电磁干扰及电磁相容导论课件.ppt

1、0電磁干擾及電磁相容導論電磁干擾及電磁相容導論123 的能量較低，如太陽光、微波及無線電波 的能量較高（約大於12.4 KeV）可將物質游離產生荷電的 正負離子包括粒子輻射（如、中子等)及電磁輻射 (如X-射線、-射線）。其中粒子是氦核帶正電、電子 帶負電；中子、X-射線及-射線則不帶電。4電磁波頻譜電磁波頻譜5電場與磁場電場與磁場 1.由電壓造成 檯燈插上電源但開關是off,此時由電壓產生電場。2.量測單位:伏特/米(V/m)或 仟伏/米(kV/m)1 kV=1000 V3.很容易防護只要外接物體即 可消除(如樹木或建築物)4.電場強度隨著離電源距離的 增加而降低1.由電流流動所造成 檯燈插

2、上電源開關是on,此時流 動的電流產生磁場。2.量測單位:高斯(G,gauss)或 特斯拉(T,tesla)1 milligauss(mG)=0.1 microtesla(T)milli(m):千分之一千分之一 micro():百萬分之一百萬分之一3.不易借由其它物體防護消除4.磁場強度隨著離電源距離的增 加而降低6輻射近場與遠場輻射近場與遠場7為天線輸出功率，為天線輸出功率，單位為單位為 W為量測點與輻射天線間之距離，單位為為量測點與輻射天線間之距離，單位為 m 為輻射天線增益為輻射天線增益(Gain)；偶極性天線，其值約為偶極性天線，其值約為 1.51.6 為磁通密度，單位為為磁通密度，單

3、位為 特斯拉特斯拉(Tesla),1 Tesla=10,000 高斯高斯(Guass,G)為空氣磁化係數，其值為為空氣磁化係數，其值為4*10-7 H/m81.功率密度 Pd=E2/377 W/m2，與電場強度平方成正比 2.功率密度 Pd=377*H2=377*(B/0)2 W/m2，與磁場 強度或磁通密度平方成正比9帶有電流之單一長導線 I r 則距離導線 10 公分之磁通密度為 20 毫高斯(mG)距離導線 1 公尺之磁通密度為 2 毫高斯(mG).10帶有電流之雙長導線，且各導線電流大小相同但方向相反，如一般設備之電源線 I d I r 則距離導線 10 公分之磁通密度為 4.0 毫高

4、斯(mG)距離導線 1 公尺之磁通密度為 0.04 毫高斯(mG)1112a.使用磁性材料(如鐵、鈷、鎳等)屏蔽，將磁場分流或集中在磁性材料中，降低空間磁場強度，達到屏蔽效果b.磁性材料厚度或相對磁化係數(r)愈大，屏蔽效果愈大c.磁性材料厚度相同，半徑愈大，則屏蔽效果愈小d.避免發生磁飽和(Saturation)效應，使r 變小，降低屏蔽效果e.將許多小厚度磁性材料伏窩式(Nesting)組成較大厚度磁性材料，其屏蔽具有相乘效果而非僅相加效果f.非磁性導體(如銅、鋁等，即r1)，並無屏蔽效果13 .仍以磁性材料為主要屏蔽材料.使用非磁性導體作為屏蔽材料，會在導體表面感應電流而形成反向磁場，抵

5、消原先磁場一部份；此反向磁場大小會隨頻率增加而增加，增強屏蔽效果。同時若此屏蔽材料距離低頻磁場源愈遠，屏蔽效果愈大.基本上，低頻率之低波阻抗(Low Wave Impedance)磁場很難使用屏蔽材料來達到屏蔽效果141.使用良好導體材料可得到良好屏蔽效果，但此屏蔽效果會隨頻率增加而降低。同時若此屏蔽材料距離低頻電場源愈遠，屏蔽效果愈小2.基本上，低頻率之高波阻抗(High Wave Impedance)電場很容易使用薄層金屬導電材料來達到良好屏蔽效果151.在玻璃上被覆10-8 m 厚度之導電金屬薄膜(可使光線透過，但對微波具有屏蔽效果)，或在塑膠上被覆10-6 m 厚度之導電金屬薄膜，或使

6、用厚度10-3 m之導電金屬薄板，或金屬網，應可相當容易地達到特定需求之屏蔽效果2.基本上，在一大的頻率(10 KHz10 MHz，頻率集膚效應較小)範圍，其屏蔽效果與頻率無關，約為固定值；同時也與屏蔽材料距離平面輻射電磁場源的大小無關161718 1.某一設備或系統，或很多設備同時運作時，在電磁環境中滿足 其操作性能而不致產生難以承受環境中電磁干擾的能力。2.某一設備或系統在操作過程中，出現不利於其他電子設備或系 統運作功能的訊號，而此訊號是不想要的且是無意義的。3.裝置、設備或系統不會因周圍電磁干擾而產生性能劣化的能力。4.設備或系統之操作性能因電磁干擾而產生不期望的改變。劣化 不表示故障

7、或完全之毀壞。19從電源線跑出從散熱孔跑出從輸入/輸出信號線跑出從儀表板跑出從未作電磁防護的機殼跑出從電源線跑入從散熱孔跑入從輸入/輸出信號線跑入從儀表板跑入從未作電磁防護的機殼跑入20電磁干擾源 電磁傳遞途徑 電磁感受體 1.21 1 輻射波極易從儀器外框之極小不完整細縫(Seam)、接續(Joint)、通風孔、屏蔽不良的控制或顯示面板、輸入/輸出接頭、以及電 纜接線等，洩漏至儀器外面或進入至儀器內部。2.電磁波經由電源線輸入/輸出訊號線、接地線等電路導體傳遞。電磁波經由近場(Near Field)之電容性(電場效應)耦合或電感性 (磁場效應)耦合而傳遞。22232425)26IEC電磁相容

8、相關標準電磁相容相關標準歐體(EN)規範IEC規範 試驗內容EN61000-3-2IEC1000-3-2電源諧波(Harmonic)試驗EN61000-3-3IEC1000-3-3電源電壓浮動及閃爍(Power Flicker)試驗EN61000-4-2IEC1000-4-2靜電放電試驗(Electrostatic Discharge,ESD)EN61000-4-3IEC1000-4-3射頻輻射耐受試驗(Radiated RF)EN61000-4-4IEC1000-4-4電性快速脈衝試驗(Fast transient/burst,EFT)EN61000-4-5IEC1000-4-5雷擊突波耐受

9、試驗(Lighting surge)EN61000-4-6IEC1000-4-6射頻傳導耐受試驗(Conducted RF)EN61000-4-8IEC1000-4-8電源頻率(50/60Hz)磁場耐受試驗EN61000-4-9IEC1000-4-9突波(Surge)磁場耐受試驗EN61000-4-10IEC1000-4-10衰減振盪(Damped oscillatory)磁場耐受試驗EN61000-4-11IEC1000-4-11電源電壓瞬降及瞬斷耐受試驗27IEC電磁相容相關標準電磁相容相關標準EN61000-4-12IEC1000-4-12衰減振盪波耐受試驗EN61000-4-13IEC

10、1000-4-13交流電源輸入的低頻傳導性干擾耐受試驗EN61000-4-14IEC1000-4-14電源電壓變動試驗EN61000-4-16IEC1000-4-16DC150KHz連續傳導性干擾耐受試驗EN61000-4-17IEC1000-4-17直流電源漣波(Ripple)試驗EN61000-4-27IEC1000-4-27三相電源不平衡性耐受試驗EN61000-4-28IEC1000-4-28電源頻率變動試驗282930手機輸出功率手機輸出功率(Power)Power)傳輸距離傳輸距離(Distance)Distance)醫電設備本身電磁屏蔽能力醫電設備本身電磁屏蔽能力3132 警衛巡

11、邏通訊手機(調頻式 2-way radio)最大輸出功率4 W載波頻率403-407 MHz類比式行動電話最大輸出功率0.6 W載波頻率 835 MHz數位行動電話(PCS 1900)最大輸出功率1 W平均輸出功率0.125 W載波頻率1850-1990 MHz 手 機 型 式與手機天線之距 離 電 場 強 度 實 際 量 測 值(V/m)0.1 公尺 40.0 27.0 22.0 0.5 公尺 15.5 9.5 3.5 1.0 公尺 9.0 5.5 2.5 1.5 公尺 8.0 3.5 1.5 2.0 公尺 7.0 1.5 0.5 33343536373839404142A.。B.C.。D.

12、E.43 行動電話行動電話禁止在、具有電磁高敏感性或維持生命用醫療儀器之檢查室(如、等)或治療室(如、等)或病房房間等之內部及其周圍，行動電話必須關機，即使待機(Stand-by)狀態亦不允許。444546電磁場對人體暴露量限制基準電磁場對人體暴露量限制基準47可提供人體生物效應因果關係可提供人體生物效應因果關係之電磁場參數指標之電磁場參數指標.電磁場頻率.功率密度(mW/cm2).組織特定能量吸收比(W/Kg).電場強度最大值(Emax,V/m).電場強度時間微分之最大值(derEmax,V/m/sec).一天暴露電場強度之總劑量平均值或最大值(DexpED,Vh/m).一生暴露電場強度之總

13、劑量平均值或最大值(LexpED,Vh/m).磁場強度最大值(Hmax,A/m).磁場強度時間微分之最大值(derHmax,A/m/sec).一天暴露磁場強度之總劑量平均值或最大值(DexpHD,Ah/m)一生暴露磁場強度之總劑量平均值或最大值(LexpHD,Ah/m)48電源頻率電源頻率(50/60(50/60 Hz)Hz)磁場之人體暴露量限制值基準磁場之人體暴露量限制值基準 磁場限制值 協 會 或 國 家 磁通密度限制值(高斯，G)，均方根值 職 業 人 員一 般 人 員 全 天 5 1 2 小時以內 50 10 國際輻射保護協會 (IRPA/INIRC/WHO)四 肢 250 -連續暴露

14、 50 2 日 本 短時間暴露 100 10 8 小時 18 -蘇 聯 1 小時 75 -英國國家輻射保護局 (NRPB)20 20 美國政府工衛學者協會 (ACGIH)10 -德 國 50 50 澳 洲 同 IRPA 同 IRPA49電源頻率電源頻率(50/60(50/60 Hz)Hz)電場之人體暴露量限制值基準電場之人體暴露量限制值基準 電 場 限 制 值協 會 或 國 家 電 場 強 度 限 制 值(kV/m)，均 方 根 值 職 業 人 員一 般 人 員 全 天 10 5 國 際 輻 射 保 護 協 會 (IRPA/INIRC/WHO)數 小 時 30(1)10(2)(1)暴 露 期

15、間(t)=80/E，E是 以 kV/m 為 單 位 (2)若 僅 數 分 鐘 暴 露，則 可 超 過 10 kV/m，但 須 留 心 避 免 間 接 耦 合 效 應50視訊顯示終端機(VDT)射頻電場與磁場之人體暴露量限制值基準 標準/規定頻率範圍(kHz)電場(V/m)均方根值 磁場(高斯，G)均方根值美國政府工衛學者協會(ACGIH)0 0.1 0.1 4.0 4.0 30.0 25,000 2,500/f(1)625 -0.6/f(1)-IEEE C95.1 3.0100.0 614 2.05瑞典 MPR 標準，1990 0.005 2.0 2.0400.0 25(2)2.5(3)0.0

16、025 0.00025瑞典 TCO 規定0.005 2.0 2.0400.0 10(4)1.0(5)英國(1986)職業人員0.75 50.0 2,000 1.25英國(1986)一般人員0.75 50.0 800 0.05蘇聯(1985)一般人員0.03 0.3 25 -註(1):f 以 kHz 表示 註(2):距離顯示螢幕正前方 50 公分量測 註(3):環繞視訊顯示終端機距離 50 公分量測 註(4):距離顯示螢幕正前方 30 公分量測 註(5):環繞視訊顯示終端機距離 50 公分量測 與距離顯示螢幕正前方 30 公分量測 僅數分鐘暴露，則可超過 10 kV/m，但須留心避免間接耦合效應

17、51射頻電磁場射頻電磁場(100(100 MHzMHz3000 MHz)3000 MHz)功率密度功率密度之人體暴露量限制值基準之人體暴露量限制值基準 1.IEEE C95.1,1991 頻 率 範 圍(MHz)功 率 密 度 限 制 值(mW/cm2)100 300 0.2 300 3,000 f(1)/1500 註(1):f 以 MHz 表示 2.International Commission on Non-Ionizing radiation Protection (ICNIRP),1 19 99 98 8，對一般人員之暴露量限制值基準 頻 率 範 圍(MHz)功 率 密 度 限 制

18、值(mW/cm2)10 400 0.2 400 2,000 f(1)/2000 2,000 300,000 1.0 註(1):f 以 MHz 表示52射頻與微波電磁場特定能量吸收比射頻與微波電磁場特定能量吸收比(Specific Specific Absorption Rate,SAR)Absorption Rate,SAR)之人體暴露量限制值基準之人體暴露量限制值基準 1.ANSI/IEEE C95.1,1991 在非控制環境下，對一立體形狀之 1 公克生體組織，SAR 峰值(Peak)不 得超過 1.6 W/Kg2.ANSI/IEEE C95.1,1991 對一低功率發射裝置，使用於非封閉

19、(Free space)環境下，若其發射 功率小於 0.7 W(900 MHz)，並距離人體 2.5 公分以上，則 SAR 峰值 (Peak)不會超過 1.6 W/Kg 以上3.International No-ionizing Radiation Committee,1988 對一 100 公克生體組織，SAR 峰值(Peak)不得超過 1.0 W/Kg4.International Commission on Non-Ionizing radiation Protection (ICNIRP),1998(1)對職職業業工工作作人人員員全全身身暴暴露露 之 SAR(1)值不得超過 0.4 W/Kg(2)對一一般般人人員員全全身身暴暴露露之 SAR 值不得超過 0.08 W/Kg(3)對職職業業工工作作人人員員局局部部暴暴露露(如頭部)之 SAR(2)值不得超過 10.0 W/Kg(4)對一一般般人人員員局局部部暴暴露露(如頭部)之 SAR 值不得超過 2.0 W/Kg 53