IEC : Harmonics Emission Measurement on a Personal Computer Monitor

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1 Application Notes 1 von :44 Equipment used: MIG1212CAP EMC-PARTNER APP20 TEMA Software EMC-PARTNER Oscilloscope TDS320 Tektronix IEC : Harmonics Emission Measurement on a Personal Computer Monitor Files : APP20-en.htm German Version : APP20-ge.htm We tested several PC monitors of different size from different manufacturers. The measured power consumption ranged from 40W to 100W. Monitors with a rated active power lower than 75W do not need to be tested, the ones above are class-d. The power consumption depends on the brightness of the displayed picture. The difference between a black and a white screen is as much as 20W. All tested monitors with an active power greater 75W are far over the limits for class-d. The example here shows a typical monitor. ( Phillips 17B ) Some tested television receivers show similar results. In Annex C of IEC the test conditions for television receivers are defined. The protocol is a HTML-file just as generated by the protocol engine of the HARCS software after running the test.

2 1 von :42 Harmonic Emission - IEC , EN , (EN ) Comply: IEC Ed.2.1 :2001 (incl. Amd.14) - IEC Ed.1.0 :1991 EMC PARTNER AG, SWITZERLAND Operator : Unit : Serialnumber : Bemerkungen : Reto Casanova PC-Monitor with 17" CRT unknown Far over the limits for class-d Full Bar : Actual Values Empty Bar : Maximum Values Blue : Current, Green : Voltage, Red : Failed Measurement Date : :30:30 V3.10 Urms = 229.7V Freq = Range: 5 A Irms = 0.715A Ipk = 2.629A cf = P = 81.48W Pap = 164.3VA pf = THDi = 86.5 % THDu = 0.10 % Class D Test - Time : 3min ( 100 %) Limit Reference: Pmax = W Order Freq. Iavg Iavg%L Imax Imax%L Limit Status

3 2 von :42 [Hz] [A] [%] [A] [%] [A] Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail Calculation of Individual Harmonic Limits For Class D the Limits are related to Pmax which is the Maximum Active Power consumption ot the EUT during the test time. Pmax = W ( measured over test time ) For the Pmax calculation the Active Power (P) is taken over every 16 periods and smoothed with an 1,5second filter. Order Limits in Ampere Calculation Remarks 100% 150% 2 no Limit defined = 3.4 ma x81.73 Fail because : Iavg over 100% 4 no Limit defined = 1.9 ma x81.73 Fail because : Imax over 150% 6 no Limit defined = 1.0 ma x81.73 Fail because : Imax over 150%

4 3 von :42 8 no Limit defined = 0.5 ma x81.73 Fail because : Imax over 150% 10 no Limit defined = 0.35 ma x81.73 Fail because : Imax over 150% 12 no Limit defined =(3.85/13)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 14 no Limit defined =(3.85/15)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 16 no Limit defined =(3.85/17)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 18 no Limit defined =(3.85/19)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 20 no Limit defined 21 * =(3.85/21)mA x no Limit defined 23 * =(3.85/23)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 24 no Limit defined 25 * =(3.85/25)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 26 no Limit defined 27 * =(3.85/27)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 28 no Limit defined 29 * =(3.85/29)mA x81.73 Fail because : Imax over 150% 30 no Limit defined 31 * =(3.85/31)mA x81.73 Fail because : Iavg over 100% 32 no Limit defined 33 * =(3.85/33)mA x no Limit defined 35 * =(3.85/35)mA x no Limit defined 37 * =(3.85/37)mA x no Limit defined 39 * =(3.85/39)mA x81.73 Fail because : Iavg over 100% 40 no Limit defined EUT is PASSED if: - all Average values of the Individual Harmonic Currents (Iavg) are below 100% of the Individual Limits. - all Maximum values of the Individual Harmonic Currents (Imax) are below 150% of the Individual Limits. Exceptions: - Average values of some Individual Harmonic Currents ( marked with "*" ) may be up to 150% if the Partial Harmonic Current (PHC) is lower than the PHC which is calculated from the Limit Currents: Actual PHC = A PHC calculated from Limit values = A -- not applicable! - Individual Harmonic Currents less than 5mA or less than 0.6% of Irms ( which is 0.006*0.715 = 0.004A) are disregaded. Definitions of Abbreviations Urms *** Actual total Voltage in Volt RMS Irms *** Actual total Current Ipk *** Actual Peak value of the Current in Ampere cf *** Actual Crest Factor (Ipk/Irms) P *** Actual Active Power in Watt Pap *** Actual Apparent Power in VA (Urms*Irms) pf *** Actual Power Factor (P/Pap)

5 4 von :42 THDi *** Actual Total Harmonic Current Distortion in % THDu *** Actual Total Harmonic Voltage Distortion in % THC *** Actual Total Harmonic Current in Ampere PHC *** Actual Partial Harmonic Current in Ampere Individual measurements for 2nd to 40th order: Iavg Average value of the Individual Harmonic Current Iavg%L Average value of the Individual Harmonic Current in percentage of the applicable Limit Imax Maximum Individual Harmonic Current Imax%lim Maximum Individual Harmonic Current in percentage of the applicable Limit Limit Irms Individual Limit (100%) for the selected Class General : - Maximum and Average values are calculatet over the full test-time - The values marked with "***" are actual values which could vary during test-time and are taken at the time of protocol printout. - The individual measurements are taken over every 16 periods and smoothed with an 1,5second filter. Notes PC-Monitor with 17" CRT ======================= Procedure: During a test time of 3 minutes different pictures with different contrast are displayed. Each picture is shown once with maximum and with minimum contrast and brightness. (manual knobs on monitor front) Result: Far over limits for Class-D in all conditions. Remarks: Most tested low-cost monitors from different manufacturers show similar results. Some have a maximum power under 75W so that they do not have to be tested.

6 1 von :43 Oberwellen Emission IEC , EN , (EN ) Basis: IEC Ed.2.1 :2001 (incl. Amd.14) - IEC Ed.1.0 :1991 EMC PARTNER AG, SWITZERLAND Prüfer : Gerät : Serienummer : Bemerkungen : Reto Casanova PC-Monitor mit 17 Zoll Bildschirm unbekannt Weit über den Limiten für Klasse-D Voller Balken : Aktueller Wert Leerer Balken : Maximaler Wert Blau : Ströme, Grün : Spannungen, Rot : "Schlecht" Messung Datum: :26:32 V3.10 Urms = 229.7V Freq = Range: 5 A Irms = 0.674A Ipk = 2.512A cf = P = 75.47W Pap = 154.8VA pf = THDi = 86.8 % THDu = 0.10 % Klasse D Test - Zeit : 3min ( 100 %) Limiten Bezug : Pmax = W Test Beendet, Resultat: SCHLECHT Order Freq. Iavg Iavg%L Imax Imax%L Limit Status [Hz] [A] [%] [A] [%] [A] Fehler Fehler

7 ARCS Protocol 2 von : Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Fehler Berechnung der einzelnen Oberwellen Grenzwerte Bei der Klasse D sind die Grenzwerte auf Pmax bezogen. Pmax ist die maximale Wirk-Leistungs Aufnahme während der ganzen Test-Zeit. Pmax = W ( gemessen während der Test-Zeit ) Für die Pmax Berechnung wird die Wirkleistung (P) jeweils über jede 16 Perioden gemessen und dann mit einem 1.5sekunden Filter geglättet. Ord. Limite in Ampere Berechnung Bemerkungen 100% 150% 2 keine Limite definiert = 3.4 ma x82.63 Fehler wegen : Iavg über 100% 4 keine Limite definiert = 1.9 ma x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 6 keine Limite definiert = 1.0 ma x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 8 keine Limite definiert = 0.5 ma x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 10 keine Limite definiert = 0.35 ma x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 12 keine Limite definiert =(3.85/13)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 14 keine Limite definiert =(3.85/15)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 16 keine Limite definiert =(3.85/17)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 18 keine Limite definiert =(3.85/19)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 20 keine Limite definiert 21 * =(3.85/21)mA x keine Limite definiert

8 3 von :43 23 * =(3.85/23)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 24 keine Limite definiert 25 * =(3.85/25)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 26 keine Limite definiert 27 * =(3.85/27)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 28 keine Limite definiert 29 * =(3.85/29)mA x82.63 Fehler wegen : Imax über 150% 30 keine Limite definiert 31 * =(3.85/31)mA x82.63 Fehler wegen : Iavg über 100% 32 keine Limite definiert 33 * =(3.85/33)mA x keine Limite definiert 35 * =(3.85/35)mA x keine Limite definiert 37 * =(3.85/37)mA x keine Limite definiert 39 * =(3.85/39)mA x82.63 Fehler wegen : Iavg über 100% 40 keine Limite definiert EUT hat Prüfung bestanden wenn : - alle Mittelwerte der einzelnen Oberwellen Ströme (Iavg) unter 100% der einzelnen Grenzwerte liegen. - alle Maximalwerte der einzelnen Oberwellen Ströme (Imax) unter 150% der einzelnen Grenzwerte liegen. Ausnahmen : - Mittelwerte einiger Oberwellen Ströme ( hier mit "*" markiert ) dürfen bis 150% betragen, wenn der "Partial Harmonic Current" (PHC) tiefer ist als der PHC berechnet aus den jeweiligen Grenzwert Strömen: Aktueller PHC = A PHC berechnet aus Grenzwerten = A -- nicht anwendbar! - Oberwellen Ströme tiefer als 5mA oder tiefer als 0.6% von Irms ( hier 0.006*0.674 = 0.004A) werden vernachlässigt. Definitionen der verwendeten Abkürzungen Urms *** Aktuelle Spannung in Volt RMS Irms *** Aktueller Strom Ipk *** Aktueller Scheitelwert des Stromes in Ampere cf *** Aktueller "Crest Factor" (Ipk/Irms) P *** Aktuelle Wirkleistung in Watt Pap *** Aktuelle Scheinleistung in VA (Urms*Irms) pf *** Aktueller Leistungs Faktor (P/Pap) THDi *** Aktueller Klirrfaktor des Stromes in % THDu *** Aktueller Klirrfaktor der Spannung in % THC *** Aktueller Summen Oberwellen Strom in Ampere PHC *** Aktueller Teil Oberwellen Strom in Ampere Einzelne Oberwellen Messungen der zweiten bis 40sten Ordnung: Iavg Iavg%L Imax Imax%lim Limit Irms Mittelwert des einzelnen Oberwellen Stromes Mittelwert des einzelnen Oberwellen Stromes in Prozent des jeweiligen Grenzwert Stromes Maximaler einzelner Oberwellen Strom Maximaler einzelner Oberwellen Strom in Prozent des jeweiligen Grenzwert Stromes Einzelner Grenzwert (100%) für die gewählte Klasse Allgemein : - Maximal- und Mittelwerte sind über die gesammte Test-Zeit berechnet. - Mit "***" markierte Werte sind aktuelle Werte welche während der Test-Zeit ändern können und somit nur zum Zeitpunkt des Ausdruckes gültig sind. - Die einzelnen Werte sind jeweils über jede 16 Perioden gemessen und

9 4 von :43 mit einem 1.5sekunden Filter geglättet. Notizen PC-Monitor mit 17 Zoll Bildröhre ================================ Testablauf: Während einer Test-Zeit von 3 Minuten werden verschiedene Bilder mit unterschiedlichem Kontrast dargestellt. Jedes Bild wird mit maximalem und minimalem Kontrast und Helligkeit gezeigt. (Handregler auf Monitor Vorderseite) Ergebniss: Weit über den Grenzwerten für Klasse-D unter allen Betriebsbedingungen. Bemerkung: Die meisten von uns getesteten "billig Bildschirme" von unterschiedlichen Herstellern zeigen ein ähnliches Resultat. Einige Monitore haben eine Leistungsaufnahme unter 75 Watt und müssen somit nicht getestet werden.