谐波测试不合格，是什么原因，如何整改？

医疗器械在进行 IEC 60601-1-2 标准下的 谐波测试（Harmonics Test） 不合格，通常是由于设备在特定条件下对电网造成了过高的谐波电流，这会干扰其他设备或违反电磁兼容性（EMC）要求。以下是可能原因及整改建议：

谐波测试

🔍 一、常见不合格原因

电源设计问题

• 开关电源（SMPS）设计不良，整流桥后滤波不充分。
• 无功补偿或功率因数校正（PFC）电路缺失或失效。
  
  

功率因数过低

• 低功率因数会导致大量非正弦电流进入电网，从而产生高次谐波。
  
  

输入浪涌电流过大

• 开机瞬间输入电流过大，超出限值。
  
  

谐波滤波器设计不良或缺失

• 滤波器参数不匹配，未能有效抑制高次谐波。
  
  

测试条件不一致

• 仪器未在额定电压、电流、负载或环境条件下测试，导致异常。
  
  

🔧 二、整改方向建议
✅ 电路设计优化

加入/优化 PFC 电路

• 若未使用主动式 PFC，建议加入主动 PFC（Active PFC）以提升功率因数，降低谐波。
• 若已使用，被动 PFC效果差，可更换为主动式设计。
  
  

谐波滤波器设计

• 加入或优化EMI滤波器（如L-C滤波网络），特别是抑制3次、5次、7次谐波。
  
  

控制器选择

• 更换更适配的PFC控制芯片，如TI、ST、Infineon等厂家的产品，有助于控制输入电流波形。
  
  

✅ 软件控制策略

• 控制开机电流上升斜率，避免大浪涌电流。
• 若带有智能电源控制，可以分阶段加载负载，减少高次谐波。
  
  

✅ 测试策略和准备

• 检查测试设置（测试仪器校准、电源网模拟器等）是否符合IEC 61000-3-2（谐波标准的基础）。
• 在不同输入电压（如230V、115V）和不同负载下重复测试，查找问题点。
  
  

📘 附：相关标准知识

• IEC 60601-1-2 是医疗设备电磁兼容（EMC）的标准，其中包括对 谐波电流 的限制，通常依据 IEC 61000-3-2。
• 谐波等级通常针对 Class A（一般医疗设备）或 Class B（信息技术设备），具体分类决定谐波限值。
  
  

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扩展阅读：
例如，通常3次谐波、5次谐波不合格，其它高次谐波合格 的情况，说明设备对电网造成了显著的低阶奇次谐波干扰，这通常与整流方式、电源前端滤波设计、以及功率因数校正有关。

🎯 一、问题分析

谐波	常见来源	问题指示
3次谐波	不对称整流、非线性负载，如不对称电流或负载失衡	PFC电路失效/未优化，或整流不均衡
5次谐波	无PFC或PFC失调、滤波器缺陷	PFC控制器响应不佳，滤波器参数不匹配

🔧 二、整改建议
✅ 1. 检查并优化 功率因数校正（PFC） 电路

是否使用主动式PFC？

• 如果未使用：应考虑采用主动式PFC（如Boost PFC），主动控制输入电流接近正弦波。
• 如果已使用：检查PFC控制芯片是否工作正常，例如TI的 UCC28019A、Infineon的 ICE2PCS02G 等。
  

PFC参数优化建议：

• 检查电感、电容等器件值是否设计合理。
• 提高开关频率（适当范围内）可改善控制精度，但需注意EMI问题。
  

✅ 2. 增加或调整输入侧 谐波滤波器（EMI/LC滤波器）

加入专门抑制低阶谐波的滤波元件：

• 例如：增加针对3次、5次谐波的 L-C 滤波支路。
• 高频有效滤波器未必对低频（如150Hz/250Hz）有效，需针对低频设计。
  
  

共模/差模滤波器设计优化：

• 加强差模抑制滤波结构，可降低由整流产生的谐波。
• 尝试配置π型滤波器或分布电感的二级滤波。
  
  

✅ 3. 分析整流器对称性问题

• 如果采用桥式整流，应确保桥臂导通对称、无失衡，避免3次谐波激增。
• 若整流+PFC组合存在滞后相位，也会加重3次、5次谐波成分。
  
  

✅ 4. 降低设备开机浪涌和突变负载

• 软启动电路可缓和谐波激发。
• 可设置阶梯式负载接入方式，让电源在轻负载下启动，避免PFC调节困难。
  
  

🧪 三、调试建议

• 使用示波器+电流探头查看输入电流波形，确认是否严重畸变（如尖峰或缺口波形）。
• 建议使用谐波分析仪（如LUTRON、Yokogawa等）实时监测 3次、5次分量。
• 分别测试空载、轻载、满载状态，确认是哪个负载区段触发不合格。
  
  

✅ 四、额外提示

• 设备分类影响限值：确认该设备属于IEC 61000-3-2中的 Class A、B、C 或 D，不同分类对应不同谐波限值要求。
• 建议与PFC芯片厂商沟通应用参数优化方案（如增益设置、环路补偿、软启动时间等）。