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變速和工業驅動設計工程師需要了解電磁兼容性 (EMC) 抗擾度和電磁干擾 (EMI)，以及隔離安全要求。你知道你的要求嗎？每個終端設備設計都必須滿足其自身的標準，以確保產品在所需的終端設備類別和環境中合規且安全使用。

國際電工委員會 (IEC) 發布的變速驅動系統的相應終端設備標準是針對 EMC 和 EMI 的 IEC 61800-3 和針對系統安全要求（包括隔離）的 IEC 61800-5-1。IEC 61800-3 標準中規定的 EMC 和 EMI 要求取決于變速驅動器所屬的類別。類別范圍從 C1 到 C4，規定了變速驅動器的最大額定電壓及其可以安裝和使用的環境。驅動器的最大額定電壓可以小于1000V，也可以大于1000V。有兩種環境：

第一種環境是指在由公共電網供電的住宅或辦公樓等家庭場所中使用變速驅動器。第二種環境規定了在由提供 480V、560V 或 690VAC 等三相電壓的專用變壓器供電的工業領域中使用的要求。在這篇博文中，我將重點介紹第 2 類和第 3 類，并引導您觀看相應的培訓視頻系列。

C2類驅動器的額定電壓在1000V以下，適用于第一類環境，但不可插拔，不可移動，由專業人員安裝。3 類驅動器的額定電壓也低于 1000V，但僅限于在第二環境中使用。  

半導體在組件級別有自己特定的 EMC 和隔離標準。一些例子如表 1 所示。

表 1：組件級半導體標準

EMC 抗擾度、EMI 和隔離要求如何適用于工業驅動器，測試結果如何？圖 1 顯示了工業驅動器的簡化架構，劃分為各種子系統，接口和連接器可在機柜外訪問。EMC 抗擾度測試信號，如浪涌、電快速瞬變 (EFT) 或 ESD，應用于每個子系統的接口連接器。具有可訪問接口或連接器的典型子系統包括通信、用戶輸入和輸出 (I/O) 接口、位置反饋接口、電源接口和市電交流電源輸入。

圖1 ：工業驅動中的 EMC 抗擾度測試信號示例

每個接口或端口都必須通過相應的 EMC 抗擾度要求和 EMI 和隔離要求。尤其是以太網 PHY、RS-485 收發器或隔離式柵極驅動器等半導體接口 IC，對通過系統級標準具有重大影響。因此，如表 1 所示，半導體元件級別的 EMC 抗擾度、EMI 或隔離性能成為關鍵的選擇標準。

EMC抗擾度

讓我們來看看 EMC 抗擾度要求和測試方法。IEC 61800-3 規定了 EMC 抗擾度要求，如電壓水平和通過標準，并參考了 IEC 61000-4-x 標準，該標準描述了 ESD、EFT 和浪涌的測試方法和測試設置。第二種環境的 EMC 抗擾度要求較高，而第一種環境的 EMC 抗擾度要求較低。因此，我們專注于第二環境。圖 2 顯示了針對第二環境的 IEC 61800-3 EMC 抗擾度要求的摘錄。 

表2 ：IEC 61800-3 對第二環境的 EMC 抗擾度要求

每個端口都需要通過特定的過壓現象，在 IEC 61000-4-4 等標準中規定了 +/- 2kV 電壓水平下的快速瞬變突發 (EFT)。

我們如何驗證驅動器已通過測試？因此，如表 2 所示的性能驗收標準是驗證終端設備相關 EMC 測試的一個非常重要的因素。

標準 A 規定在 EMC 測試期間或之后不得影響驅動器的性能。

標準 B 規定只有在 EMC 測試期間才可接受暫時的性能下降。在測試 EMC 測試之后，驅動器必須以全性能運行，無需任何人工干預。

標準 C 規定在測試期間功能或性能的暫時損失是可以接受的，并允許手動干預（如電源循環或硬件重置）以充分發揮性能恢復正常操作。

與通常根據標準 C 進行驗證的大多數半導體不同，終端設備必須至少滿足標準 B 或 A，其中 A 指定系統即使在 EMC 事件期間也必須保持指定的性能。對于許多供應商而言，根據 IEC61000-4-4 的快速瞬變突發 (EFT) 抗擾度是證明工業驅動器穩健性的最重要的 EMC 抗擾度測試。這是因為脈沖噪聲通過逆變器 PWM 開關電壓耦合到電纜或印刷電路板對驅動器性能的影響與快速瞬態脈沖 (EFT) 相似。

您如何設計符合 EMC 標準的子系統？TI 工業驅動器參考設計旨在滿足工業驅動器的 EMC 抗擾度要求。例如，絕對位置編碼器的通用數字接口參考設計 為四線和兩線編碼器實現了符合 EMC 標準的 RS-485 接口。參考設計以兩倍的系數通過了所需的測試電壓，從而超出了 IEC 61800-3 的要求。

電磁干擾

IEC 618000-3 還規定了變速驅動器的排放要求，并參考了標準 CISPR 11 A 級和等效的歐洲標準 EN 55011 A 級標準，用于特定的測試設置。CISPR 是 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques 的簡稱。輻射發射是在 30MHz 到 1GHz 的頻帶內測量的。對于IEC61000-3中屬于第2類或第3類的工業設備，電場強度分量準峰值的限值以分貝（微伏每米）為單位，如表3所示。 

表 3：30MHz 至 1000MHz 頻段內的電磁輻射干擾限制（參見 IEC 61800-3，表 15）

的EMI / EMC符合工業溫度雙端口千兆以太網PHY參考設計 是傳遞IEC 61800-3 EMC抗干擾要求及由4.3分貝超過一類EN 55011 / CISPR 11發射的排放要求的設計的一個好例子。