥补措施才能避免测试失败,风险系数为K
=0.3; 级:;不能满足时,不一定会导致测试失败,但影响是直接的,而且相对较大,风险系数为K
=0.2 14
GB;/T38659.1一2020 级;不能满足时,不一定会导致测试失败,但影响是间接的,且影响较小,风险系数为K =0.l
EMC风险系数是一个表达风险要素影响程度的归一化量值,也是此类风险要素在产品整机风险评 估值中的权重
按如下类型对风险要素产生的风险效应进行分类,可分为两类 a类;那些产品中无该风险要素相关信息,但认为是最高风险的风险要素; b类:那些产品中无该风险要素相关信息,但认为是最低风险的风险要素
如:屏蔽电缆的屏蔽搭接方式,如产品采用的是非屏蔽电缆,则认为本风险要素为最高风险
不同 PCB板之间的“0V”工作地的互连,如产品只有单一PCB板,则认为本风险要素为最低风险 表6用来描述电子电气设备各EMC风险要素的风险影响程度等级和风险分类
结合风险要素的风险影响程度及12.3中风险评估的公式对每个风险点设定相应的代号
表6产品EMC风险要素等级描述 风险 风险 EMsEMI 风险 要素 影响风险 相关相关风险要素之间的相关性措述 要素 风险要素信息 代号 程度类型 属性 性 性 X 等级 此项风险高时,相关风险要 Xm A;电缆连接器在CB中的相对位置 皿 素C 此项风险高时,相关风险要 B;屏蔽电缆屏蔽层的搭接 素C 电缆为非屏蔽电缆，且信号 为非差分信号时缺失该要 C;EMS相关 素一定要导致EMs测试 C:PCB外部的 失败 电源和信号输 XI1 人端口的滤波 电缆为非屏蔽电缆，且当内 和防护 部电路存在开关型功率电 C2;EMC相关 路时缺失该要素，一定会导 致EM测试失败 机械 架构 D:PCB板的“oV”工作地与金属壳体之间的 此项风险高时,相关PCB中 互连(存在互连时 所有的风险要素 E;不同PCB板之间的“0V”工作地的互连 此项风险高时,相关风险要 b 素F和I 通常通过结构件实现 F;产品内部CB互连信 此项风险高时,相关风险要 F:产品内部 号端口的滤波和防护 素E PCB互连信号 端口的滤波、防 F:产品内部PCB互连 护和信号频率 信号频率 此项风险高时,相关风险要 G,壳体中各个金属部件之间的搭接(考虑阻 素C、D和PCB中所有的风 抗与缝隙处理)方式 险要素 15
GB/T38659.1一2020 表6(续 风险 风险 风险 EMsEMIm 要素 影响风险 要素 风险要素信息 相关相关风险要素之间的相关性描述 代号 程度类型 属性 性 X 等级 H;进人壳体后的电缆、连接器,IPCB(若有) 此项风险高时,相关PCB中 X PCB板的“0V”工作地与金属壳体之间的互 所有的风险要素 连及产品金属壳体之间所组成的回路面积 机械 架构 当rCB中“脏”信号/电路与 !;壳体接地线 内部噪声信号/电路区域重 X a/b 合时,此项等级上升I级 此项风险高时,相关机械架构 处理方式为滤波与防护区 域处理; ，EMs相关性“脏”信 号/电路区域的处理 当电缆为非屏蔽电缆，且信 号为非差分信号时一定要 “脏”信号/电 X8 导致EMs测试失败 路区域 当电缆为非屏蔽电缆,内部 上;EMI相关性“脏”信 电路存在开关型功率电路 原理 号/电路区域的处理 时,若无EMI滤波电路， 图 定会导致EMI测试失败 K，特殊敏感信号/电路 K:特殊敏感信 滤波与防护 区域的处理 号/电路区域及 X 噪声信号/电路 Ke:噪声信号/电路区域 芯片电源端口去合周期 区域 的处理 信号滤被(降低上升沿 X L;“干净”信号/电路区域的处理 M X M:隔离区域的处理 X N;“脏”-干净区域的串扰防止 敏感信号/电路与电缆发生 O;“脏”-敏感信号/电路 串扰时,就是导致EM测试 o;“脏”-特殊信区域的串扰防止 失败 x号/电路区域的 EMI信号源如;晶振或时 PCB 串扰防止 O.;“脏”-噪声信号/电路 钟线与电缆发生串扰时， 布局 区域的串扰防止 就是导致EMI测试失败 布线 P;嗓声-“干净”信号/电 此项风险高时,相关机械架 P:特殊-“干净” 路区域的串扰防止 构所有的风险要素 X 信号/电路区域 “干净”-敏感信号/电 的串扰防止 路区域的串扰防止 16
GB;/T38659.1一2020 表6(续 风险 风险 风险 EMsEMn 要素 影响风险 要素 风险要素信息 相关相关风险要素之间的相关性描述 代号 程度类型 属性 性 性 X 等级 Q:特殊敏感-特殊噪声信号/电路区域的串 此项主要为内部电路的相 扰防止 互干扰 此项风险高时,相关机械架 EMS相关地平面的 构所有的风险要素 R 非金属外壳产品时,没有地 处理 平面一定会导致测试失败 X R:地平面 PCB 非金属外壳产品时,时钟信 布局 Re:EM相关地平面的 号线下方及PWM下方没有 布线 处理 地平面一定会导致EMI测 试失败 S，EMS相关性信号层 此项风险高时,相关机械架 m s;信号层和电 和电源层的边缘处理 构所有的风险要素 源层的边缘 S.:EM1相关性信号层 此项风险高时,相关机械架 处理 川 和电鄙层的边缘处理 构所有的风险要素 8 产品风险评价单元划分 电子电气产品,由于其种类繁多,在评定时可能存在多个同类架构EMC风险要素或多个同类电路 板EMC风险要素,所以在进行整机EMC风险评估之前需对产品整机进行风险评价单元划分
风险评估单元划分的目的是让同种风险要素分配到不同的风险评估单元中
即一个风险评估单元 中,同一类风险要素,最多包含一 划分电子电气设备整机风险评估单元的关键因素是电路板和与此电路板相连的电缆
一根电缆
与这根电缆互连的电路板,这块电路板上的互连排线及产品整机的壳体和接地线为一个相对独立的 单位
通常情况下,产品架构EMC风险要素中的G.1会在一个产品中的每个风险评估单元中出现,而在 整机的风险评估单元划分过程中,电路板,互连排线、壳体,壳体接地线可能会被重复使用
如:一块电 路板中连接多根电缆时,这块电路板会被多根电缆所在的风险评估单元多次使用,又如,产品的壳体会 被产品中每个风险评估单元重复使用 图1所示的产品按单元划分可以分为两个单元,即图8中的a)和b)
17
GB/T38659.1一2020 胞 F -参考地 m参考地 风险评估单元1 风险评估单元2 图8产品的风险评估单元划分 g EMc风险评估程序 根据GB/Z37150,可将EMC风险评估分为如下步骤进行 EMC风险评估识别 a b EMC风险分析; EMC风险评价; c d)风险减缓措施或风险应对 风险评估报告
e 风险评估是由风险识别风险分析和风险评价构成的一个完整过程
通常风险评估活动内嵌于风 险管理过程中,与其他风险管理活动紧密融合并互相推动,电子电气产品EMC风险评估示例参见附 录A
图9是EMC风险评估流程图,表达了整个风险评估过程及风险评估过程中的关键参数描述
风险评估要素1 风险评估要素理 想模型 风险评估要素2 1.类型 风险评估要素3 2.影响程度等级 对比 3.风险要素风险 风 等级 " 冰 4.风险要素风险值 产品信息 指 风险单元 风险评估要素n 风险评价 风险识别 风险分析 图9EMc风险评估流程图 10 EMc风险识别 10.1概述 EMC风险识别是发现,列举和描述EMC风险要素的过程
风险识别的目的是确定可能影响产品系统EMC测试通过目标得以实现的事件或情况
一旦 EMC风险得以识别,应对现有的EMC风险要素在产品上的表现出的措施进行识别
18
GB;/T38659.1一2020 风险识别过程包括对EMC风险源,原因和潜在后果的识别
风险识别方法可能包括: 基于证据的方法,例如EMC检查表法以及对历史数据的评审; 系统性的团队方法,例如一个专家团队遵循系统化的过程,通过一套结构化的提示或问题来识 别风险; 归纳推理技术,例如危险与可操作分析方法(Hazardandoperability,HAZoP)等
无论实际采用哪种技术,关键是在整个EMC风险识别过程中要认识到人的因素和组织因素的重 要性
因此,偏离预期的人为及组织因素也应被纳人风险识别的过程中 电子电气设备的EMC风险识别包括机械架构的EMC风险识别和PCB的EMC风险识别
注，产品机械架构和CB信息描述,是为了提出信息并与理想模型里面列出的对应风险点比对,判定产品设计要求 是否符合理想模型风险点的要求
10.2产品机械架构EMc风险识别 产品的机械架构EMC风险识别是基于已建立的EMC机械架构理想模型上,对产品进行相对应的 识别而进行的
EMC风险识别之前,产品生产者需要给出产品机械架构信息,它可以是产品的具体机 械架构图,配以表格来描述机械架构中产品接地情况、电缆类型及数量、壳体的材料、壳体有无缝隙等 信息
具体列出信息应包括6.1中关于产品机械架构EMC理想模型中所包含所有风险要素(评估点),并 对具体采用方式加以说明
产品机械架构EMC风险要素需要列出关键信息如表7所示
表7产品机械架构ENC风险要素信息表 风险要 风险要 风险要素 风险要素关键信息 素属性 素代号X X 电缆的数量、相对物理位置,电缆类型等 是否存在屏蔽层、屏蔽层的搭接方式、连接器类型如果有)、屏蔽层连接线 B X， Pigtail猪尾巴))长度等 电路形式(差分或非差分),电源和信号类型,滤波和防护电路原理图,元器 件参数等 Xn EMl滤波电路和参数 互连的位置和方式(连接线长度、互连导体类型和尺寸)等 D X 机械架构 X
E 互连的位置和方式(连接线长度、互连导体类型和尺寸)等 互连信号类型、滤波和防护电路原理图,元器参数等 X， F 信号类型(特别关注是否有时钟信号、信号频率等 壳体材料,儿何尺寸,连接点位置和搭接方式等 Xm 塑料壳体表面与产品中电路相关导体的绝缘间距 配合机械架构图给出壳体后的电缆、连接器、PCB(可能有),PCB板的“oV"” H X 工作地与金属壳体之间的互连及产品金属壳体物理位置 接地线儿何尺寸,物理位置等 19
GB/T38659.1一2020 10.3产品PCB的EMC风险识别 产品PCB在进行EMC风险识别之前,产品生产者需要提供PCB的电路原理图以及PCB布局布 线文件,电路中时钟种类和频率,电源的开关频率、PCB层数及堆叠情况、模拟电路电平、数字电路电 平、模拟地与数字地的隔离措施、地的种类等相关信息
风险评估人员首先需要对电路原理图进行属性划分,在属性划分的基础上,列出相关具体的信息 具体列出信息应包括6.2中产品PCBEMC理想模型中所涵盖的风险要素,并对具体采用方式加以说 明
附录B给出了一种电路原理图属性划分的示例
产品PCB的EMC风险要素需要列出关键信息如表8所示
表8PCB的EMC风险要素关键信息表 风险要 风险要 风险要素 风险要素关键信息 素属性 素代号X 是否存在电容,电容值 当电缆为非屏蔽电缆,且信号为非差分信号时,无滤波一定要导致EMS测 试失败 X2 当电缆为非屏蔽电缆,内部电路存在开关型功率电路时,若无EM滤波电 路，一定会导致EM1测试失败; 电路原理图 EM滤被电路形式和参数 KK 滤波与防护电路,电路参数 X8 K 芯片电源端口去合周期信号滤波(降低上升沿 Xe 未用输人管脚处理 M Xn 隔离地之间的处理,电容选型,容值 两种信号线的确认,串扰的处理方式 X0 两种信号线的确认,串扰的处理方式 X 两种信号线的确认,串扰的处理方式 两种信号线的确认,串扰的处理方式 Xe P 两种信号线的确认,串扰的处理方式 X 两种信号线的确认,串扰的处理方式 PCB布局 布线 R 是否有地平面,地平面是否完整,芯片地管脚之间的地完整性 时钟信号线下方及PwM下方有没有地平面,是否连续,地层是否与信号层 R 电源层相邻,层间跑,是否包地处理 信号层边缘是香铺铜,或加屏蔽地线,敏感信号/电路是香有布置在信号层边缘 X 信号层边缘是否铺铜,或加屏蔽地线,时钟线,PwM等高速线是否有布置 在信号层边缘 1 EMC风险分析 11.1概述 EMC风险分析是要增进对风险的理解
它为风险评价,决定风险是否需要应对以及最适当的应对 20
GB;/T38659.1一2020 策略和方法提供信息支持
电子电气设备EMC风险分析是对产品中的每个EMC风险要素相对于理想模型的偏离度,赋予其 -定的风险评估值
EMcC风险分析需要考虑导致风险的原因和风险源、风险事件的正面和负面的后果及其发生的可能 性、影响后果和可能性的因素、不同风险及其风险源的相互关系以及风险的其他特性,还要考虑控制措 施是否存在及其有效性
在某些情况下,EEMC风险可能是一系列事件叠加产生的结果,或者由一些难以识别的特定事件所诱发 适用于电子电气设备EMC风险分析的方法是定性和定量结合的方法,设计者可以得到的每个风 低”“极低”5类,同时,为了利用风险指数法,EMC风险评估专家 ，“中1 险要素的风险等级为"极高"高" 或评估团队还需要对每个风险要素得出的5类等级赋于一定的值,即EMC风险要素的风险评估值
具体EMC风险分析的程序和方法可以参考其他相关标准
1.2产品机械架构EMC风险分析 产品机械架构的EMC风险分析指产品已经识别的EMC风险要素的关键信息,对照产品机械架构 EMC理想模型进行评估分析,并确定每个风险要素风险评估值,其中风险评估值是0100之间的数 值
具体分析方法如下: A;电缆的连接相对位置要求 用表9所述来确定该风险要素的风险评估值
电缆的连接相对位置的风险评估值赋值原则 表9 风险要素风险评估值 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 (0100) 全满足 极低 电缆连接器在PCB的同一侧 低 30 电缆连接器在PCB的同一侧,但距离较远 部分满足 电缆连接器在相邻侧,但距离较近 50 电缆连接器在相邻侧,但距离较远 80 100 不满足 极高 电缆连接器在PB的两侧 不涉及 极低 没有电缆 0 -B屏藏电缆的屏蔽层搭接 用表10所述来确定该风险要索的风险评估值
表10屏蔽电缆的屏蔽层搭接方式的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 全满足 极低 有屏蔽层,并360"搭接或无电缆 30 有屏蔽层,“猪尾巴”长度<1cm或100MH屏蔽效能衰减10% 中 50 部分满足 有屏蔽层,“猪尾巴”长度<3cm或100MH屏蔽效能衰减30% 高 80 有屏蔽层,“猪尾巴”长度<10cm或100MHz屏蔽效能衰减50% 不满足 极高 100 屏蔽层未接地 不涉及 极高 100 电缆未屏蔽
GB/T38659.1一2020 -C:PCB外部的电源和信号输人端口的滤波和防护存在 C.1;PCB外部的信号输人端口的滤波和防护存在 用表11所述来确定该风险要素的风险评估值
表11CB外部信号输入端口的滤波和防护的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 全满足 极低 有滤波和防护需要进行浪涌测试时 特殊电路,端口电路可以没有滤波防护而不受干扰 低 30 影响 部分满足 中 50 无滤波,但有防护,并线缆上套有磁环 80 无滤波,但有防护 不满足 100 无滤波并无防护 极高 不涉及 低 B为“低”/或差分线或无电缆 C.2:PCB外部的开关型功率电源的电源端口滤波 用表12所述来确定该风险要素的风险评估值
表12PCB外部的开关型功率电源的电源端口滤波的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 有EMI滤波 极低 全满足 30 低 无分值 中 50 部分满足 只有单个滤波器件,如只有电容或电感/磁环 高 80 无分值 100 不满足 极高 无EM滤波 极低 不涉及 无开关电源或电池供电或B为“低” -D:PCB板的“oV”工作地与金属壳体之间的互连 用表13所述来确定该风险要素的风险评估值
表13PCB板的“0V”工作地与金属壳体之间的互连风险要素的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险等级 风险类型 满足度 赋值依据 估值 /o连接器淄口处工作地等电位接机壳地 全满足 极低 I/O连接器端口工作地与机壳地通过电容连接或I 30 o连接器端口工作地接机壳地不能实现等电位连接 部分满足 中 50 工作地未接机壳地 远离I/O连接器端口工作地与壳体直接互连,根据 80 高 远离1/0连接器的程度得分,电容连接时,减10分 22
GB;/T38659.1一2020 表13(续 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 在1/0连接器另一侧时直接将工作地与机壳互连 不满足 极高 100 电容连接时减10分 不涉及 极高 非金属壳体或无大于PCB尺寸的金属板 l00 -E:不同PCB板之间的“0V”工作地的互连(通常通过结构件实现 用表14所述来确定该风险要素的风险评估值
表14不同rCB板之间的“0v”工作地的互连的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 有结构件或地平面在PCB板间作等电位互连或 全满足 极低 PCB板件互连无信号线,只有电源如模块电源与 PCB板间的互连) 有信号互连,也有结构件在PCB板间作等电位互. 低 30 连,但结构件距离CB板间互连线距离的最大值在 5mm以上 有信号互连，但是无法实现等电位(如,粗导线互 中 50 部分满足 连,但长度小于10cm较短,或扁平柱状导体互连 5<长宽比<10 有结构件互连,但是无法实现等电位(如,粗导线互 80 连,但长度大于10cm,或扁平,柱状导体互连,长宽 高 比>10 不满足 极高 有信号互连,但无结构件互连 l00 不涉及 极低 无CB板间互连,如单个CB产品 -F:产品内部PCB互连信号端口的滤波、防护和信号频率 F;产品内部PCB互连信号端口的滤波和防护 用表15所述来确定该风险要素的风险评估值
表15产品内部PCB互连信号端口的滤波和防护的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估催 极低 全满足 有滤波与防护 30 无分值 中 50 部分满足 只有滤波或防护 高 80 无分值 不满足 极高 100 无滤波与防护 E为“低” 不涉及 23
GB/T38659.1一2020 F;PCB间的互连信号频率 用表16所述来确定该风险要素的风险评估值
表16PCB间的信号互连信号频率的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 全满足 极低 无时钟/PwM信号 有频率较低且幅度较低的周期信号,时钟信号频率 30 在1MHz以下
或PwM信号电压幅度在12V以 下,且频率小于100kHZ 有频率较低且幅度较低的周期信号,时钟信号频率 部分满足 5MH之间
或PwM信号电压幅度 中 50 在1MHz 在12V以下,但频率大于100kHZ 有时钟/pwM信号，时钟信号频率在5MH一 80 0MHta之间,或PwM信号电压幅度在12 V20V 高 之间 有时钟/PwM信号,时钟信号频率在10MHa以 不满足 极高 100 上,或PwM信号电压幅度在20V以上 不涉及 极低 E为“低” G ;壳体各个金属部件之间的搭接(考虑搭接方式与缝隙处理)方式 用表17所述来确定该风险要素的风险评估值
表17壳体各个金属部件之间的搭接方式的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 全满足 极低 理想模型中每个要求条款都满足 低 30 全符合理想模型中两条条款 部分满足 中 50 符合理想模型中一条条款 高 80 部分符合理想模型中一条条款 所有理想模型中的要求条款都不满足，如,组成壳 不满足 极高 100 体的金属部件之间相互不导通 不涉及 极高 无金属外壳 100 注，产品的机械架构(包括塑料连接器)设计需防止EsD直接放电至信号导体,如,ESD空气放电是通过绝缘击 穿放电造成的击穿过程中,ESD会通过各种途径自动找到设备的最近放电点,形成特定的空气放电
因此
对于非金属外壳的产品,首先考虑产品的可接触绝缘表面与产品内部的任何金属体之间具有足够的绝缘强 度,足够绝缘强度可通过两者之间的足够爬电距离和空气间隙来实现(爬电距离和空气间隙见GB 4943.1 201l)
产品的理想模型中,产品的可接触绝缘表面与产品内部电路的任何金属体之间要具有大于每1kV 空气放电测试电压就有1mm的爬电距离和空气间闪腺的距离，如sV的空气放电测试电压,就要有s mm以 上的爬电距离和空气间隙
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GB;/T38659.1一2020 -H;进人壳体后的电缆、连接器,PCB(如有)、PCB板的“0V”工作地与金属壳体之间的互连及 与产品金属壳体之间所组成的回路面积 用表18所述来确定该风险要素的风险评估值
表18进入壳体后的电缆、连接器、PCB如有,PCB板的“0V”工作地与金属壳体之间的互连及 产品金属壳体之间所组成的回路面积的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 极低 全满足 环路面积等于零 30 环路面积<30em 中 50 部分满足 30em'<环路面积60cm' 高 80 60cnm<环路面积<100cnm 不满足 极高 100 环路面积>100cm' 极高 100 无金属壳或无大于PCB板的金属体 不涉及 I:系统接地线
用表19所述来确定该风险要素的风险评估值
安规意义上的黄绿E接地线,不符合EMC的要求,因为其在高频下阻抗较大,寄生电感约 0nH/em 表19系统接地线的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 风险等级 赋值依据 满足度 估值 全满足 极低 接地线采用长宽比小于3的低阻抗金属条接地 30 长宽比大于3,且接地线长度<3cm 中 50 部分满足 长宽比大于3,且3em<接地线长度<6em 高 80 长宽比大于3,且6cm<接地线长度10cm 长宽比大于3,且接地线长度>大于10cm 不满足 极高 100 不涉及 极高 100 无壳体接地线或D为"高” 11.3CB的EMC风险分析 11.3.1电路原理图设计的EMc风险分析 电路原理图设计的EMC风险分析根据电路原理图设计已经识别的EMC风险要素的关键信息,按 电路原理图设计的EMC理想模型进行评估分析,并确定每个风险要素的风险评估值,其中风险评估值 是0100之间的数值
具体分析方法如下: J;“脏”信号/电路区域 J:EMS相关性“脏”信号/电路区域 用表20所述来确定该风险要素的风险评估值
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GB/T38659.1一2020 表20EMIS相关性“脏"信号/电路区域的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 满足度 风险等级 赋值依据 估值 全满足 极低 满足理想模型中所有要求 30 低 部分满足 中 50 根据表21确定风险评估值 高 8o 不满足 极高 100 不满足理想模型中所有要求 极低 机械架构B为“低”或无电缆 不涉及 表21端口滤波与防护方案的风险评估值赋值原则 风险要 端口 要求项目 权重 素风险 赋值依据 评估值 电源的正负之间至少具有滤波电容;电容值大于1nF,还有对应等级的浪 涌保护电路; 或满足J:EMI相关“脏”信号/电路区域的理想模型的滤波电路 电源的正负之间至少具有滤波电容,电容值小于lnF;还有对应等级的浪 涌保护电路; 20 根据电路的内容在10或20中取值; 当存在一些对浪涌或干扰具有抑制效果的器件(如电阻)可加10o 滤波和浪 电源的正负之间至少具有滤波电容,电容值大于1nF,但无浪涌保护电路; 电源 涌防护电 90 40 根据电路的内容在30或20中取值; 路形式 当存在一些对浪涌或干扰具有抑制效果的器件(如电阻)可加10 电源的正负之间至少具有滤波电容,但电容值小于1nF,但无浪涌保护 电路; 80 根据电路的内容在5080中取值; 当存在一些对浪涌或干扰具有抑制效果的器件(如电阻)可加10 电源的正负之间无滤波器件也无浪涌保护电路,但存在一些对浪涌或干扰 90 具有抑制效果的器件,如电阻 V 电平大于1 00mV<电平<！ mV<电平<1o0mV 10 10m 信号 电平 30 l5 1mV<电平<10mV 20 100V<电平<1mV 25 10AV<电平<100AV 30 1AV<电平<10AV 26
GB;/T38659.1一2020 表21(续 风险要 端口要求项目 素风险 赋值依据 权重 评估值 采用lC或RC滤波且电容值在1nF10nF之间 1o 采用1C或RC滤波,且电容值在100pF~1nF之间或10nF100nF 15 采用IC或RC滤波,电容值大于100pF或大于100nF 15 未采用LC或RC滤波,只有L或R或C且电容值在1nF~10nF之间 滤波电路 30 形式 未采用LC或RC滤波,只有L或R或C且电容值在100pF1nF之间或 信号 20 10nF~100nF 未采用IC或Rc滤波，只有1或R或c且电容值大于100pF或大于 30 100nF 差分;0 传输类型 30 30 非差分;30 J;EM1相关性“脏”信号/电路区域， 用表22所述来确定该风险要素的风险评估值
表22EM相关性“脏”信号/电路区域的风险评估值赋值原则 风险要素风险评 风险类型 风险等级 满足度 赋值依据 估值 全满足 极低 满足理想模型中所有要求 低 30 滤波电路略微偏离表2的要求 部分满足 滤被电路偏离表2的要求 50 中 80 滤波电路偏离表2的要求较大 极高 不满足 l00 不满足理想模型中所有要求或无滤波电路 不涉及 极低 机械架构B为“低”或无电缆 0 K:特殊信号/电路区域 K;特殊敏感信号/电路区域 用表23所述来确定该风险要素的风险评估值
表23敏感信号/电路区域电路的风险评估值赋值原则 风险类型 满足度 风险等级风险要素风险评估值 赋值依据 全满足 满足理想模型中的所有条款 极低 低 30 符合理想模型中两条条款 部分满足 中 50 符合理想模型中一条条款 高 80 部分符合理想模型中一条条款 27
电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备GB/T38659.1-2020
随着科技的不断发展，电子电气设备在日常生活和工作中得到了广泛的应用。同时，电子电气设备所产生的电磁辐射也给人们的生活和健康带来了潜在的风险。因此，对于电子电气设备的电磁兼容性进行评估和管理显得尤为重要。
电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备GB/T38659.1-2020
为了规范电子电气设备的电磁兼容性评估，国家标准化管理委员会发布了《电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备GB/T38659.1-2020》标准。该标准规定了对于电子电气设备的电磁兼容性进行评估所需要的基本要求、试验方法和评估指南等内容。
根据该标准，电磁兼容性风险评估应当包括以下步骤：
- 确定电磁环境
- 制定电磁兼容性方案
- 实施电磁兼容性方案
- 评估电磁兼容性风险
在确定电磁环境时，应当考虑周围电子电气设备的数量、类型、工作状态、地理位置等因素。制定电磁兼容性方案是为了保证电子电气设备在特定的电磁环境下能够正常工作且不会对周围电子电气设备造成干扰。实施电磁兼容性方案包括对电子电气设备进行测试验证，以确保其能够满足制定的电磁兼容性方案。最后，评估电磁兼容性风险是为了确定电子电气设备在特定的电磁环境下可能面临的风险和挑战，并采取相应的措施来降低风险。
结语
总之，电磁兼容性评估对于保障电子电气设备的安全和稳定运行具有重要意义。《电磁兼容风险评估第1部分：电子电气设备GB/T38659.1-2020》标准的发布将有助于规范电子电气设备的电磁兼容性评估工作，提高电子电气设备的可靠性和安全性。
