中国赛宝实验室,手机电池充电器 电磁兼容性能要求 及设计注意事项,中国赛宝实验室安全与电磁兼容检测中心： 朱文立 TEL:020-87237655、87237656 FAX:87236171 HTTP:www.ceprei.biz E-Mail:zwlceprei.biz,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 2 / 80,1. 手机电池充电器工作原理、特点及其分类,1.1 手机电池充电器电磁兼容性能现状及原因现状：本次抽查20批次，不合格8批次，4批次属于电磁兼容性能不合格。原因：部分生产企业对产品的电磁兼容性问题认识不足或毫无了解。后果：电磁骚扰不合格的产品工作时会给周围环境带来电磁污染，影响其他电子设备的正常工作，还可能对供电电网的安全运行及人体健康造成不良影响。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 3 / 80,本次抽查电磁兼容性不合格现象表现在：电源端子骚扰电压和辐射骚扰场强不符合GB 9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法中B级限值要求。主要是电源端子骚扰电压过高，或是辐射骚扰场强过大。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 4 / 80,具体原因：企业对产品电磁兼容性的重要性认识不够或对执行标准的错误认识，体现在产品存在技术缺陷； 没有采用电磁骚扰抑制措施或措施不当； 为了节省成本，竟价销售，省却了抑制元器件; 由于电磁兼容（EMC）测试需专用仪器和设施，且价格昂贵，一般企业不具备条件，但又未到具备检测条件的检测机构对产品进行定型测试。以上原因致使产品不能保证满足EMC标准的要求。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 5 / 80,1.2 手机电池充电器类型,大多数手机电池充电器的功能是将市网交流电源或其他供电电源（如汽车上使用的12V直流）转换为低压直流或脉冲直流输出给手机电池进行充电。 根据转换形式一般分为AC/DC转换型和DC/DC转换型； 根据工作方式可分为线性转换型和开关转换型。 对市网交流电源供电的充电器可采用线性转换型和开关转换型两种工作方式； 对直流电源供电充电器只能采用开关转换工作方式。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 6 / 80,1.3 手机电池充电器工作原理,线性转换型一般由工频变压器及相关的整流滤波电路组成，工作原理简单，电路设计成熟，性能比较稳定，电磁干扰也较低，早期的充电器较多采用此种形式。 随着电子技术的发展及开关电源电路的性能成熟和成本的降低，开关转换型充电器逐渐取代线性转换型充电器成为市场的主角。 工作原理:将高压交流直接整流滤波为高压直流（对DC/DC转换型则省略该过程），再将直流通过高频开关电路转换为高频交流，然后通过小型高频开关变压器进行电压变换，再经过整流滤波得到所需的直流。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 7 / 80,1.4 两类充电器性能比较,开关转换型充电器优点： 与线性转换型充电器相比，开关转换型充电器不需要沉重的工频电源变压器，具有体积小、重量轻、效率高、待机功耗低，附加价值高等特点； 不但适用于AC/DC充电器，更是DC/DC充电器的唯一选择。 开关型充电器不但可实现线性型充电器的一般功能，而且比线性型充电器更容易实现高附加值的恒流/恒压充电特性（电池低压时恒流充电，电池接近充满时恢复恒压输出，防止电池过充），且大多数开关型充电器均具备此种特性，而具备此种特性的线性型充电器是不多见的。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 8 / 80,开关转换型充电器不足：开关转换型充电器自身产生的各种电磁骚扰占有很宽的频带和较强的幅度，如果控制不当会通过传导和辐射对周围设备产生电磁干扰，污染电磁环境，成为一个很强的电磁干扰源。 这些干扰随着开关频率的提高、输出功率的增大而明显地增强，对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁。 如何抑制其电磁骚扰，提高产品质量，使之符合有关电磁兼容标准的要求，已成为轻便的开关转换型充电器产品的设计者们面对的首要问题。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 9 / 80,2. 手机电池充电器的电磁兼容性能要求,尽管手机电池充电器产品目前还没有列入3C强制认证产品目录，但国家强制标准是企业生产过程中必须无条件执行的技术规范。 没有列入3C强制认证产品目录只是不要求该产品必须通过3C强制认证才能销售； 市场上销售的产品必须是符合国家强制标准要求的产品，必须接受并通过相应的市场监督抽查和国家强制标准要求。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 10 / 80,目前适用于手机电池充电器的电磁兼容国家强制标准有： GB9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法； GB17625.1-1998低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流16A）。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 11 / 80,由于手机电池充电器一般功率较低，此类产品绝大多数会满足GB17625.1-1998标准的要求，此次监督抽查也未进行该项目测试，所以在这儿就不作多的介绍了。 这里主要介绍手机电池充电器按GB9254-1998测试时的测试项目及标准要求。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 12 / 80,2.1 测试等级,依据标准GB9254-1998，信息技术设备分为A级信息技术设备和B级信息技术设备两类。 A级信息技术设备是指满足A级限值但不满足B级限值要求的那种信息技术设备。 对于这类设备不应限制其销售，但应在其有关的使用说明中包含如下内容的声明：,声明此为A级产品，在生活环境中，该产品可能会造成无线电干扰。在这种情况下，可能需要用户对其干扰采取切实可行的措施。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 13 / 80,B级信息技术设备是指满足B级骚扰限值要求的那种信息技术设备，主要在生活环境中使用。 生活环境是指那种有可能在离相关设备10m远的范围内使用广播和电视接收机的环境。手机电池充电器主要在生活环境中使用，当然属B级信息技术设备的辅助设备； 其无线电骚扰特性按GB9254-1998对B级信息技术设备的限值要求。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 14 / 80,2.2 测试项目,GB9254-1998 标准测试项目有四个： a） 电源端子骚扰电压测量 b） 电信端口的传导共模骚扰电压测量 c） 电信端口的传导共模骚扰电流测量 d） 辐射骚扰场强测量 其中电信端口的传导共模骚扰电压/电流测量对手机电池充电器不适用。下面就电源端子骚扰电压测量和辐射骚扰场强测量分别进行介绍。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 15 / 80,2.3 电源端子骚扰电压,本项目适用于由交流电网供电的信息技术设备的电源端子。反映的是设备通过交流电源端子向供电电网反向注入的骚扰电流的强度。骚扰电压限值见表一。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 16 / 80,2.4 辐射骚扰场强,本项目反映的是信息技术设备及其辅助设备向空间辐射的电磁骚扰的强度。辐射骚扰限值见表二。表二: ITE辐射骚扰场强限值,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 17 / 80,标准中的骚扰限值为10m测试距离的限值。 若在其他测量距离不为10m的替代场地测量，可用下列公式计算出相应的限值：L2(dB)=L1(dB)+20log(d1/d2)。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 18 / 80,2.5 手机电池充电器一般测试条件,如果被测样品由交流电网供电，按国内要求，测试时供电电源为单相交流220V / 50Hz。 按其使用条件或使用说明的要求决定是否接地。 为了保证测试数据的稳定性和可重复性，测试时其输出外接纯阻性负载。 预测试时，在满载和空载之间调整负载阻抗，寻找最大的骚扰发射状态。 最终测试在最大骚扰发射状态下进行。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 19 / 80,一般来说，对线性型充电器和它激式开关型充电器最大骚扰一般出现在其输出电流达到其额定输出电流状态下； 对自激式开关型充电器最大骚扰一般出现在其输出为半载或轻载的状态下。 测试时被测样品及其负载裸露放置或模拟实际使用放置。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 20 / 80,电源端子骚扰电压测试一般在屏蔽室或符合本标准要求的电磁环境的实验室内进行； 辐射骚扰场强测试一般在电波暗室或开阔场进行。线性转换型手机电池充电器电磁干扰很低，一般都符合电磁兼容标准要求，所以在此就不再作详细介绍。 下面分析开关转换型手机电池充电器的骚扰源及其抑制措施。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 21 / 80,3. 开关转换型手机电池充电器的工作原理及电磁骚扰的来源,开关转换型手机电池充电器其核心就是一个小功率开关型转换电源（简称开关电源）。下面的讲解均以开关电源为例进行讲解。 与传统的线性电源相比开关电源具有无可比拟的优点，但开关电源为什么仍然无法完全取代线性电源呢？ 一方面，开关电源的电路复杂程度比线性电源高，调试复杂，生产成本高，限制了在低价位电子产品上的应用； 另一方面，即使经过精心设计，与线性电源相比开关电源仍会产生较强的电磁骚扰，不仅会干扰所供电的设备，而且也会干扰周围的其它电子设备，限制了其应用。 首先，我们就从以下两个方面着手了解开关电源。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 22 / 80,3.1 开关电源的工作原理,开关电源种类很多： 驱动方式：自激式、他激式； 隔离方式：光耦隔离型、变压器隔离型、非隔离型； 变换方式：降压型、升压型，极性反转型、开关电容型、谐振型； 控制方式：脉宽控制方式、磁放大器控制方式等。实际的开关电源种类很多，电路千差万别，但基本结构大同小异，其工作原理框图见图1，实际电路构成可能有部分取舍。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 23 / 80,图1 开关电源原理框图,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 24 / 80,3.1 开关电源的工作原理（续一）,开关电源的核心是一种DC/DC转换器。交流输入电压首先经过一次整流滤波后变成直流，然后送到DC/DC转换器进行转换，对直流输入，则无须一次整流滤波。转换器把直流变成几千至几百千赫的高频矩形波，然后再由二次整流滤波变成所需的直流输出。由取样、误差放大、基准电压、脉冲控制电路构成电压负反馈系统，通过调节逆变器输出矩形波的占空比或重复频率来稳定直流输出。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 25 / 80,3.2 电磁骚扰的产生,由开关电源的工作原理可知，开关电源是利用半导体器件的高速通断的来实现电压变换的，并以开和关的时间比来控制输出电压的高低。 由于通常在20kHz以上的开关频率下工作，所以电源线路内的dv/dt、di/dt很大，产生很大的浪涌电压、浪涌电流和其它各种电磁骚扰。 电磁骚扰不但通过输入、输出电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射。,手机电池充电器电磁兼容性能要求及设计注意事项 26 / 80,3.2 电磁骚扰的产生（续一）,下面我们对开关电源内部的主要骚扰来源及传播途径进行分析。开关电源产生电磁骚扰的因素较多： 其中由整流电路产生的电流高次谐波干扰和电压转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素； 开关脉冲的形成和控制电路中的高频矩形脉冲含有丰富的高次谐波也会产生电磁骚扰。 它们均产生于电源装置的内部。,