家用電器電磁兼容標準化現狀及展望

范凌云 喬志偉

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

引言

電磁兼容是研究在同一電磁環境下，各類用電設備可以正常工作，不互相干擾的一門科學。因為任何電氣與電子設備在運行中都可能通過空間或電源線、信號線等發射電磁雜波，并對同電磁環境中的其他電子設備造成電磁騷擾。隨著《中國制造2025》和“十三五”規劃、“十四五”規劃的發布，我國對家用電器的發展提出了更高的要求，未來的家用電器無論在數量上還是在智能化程度上都有不同程度的提升，其技術標準也要同步發展，因此有必要對家用電器EMC標準進行系統性介紹，對今后的EMC標準化工作也大有裨益。

1 家用電器對電磁兼容標準的需求

家用電器是我國一大支柱產業，發展歷程漫長、范圍廣、跨度大。其技術發展歷程可概括為以下5個階段：

1）1949年到1979年。這一階段的產品主要是“老三大件”，是電視機橫行的時代。這一階段我國企業競爭意識不足，市場缺乏引導能力，商品的供給低于市場的需求。產品生產速度慢，設計風格變化不大。在這個階段我國的第一臺冰箱、第一臺彩電、第一臺洗衣機、第一臺空調陸續誕生，為今后家電百花齊放的時代拉開了序幕。

2）1979年到1989年。這一時期國家綜合實力顯著增強，與國際上先進的技術接觸后中國家電業進步顯著，家電產品設計和生產技術的快速發展，企業開始引入冰箱、洗衣機、空調中的關鍵技術，市場導向逐步發揮應有的作用，標準質量意識開始萌芽。但這一階段依然是大型家電的時代，冰箱、洗衣機、空調縱向發展，小家電進入起步階段。

3）1989年到2000年。這一階段大家電已經較為普及，進入了小家電配置的時代。產品質量和企業發展都取得了良好的進展，抽油煙機、電飯煲、微波爐等電器進入普通家庭，國際品牌開始進入小家電領域，家電企業受到市場的洗禮，在產品升級需求壓力的推動下家電行業進入了一個新的調整時期。

4）2000年到2010年。這一階段家電的競爭進入了增量時期，房地產的發展對家電產生大量紅利，中國內小家電品牌的種類和數量有了長足的進步，家電行業的規模快速而穩定的增長。其中小巧精致小家電產品越來越受歡迎，曾經火爆一時的MP3、MP4都是小家電的代表產品之一，但是這一階段小家電的黑科技并不多，而且質量也不高。

5）2010年至今。這一階段我國家電的規模越來越大，產品出口到了許多國家與地區，邁向了全世界。隨著互聯網產業的爆發，傳統的家電已經不能夠完全滿足市場的需求，隨之而來的是智能家電的誕生。這一階段企業把焦點放在了品控和個性化，并結合了WiFi、語音、人工智能算法，萬物互聯的時代近在眼前。

縱觀家電的發展可以看到家電的種類越來越多，而且產品設計越來越復雜，從簡單的晶體管時代到一個家電產品中可能內置了無數傳感器、元器件、控制部件及通訊模塊，加上在日益復雜的電磁環境中工作，可見在EMC方面面臨嚴峻的挑戰。

2 國內外標準化組織

目前，國際上EMC 標準主要以ISO和IEC標準為代表。ISO全稱為International Organizationfor Standardization，是國際知名標準化組織，IEC全稱為International Electrotechnical Commission，是國際電工委員會。ISO目前暫不涉及家用電器EMC方面的標準工作，主要由IEC負責。

IEC成立于1906年，它是世界上建立最早的國際標準化組織，主要負責與電子工程和電氣領域有關的標準化工作。IEC有兩個組織負責對EMC標準的制定，分別是CISPR（國際無線電干擾特別委員會）和TC77（第77技術委員會）。CISPR主要職能是負責保護無線通信業務，通用的或產品類電磁兼容標準都是CISPR的工作范圍，TC 77主要是負責產品高低頻抗擾度方向的研究，制定基礎標準。其中家用電器的EMC標準化工作主要由IEC/CISPR/B分會承擔。

IEC中涉及EMC的組織架構如圖1所示。

圖1 IEC中涉及EMC的組織架構圖

為了更好地與國際標準接軌，我國也設立了標準技術委員會對應CISPR與TC 77，并跟隨國際標準等同制修訂國家標準。與CISPR業務對應的分委會為TC 79，與TC 77對應的分委會為TC 246。其中家用電器的EMC標準化工作主要由TC 79/SC 6分會負責。該分委會轉化了CISPR 14-1 Electromagnetic compatibility - Requirements for household,appliances,electric tools and similar apparatus -Part 1: Emission和CISPR 14-2 Electromagnetic compatibility - Requirements for household,appliances,electric tools and similar apparatus -Part 2: Immunity。我國目前現行的國標為GB 4343.1-2018《家用電器、電動工具及類似器具電磁兼容要求第一部分：發射》以及GB/T 4343.2-2009《家用電器、電動工具及類似器具電磁兼容要求第二部分：抗擾度》。

國標委中涉及EMC的組織架構如圖2所示。

圖2 國標委中涉及EMC的組織架構圖

3 家用電器電磁兼容測試

電磁兼容測試項目包括發射類項目和抗擾度類項目兩部分，驗證被測設備是否滿足發射類的限值，以及是否滿足抗干擾項目的等級與性能要求。

發射類項目是為了測量電子設備、電子系統以及電子元器件對外傳導和輻射的發射量。在標準規定的正常工作模式下進行測試，若標準沒有規定就在產生最大電磁干擾的工作模式下進行測試。發射類干擾主要由電子、電氣產品內部的電子線路、開關電源、繼電器等工作過程中引起的，根據標準要求，傳導測試的頻率范圍為150 kHz～30 MHz，輻射發射的頻率范圍為 30 MHz～1 GHz。

抗擾度項目是為了評估外界的電磁騷擾對被測產品的影響程度，應在產品正常工作情況下，對干擾最敏感的工作模式下進行。和發射類測試不同，抗擾度測試不僅需要規定測試環境，而且需要增加相應的干擾信號。抗擾度按傳播途徑可以分為沿電源線、信號線以及控制線傳播的傳導抗擾，以及來自周圍空間的輻射抗擾。抗擾度測試結果由主觀感受和客觀評價結果兩部分構成，主觀感受主要針對性能判據，按照設備在測試過程中的表現來確定；客觀評價為選擇的測試等級。抗干擾測試項目包括靜電放電抗擾度（ESD）、涌抗抗擾度（Surge）、射頻電磁場輻射抗擾度（RS）、電快速瞬變脈沖群抗擾度（EFT）、射頻場感應傳導騷擾抗擾度（CS）、電壓跌落與短時中斷抗擾度（V-dips and Short Interruption）。

圖3為家用電器EMC的測試項目。

圖3 家用電器EMC的測試項目

3.1 端口類型

家用電器的測試端口如圖4所示，端口是指產品（Apparatus）的電磁噪聲發射部位和容易接收外界干擾的部位，包括外殼（Enclosure port）、直流電源線（DC power port）、交流電源線（AC power port）、信號線和控制線（Signal/Control port）等，產品應根據實際情況來判斷哪些端口應進行EMC發射或抗擾度測試，如圖4所示。

圖4 端口類型

3.2 性能判據

性能判據可分為三類，每類要求如下。

A類：產品在測試中和測試后都可以正常工作，不允許性能下降和低于制造商規定性能要求。

B類：產品在測試中有性能下降，測試后可以自動恢復并且按照預期正常工作，不允許性能下降和低于制造商規定的性能要求。

C類：產品在測試中有性能下降，測試后無法自行恢復，需要手動干預才能按照預期正常工作，不允許性能下降和低于制造商規定的性能要求。

3.3 測試布置

關于發射類項目測量的布置如圖5所示，需要嚴格按照圖示中的位置進行布置，尤其是距離的要求，否則會造成很大的誤差，在測試場地禁止存在其他電磁發射設備，如手機、電腦等設備。

圖5 150 kHz～30 MHz傳導騷擾測試布置圖

圖6的測量設備為環形接收天線，只適用于感應炊具的測試，如IH煲、電磁爐等。

圖6 9 kHz～30 MHz輻射發射測試布置圖

此試驗在暗室進行，使用雙錐天線進行測試，適用于所有的家用電器。通常使用3 m法進行測試，若條件允許可以使用10 m法。

4 電磁兼容標準分類

按照IEC分類方法EMC標準分為三類：基礎標準、通用標準及產品標準。

4.1 基礎標準

基礎標準為所有標準的基石，一般在基礎標準形成框架之后其他類型標準才可以開始編制。它們規定電磁兼容體系的基本條件和規則，但是不規定產品的發射限值或抗擾度判定準則，也不涉及具體的產品，主要由定義、試驗器具校正方法以及試驗方法標準構成。

圖7 30～1 000 MHz輻射發射測試布置圖

基礎標準一般為：

1）與產品無關的相關出版物

2）含以下幾方面的標準、導則、報告

①電磁現象的特征

②電磁環境的特性

③發射試驗程序

④抗干擾試驗程序

⑤發射限值

⑥抗干擾度推薦值

⑦應用導則

4.2 通用標準

通用標準指在特定環境下（如居住環境、商業環境、輕工業環境等）的電磁兼容標準，規定應用在此環境下的產品或系統，以及要達到的最低要求和測試方法。如果某種產品或系統沒有對應的產品標準，那就需要參考使用通用電磁兼容標準作為測試和判定的依據。

4.3 產品標準

對于數量多、使用范圍廣的產品會專門制定相關的產品標準，產品標準比通用標準優先采用。

對完整的產品標準應包含以下內容：

1）應用范圍

2）參數標準

3）產品說明書

4）產品運行及功能

5）產品安裝使用的環境說明

6）特殊要求

7）發射類項目限值及試驗方法

8）抗擾度項目要求及試驗

9）其它要求及試驗綜述

家用電器產品電磁兼容標準匯總如表1所示。

表1 家電類產品電磁兼容標準匯總

5 家用電器電磁兼容標準發展趨勢

隨著技術的進步，智能制造產業日趨發達，5G、AI、傳感技術日新月異，家用電器工作的電磁環境越來越復雜，伴隨著自身電子器件的增多，發出的電磁干擾頻段也而增加，主要體現在：

1）智能化產品部件和設備正在向高頻（數字電路易產生高頻段噪聲）、大功率(開關電源和變頻調速電路)、小型化（家電體積越來越小、越來越密集，更容易互相干擾）、復雜化(部分終端執行機構可能帶來騷擾)、功能集成化（多種功能模塊集合在一個設備上）方向發展，容易產生大量的輻射。

2）無線等通信技術在家用電器中的廣泛應用，各類電源電纜和信號線成為良好的輻射天線，產生大量的電磁干擾，WiFi、藍牙以及未來5G技術的運用也會成為不可忽視的干擾源。

目前家用電器的發射限值最高到1 GHz，需制定高頻的騷擾限值和測試方法。現存標準中家用電器的涵蓋范圍非常廣，面對未來復雜的家電，是否有必要對家電進行分類再制定相應的試驗方法也需要國內外的電磁兼容專家開展相關研究。

6 結語

近年來，全球家電市場迅猛發展，節能、環保、智能、健康化趨勢益加明顯，未來家電趨勢是基于數字化、三網融合、物聯網、大數據、云計算等應用技術的智能家電。通過研究國內外家電EMC標準化技術要點可以推動標準化進程，緊跟國際先進水平，同時對國際貿易壁壘有著積極的促進作用。