家用电器电磁兼容标准化现状及展望

范凌云 乔志伟

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519000）

引言

电磁兼容是研究在同一电磁环境下，各类用电设备可以正常工作，不互相干扰的一门科学。因为任何电气与电子设备在运行中都可能通过空间或电源线、信号线等发射电磁杂波，并对同电磁环境中的其他电子设备造成电磁骚扰。随着《中国制造2025》和“十三五”规划、“十四五”规划的发布，我国对家用电器的发展提出了更高的要求，未来的家用电器无论在数量上还是在智能化程度上都有不同程度的提升，其技术标准也要同步发展，因此有必要对家用电器EMC标准进行系统性介绍，对今后的EMC标准化工作也大有裨益。

1 家用电器对电磁兼容标准的需求

家用电器是我国一大支柱产业，发展历程漫长、范围广、跨度大。其技术发展历程可概括为以下5个阶段：

1）1949年到1979年。这一阶段的产品主要是“老三大件”，是电视机横行的时代。这一阶段我国企业竞争意识不足，市场缺乏引导能力，商品的供给低于市场的需求。产品生产速度慢，设计风格变化不大。在这个阶段我国的第一台冰箱、第一台彩电、第一台洗衣机、第一台空调陆续诞生，为今后家电百花齐放的时代拉开了序幕。

2）1979年到1989年。这一时期国家综合实力显著增强，与国际上先进的技术接触后中国家电业进步显著，家电产品设计和生产技术的快速发展，企业开始引入冰箱、洗衣机、空调中的关键技术，市场导向逐步发挥应有的作用，标准质量意识开始萌芽。但这一阶段依然是大型家电的时代，冰箱、洗衣机、空调纵向发展，小家电进入起步阶段。

3）1989年到2000年。这一阶段大家电已经较为普及，进入了小家电配置的时代。产品质量和企业发展都取得了良好的进展，抽油烟机、电饭煲、微波炉等电器进入普通家庭，国际品牌开始进入小家电领域，家电企业受到市场的洗礼，在产品升级需求压力的推动下家电行业进入了一个新的调整时期。

4）2000年到2010年。这一阶段家电的竞争进入了增量时期，房地产的发展对家电产生大量红利，中国内小家电品牌的种类和数量有了长足的进步，家电行业的规模快速而稳定的增长。其中小巧精致小家电产品越来越受欢迎，曾经火爆一时的MP3、MP4都是小家电的代表产品之一，但是这一阶段小家电的黑科技并不多，而且质量也不高。

5）2010年至今。这一阶段我国家电的规模越来越大，产品出口到了许多国家与地区，迈向了全世界。随着互联网产业的爆发，传统的家电已经不能够完全满足市场的需求，随之而来的是智能家电的诞生。这一阶段企业把焦点放在了品控和个性化，并结合了WiFi、语音、人工智能算法，万物互联的时代近在眼前。

纵观家电的发展可以看到家电的种类越来越多，而且产品设计越来越复杂，从简单的晶体管时代到一个家电产品中可能内置了无数传感器、元器件、控制部件及通讯模块，加上在日益复杂的电磁环境中工作，可见在EMC方面面临严峻的挑战。

2 国内外标准化组织

目前，国际上EMC 标准主要以ISO和IEC标准为代表。ISO全称为International Organizationfor Standardization，是国际知名标准化组织，IEC全称为International Electrotechnical Commission，是国际电工委员会。ISO目前暂不涉及家用电器EMC方面的标准工作，主要由IEC负责。

IEC成立于1906年，它是世界上建立最早的国际标准化组织，主要负责与电子工程和电气领域有关的标准化工作。IEC有两个组织负责对EMC标准的制定，分别是CISPR（国际无线电干扰特别委员会）和TC77（第77技术委员会）。CISPR主要职能是负责保护无线通信业务，通用的或产品类电磁兼容标准都是CISPR的工作范围，TC 77主要是负责产品高低频抗扰度方向的研究，制定基础标准。其中家用电器的EMC标准化工作主要由IEC/CISPR/B分会承担。

IEC中涉及EMC的组织架构如图1所示。

图1 IEC中涉及EMC的组织架构图

为了更好地与国际标准接轨，我国也设立了标准技术委员会对应CISPR与TC 77，并跟随国际标准等同制修订国家标准。与CISPR业务对应的分委会为TC 79，与TC 77对应的分委会为TC 246。其中家用电器的EMC标准化工作主要由TC 79/SC 6分会负责。该分委会转化了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。我国目前现行的国标为GB 4343.1-2018《家用电器、电动工具及类似器具电磁兼容要求第一部分：发射》以及GB/T 4343.2-2009《家用电器、电动工具及类似器具电磁兼容要求第二部分：抗扰度》。

国标委中涉及EMC的组织架构如图2所示。

图2 国标委中涉及EMC的组织架构图

3 家用电器电磁兼容测试

电磁兼容测试项目包括发射类项目和抗扰度类项目两部分，验证被测设备是否满足发射类的限值，以及是否满足抗干扰项目的等级与性能要求。

发射类项目是为了测量电子设备、电子系统以及电子元器件对外传导和辐射的发射量。在标准规定的正常工作模式下进行测试，若标准没有规定就在产生最大电磁干扰的工作模式下进行测试。发射类干扰主要由电子、电气产品内部的电子线路、开关电源、继电器等工作过程中引起的，根据标准要求，传导测试的频率范围为150 kHz～30 MHz，辐射发射的频率范围为 30 MHz～1 GHz。

抗扰度项目是为了评估外界的电磁骚扰对被测产品的影响程度，应在产品正常工作情况下，对干扰最敏感的工作模式下进行。和发射类测试不同，抗扰度测试不仅需要规定测试环境，而且需要增加相应的干扰信号。抗扰度按传播途径可以分为沿电源线、信号线以及控制线传播的传导抗扰，以及来自周围空间的辐射抗扰。抗扰度测试结果由主观感受和客观评价结果两部分构成，主观感受主要针对性能判据，按照设备在测试过程中的表现来确定；客观评价为选择的测试等级。抗干扰测试项目包括静电放电抗扰度（ESD）、涌抗抗扰度（Surge）、射频电磁场辐射抗扰度（RS）、电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT）、射频场感应传导骚扰抗扰度（CS）、电压跌落与短时中断抗扰度（V-dips and Short Interruption）。

图3为家用电器EMC的测试项目。

图3 家用电器EMC的测试项目

3.1 端口类型

家用电器的测试端口如图4所示，端口是指产品（Apparatus）的电磁噪声发射部位和容易接收外界干扰的部位，包括外壳（Enclosure port）、直流电源线（DC power port）、交流电源线（AC power port）、信号线和控制线（Signal/Control port）等，产品应根据实际情况来判断哪些端口应进行EMC发射或抗扰度测试，如图4所示。

图4 端口类型

3.2 性能判据

性能判据可分为三类，每类要求如下。

A类：产品在测试中和测试后都可以正常工作，不允许性能下降和低于制造商规定性能要求。

B类：产品在测试中有性能下降，测试后可以自动恢复并且按照预期正常工作，不允许性能下降和低于制造商规定的性能要求。

C类：产品在测试中有性能下降，测试后无法自行恢复，需要手动干预才能按照预期正常工作，不允许性能下降和低于制造商规定的性能要求。

3.3 测试布置

关于发射类项目测量的布置如图5所示，需要严格按照图示中的位置进行布置，尤其是距离的要求，否则会造成很大的误差，在测试场地禁止存在其他电磁发射设备，如手机、电脑等设备。

图5 150 kHz～30 MHz传导骚扰测试布置图

图6的测量设备为环形接收天线，只适用于感应炊具的测试，如IH煲、电磁炉等。

图6 9 kHz～30 MHz辐射发射测试布置图

此试验在暗室进行，使用双锥天线进行测试，适用于所有的家用电器。通常使用3 m法进行测试，若条件允许可以使用10 m法。

4 电磁兼容标准分类

按照IEC分类方法EMC标准分为三类：基础标准、通用标准及产品标准。

4.1 基础标准

基础标准为所有标准的基石，一般在基础标准形成框架之后其他类型标准才可以开始编制。它们规定电磁兼容体系的基本条件和规则，但是不规定产品的发射限值或抗扰度判定准则，也不涉及具体的产品，主要由定义、试验器具校正方法以及试验方法标准构成。

图7 30～1 000 MHz辐射发射测试布置图

基础标准一般为：

1）与产品无关的相关出版物

2）含以下几方面的标准、导则、报告

①电磁现象的特征

②电磁环境的特性

③发射试验程序

④抗干扰试验程序

⑤发射限值

⑥抗干扰度推荐值

⑦应用导则

4.2 通用标准

通用标准指在特定环境下（如居住环境、商业环境、轻工业环境等）的电磁兼容标准，规定应用在此环境下的产品或系统，以及要达到的最低要求和测试方法。如果某种产品或系统没有对应的产品标准，那就需要参考使用通用电磁兼容标准作为测试和判定的依据。

4.3 产品标准

对于数量多、使用范围广的产品会专门制定相关的产品标准，产品标准比通用标准优先采用。

对完整的产品标准应包含以下内容：

1）应用范围

2）参数标准

3）产品说明书

4）产品运行及功能

5）产品安装使用的环境说明

6）特殊要求

7）发射类项目限值及试验方法

8）抗扰度项目要求及试验

9）其它要求及试验综述

家用电器产品电磁兼容标准汇总如表1所示。

表1 家电类产品电磁兼容标准汇总

5 家用电器电磁兼容标准发展趋势

随着技术的进步，智能制造产业日趋发达，5G、AI、传感技术日新月异，家用电器工作的电磁环境越来越复杂，伴随着自身电子器件的增多，发出的电磁干扰频段也而增加，主要体现在：

1）智能化产品部件和设备正在向高频（数字电路易产生高频段噪声）、大功率(开关电源和变频调速电路)、小型化（家电体积越来越小、越来越密集，更容易互相干扰）、复杂化(部分终端执行机构可能带来骚扰)、功能集成化（多种功能模块集合在一个设备上）方向发展，容易产生大量的辐射。

2）无线等通信技术在家用电器中的广泛应用，各类电源电缆和信号线成为良好的辐射天线，产生大量的电磁干扰，WiFi、蓝牙以及未来5G技术的运用也会成为不可忽视的干扰源。

目前家用电器的发射限值最高到1 GHz，需制定高频的骚扰限值和测试方法。现存标准中家用电器的涵盖范围非常广，面对未来复杂的家电，是否有必要对家电进行分类再制定相应的试验方法也需要国内外的电磁兼容专家开展相关研究。

6 结语

近年来，全球家电市场迅猛发展，节能、环保、智能、健康化趋势益加明显，未来家电趋势是基于数字化、三网融合、物联网、大数据、云计算等应用技术的智能家电。通过研究国内外家电EMC标准化技术要点可以推动标准化进程，紧跟国际先进水平，同时对国际贸易壁垒有着积极的促进作用。