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EMC测试-什么是传导骚扰测试

  • 传导骚扰(Conducted Emission),简称CE,,是指电子、电气设备或系统内部的电压或电流通过信号线、电源线或地线传输出去而成为其他电子、电气设备或系统干扰源的一种电磁现象。几乎所有具备电源线的产品都会涉及到传导发射测试。传导发射通常用骚扰电压或骚扰电流的限值来表示,主要测量频率在150KHz到30MHz的范围。

1、概念定义

传导骚扰测试根据信号的连续性,分为连续骚扰和断续骚扰。断续骚扰是指家用电器、电动工具、医疗器械、通信产品等类似产品,在设备启动或停止的瞬间所产生的电磁干扰,其值明显大于连续骚扰。断续骚扰又分为非喀呖声和喀呖声。在标准GB4343.1-2018中对喀呖声的定义如下:

 

从喀呖声的定义来看,界定喀呖声有两个重要因素:1.骚扰信号的持续时间2.前后两个骚扰信号的间隔时间。我们可以通过以下几个例子来学习一下喀呖声信号。

 

3 a)中虽然骚扰信号是一个连续脉冲信号,但是脉冲持续时间200ms,且仅有单个脉冲,故其与下一个脉冲的间隔肯定大于200ms。图3 b)3 a)同理,都属于一个喀呖声。图3 c)中有2个骚扰信号,一个连续脉冲信号,一个断续脉冲信号,两个信号持续时间都不大于200ms,间隔时间不小于200ms。所以图3 c)中有两个喀呖声。

2、设备组成

喀呖声属于传导骚扰测试,测试端口与传导连续骚扰一致。喀呖声测试需要哪些测试设备呢?下图是我司推荐的喀呖声测试的标准方案,由于喀呖声测试对信号的采集、分析与连续骚扰不同,故常规的接收机已不能满足喀呖声测试要求,这里我们就需要用到喀呖声分析仪。在耦合单元方面喀呖声测试与连续骚扰还是一致的,常规电源端口使用LISN,信号端、负载端和高压大电流电源端使用电压探头。测试环境需要使用屏蔽室环境。

 

EUT布置

喀呖声测试的布置也与连续骚扰一致,我们需要做到2个80cm140cmEUT摆放高度80cm,EUT末端距离AMN电源端口80cm,距离屏蔽室墙面40cm

3、测试流程

喀呖声的测试流程是理解整个喀呖声测试的最关键点,下面我们重点描述一下喀呖声测试的流程。下图是标准GB4343.1-2018中图9

 

我们从流程图上的第一个分支点切入,首先我们可能看到一个重要的概念-喀呖声率。那到底什么是喀呖声率呢?

标准上对喀呖声率描述如下:一般指一分钟内的喀呖声数或开关操作数,用此数字用来确认喀呖声限值。标准上根据EUT内部运行原理的差异,规定了两种喀呖声的计算方式,一种依据实际检测到的喀呖声数,一种依据开关操作次数。常规产品的喀呖声率N=n1/T,n1是在观察时间T内的喀呖声总数。对于某些特定的器具(标准GB4343.1附录A)喀呖声率N=n2×f/Tn2是在观察时间T内的开关操作总数,f是附录A2中给出的因数。

这两种算法对应的测试方式也是不同的,用喀呖声数计算出的喀呖声率只需要观测150kHz和500kHz两个频点对应的准峰值数值。用开关操作次数计算出的喀呖声率需要观测150kHz500kHz1.4MHz30MHz四个频点对应的准峰值数值。这里可能很多读者会问这几个频点的数据是否能真实反映EUT150kHz-30MHz整个频段的骚扰噪声?其实喀呖声通常由开关操作产生而且喀呖声是一种最大频谱特性在2MHz以下的宽带骚扰,因此在规定的频点上进行测量是足够的。另外由于喀呖声的影响不仅取决于喀呖声的幅度也取决于持续时间、分布和重复率。因此试验的观测时间也是一个重要考量因素。标准规定如下:

标准上根据设备的运行状态,将设备分为两类:一种是一直运行的设备,另一种是自动停止的设备。当设备是一直运行的设备如冰箱,当设备运行120min还未观测到40个喀呖声或者40次开关次数,则测试停止,或者在120min中之内也观测到40个喀呖声或者40次开关次数,则测试停止。当设备是自动停止的设备如洗衣机,判定依据还是一致的,我们需要保证观测时间内包含最小数量的完整程序且一个程序结束和下一个程序开始的间隔是需要扣除的。

所以在测试的第一步,我们首先要确认EUT的类别,是否属于附录A中某种器具。正如上文所说,不同类型的EUT,在标准上的观测频段和算法都不同。

为了读者方便理解,喀呖声率的相关参数见下表:

计算依据

计算公式

观测频段

检波器

观测时间

喀呖声数

N=n1/T

150kHz,500kHz

Qp

a)40个喀呖声/40次开关操作

b)120min

T为ab中较短时间

开关操作次数

N=n2×f/T

150kHz,500kHz

1.4MHz,30MHz


在确定了喀呖声率之后,建议判断4.2.3.3瞬时开关的例外规则的适用性。如果当EUT满足所有的喀呖声持续时间<20ms,90%的喀呖声率持续时间<10ms,喀呖声率N<5(GB4343.14.2.3.3),EUT喀呖声测试合格。

当上述情况测试不合格时,我们再去考虑是否所有的喀呖声持续时间和分布符合喀呖声的定义(GB4343.1见3.2),因为只有这种情况下才对断续骚扰使用放宽的限值。

当观测到断续骚扰的参数不符合喀呖声的定义,应再检查该断续骚扰是否属于GB4343.1-4.2.3和附录A中规定的喀呖声定义的例外情况。

当喀呖声的喀呖声率、持续时间和分布测量证实了对断续骚扰适用放宽限值,则喀呖声的幅度应使用上四分位法评估。这里有两个问题,1.如何放宽限值?2.什么是上四分位法?

标准上规定放宽后的限值Lq=L+L,这里的L是标准GB4343.14.1.11中内容。

L的定义如下:

L=44 dB           N<0.2

L=[20lg(30/N)]     0.2N<30

喀呖声率N是由我们初扫取得的测试数据,在知道了N,L后我们就可以知道放宽后的限值Lq。

那什么是上四分位法呢?标准上对上四分位法的定义如下:

 

我们可以参照标准GB4343.1中附录C中的实例对上四分位法进行学习。首先进行第一轮初扫,确定喀呖声率N=47/35=1.3,从而推导出放宽后的限值Lq=56+20Lg(30/1.3)=83.5。再利用上四分位法推导出第二轮测试允许超过限值Lq的喀呖声数=47(第一轮测出的喀呖声重数)/4=11.75,即第二轮测试只允许11个喀呖声超过放宽后的限值。

 

4、总结

实践出真知,将这些的知识巧妙的运用于实际测试中才是我们真正要做到的大学问。但是若是使用非专业设备和人脑的计算难免出现计算错误且费时费力。我司推荐的喀呖声的标准系统操作界面简单,只需要根据标准选择合适的EUT类型,系统即可依据标准算法自动计算出EUT是否符合标准,测试精准,性能优越。


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