傳導騷擾(Conducted Emission),簡稱CE,,是指電子、電氣設備或系統內部的電壓或電流通過信號線、電源線或地線傳輸出去而成為其他電子、電氣設備或系統干擾源的一種電磁現象。幾乎所有具備電源線的產品都會涉及到傳導發射測試。傳導發射通常用騷擾電壓或騷擾電流的限值來表示,主要測量頻率在150KHz到30MHz的范圍。
1、概念定義
傳導騷擾測試根據信號的連續性,分為連續騷擾和斷續騷擾。斷續騷擾是指家用電器、電動工具、醫療器械、通信產品等類似產品,在設備啟動或停止的瞬間所產生的電磁干擾,其值明顯大于連續騷擾。斷續騷擾又分為非喀嚦聲和喀嚦聲。在標準GB4343.1-2018中對喀嚦聲的定義如下:
從喀嚦聲的定義來看,界定喀嚦聲有兩個重要因素:1.騷擾信號的持續時間2.前后兩個騷擾信號的間隔時間。我們可以通過以下幾個例子來學習一下喀嚦聲信號。
圖3 a)中雖然騷擾信號是一個連續脈沖信號,但是脈沖持續時間≦200ms,且僅有單個脈沖,故其與下一個脈沖的間隔肯定大于200ms。圖3 b)與圖3 a)同理,都屬于一個喀嚦聲。圖3 c)中有2個騷擾信號,一個連續脈沖信號,一個斷續脈沖信號,兩個信號持續時間都不大于200ms,間隔時間不小于200ms。所以圖3 c)中有兩個喀嚦聲。
2、設備組成
喀嚦聲屬于傳導騷擾測試,測試端口與傳導連續騷擾一致。喀嚦聲測試需要哪些測試設備呢?下圖是我司推薦的喀嚦聲測試的標準方案,由于喀嚦聲測試對信號的采集、分析與連續騷擾不同,故常規的接收機已不能滿足喀嚦聲測試要求,這里我們就需要用到喀嚦聲分析儀。在耦合單元方面喀嚦聲測試與連續騷擾還是一致的,常規電源端口使用LISN,信號端、負載端和高壓大電流電源端使用電壓探頭。測試環境需要使用屏蔽室環境。
EUT布置
喀嚦聲測試的布置也與連續騷擾一致,我們需要做到2個80cm,1個40cm,EUT擺放高度80cm,EUT末端距離AMN電源端口80cm,距離屏蔽室墻面40cm。
3、測試流程
喀嚦聲的測試流程是理解整個喀嚦聲測試的最關鍵點,下面我們重點描述一下喀嚦聲測試的流程。下圖是標準GB4343.1-2018中圖9。
我們從流程圖上的第一個分支點切入,首先我們可能看到一個重要的概念-喀嚦聲率。那到底什么是喀嚦聲率呢?
標準上對喀嚦聲率描述如下:一般指一分鐘內的喀嚦聲數或開關操作數,用此數字用來確認喀嚦聲限值。標準上根據EUT內部運行原理的差異,規定了兩種喀嚦聲的計算方式,一種依據實際檢測到的喀嚦聲數,一種依據開關操作次數。常規產品的喀嚦聲率N=n1/T,n1是在觀察時間T內的喀嚦聲總數。對于某些特定的器具(標準GB4343.1附錄A)喀嚦聲率N=n2×f/T,n2是在觀察時間T內的開關操作總數,f是附錄A表2中給出的因數。
這兩種算法對應的測試方式也是不同的,用喀嚦聲數計算出的喀嚦聲率只需要觀測150kHz和500kHz兩個頻點對應的準峰值數值。用開關操作次數計算出的喀嚦聲率需要觀測150kHz和500kHz,1.4MHz,30MHz四個頻點對應的準峰值數值。這里可能很多讀者會問這幾個頻點的數據是否能真實反映EUT在150kHz-30MHz整個頻段的騷擾噪聲?其實喀嚦聲通常由開關操作產生而且喀嚦聲是一種最大頻譜特性在2MHz以下的寬帶騷擾,因此在規定的頻點上進行測量是足夠的。另外由于喀嚦聲的影響不僅取決于喀嚦聲的幅度也取決于持續時間、分布和重復率。因此試驗的觀測時間也是一個重要考量因素。標準規定如下:
標準上根據設備的運行狀態,將設備分為兩類:一種是一直運行的設備,另一種是自動停止的設備。當設備是一直運行的設備如冰箱,當設備運行120min還未觀測到40個喀嚦聲或者40次開關次數,則測試停止,或者在120min中之內也觀測到40個喀嚦聲或者40次開關次數,則測試停止。當設備是自動停止的設備如洗衣機,判定依據還是一致的,我們需要保證觀測時間內包含最小數量的完整程序且一個程序結束和下一個程序開始的間隔是需要扣除的。
所以在測試的第一步,我們首先要確認EUT的類別,是否屬于附錄A中某種器具。正如上文所說,不同類型的EUT,在標準上的觀測頻段和算法都不同。
為了讀者方便理解,喀嚦聲率的相關參數見下表:
計算依據 | 計算公式 | 觀測頻段 | 檢波器 | 觀測時間 |
喀嚦聲數 | N=n1/T | 150kHz,500kHz | Qp | a)40個喀嚦聲/40次開關操作 b)120min T為a和b中較短時間 |
開關操作次數 | N=n2×f/T | 150kHz,500kHz 1.4MHz,30MHz |
在確定了喀嚦聲率之后,建議判斷4.2.3.3瞬時開關的例外規則的適用性。如果當EUT滿足所有的喀嚦聲持續時間<20ms,90%的喀嚦聲率持續時間<10ms,喀嚦聲率N<5(GB4343.1見4.2.3.3),則EUT喀嚦聲測試合格。
當上述情況測試不合格時,我們再去考慮是否所有的喀嚦聲持續時間和分布符合喀嚦聲的定義(GB4343.1見3.2),因為只有這種情況下才對斷續騷擾使用放寬的限值。
當觀測到斷續騷擾的參數不符合喀嚦聲的定義,應再檢查該斷續騷擾是否屬于GB4343.1-4.2.3和附錄A中規定的喀嚦聲定義的例外情況。
當喀嚦聲的喀嚦聲率、持續時間和分布測量證實了對斷續騷擾適用放寬限值,則喀嚦聲的幅度應使用上四分位法評估。這里有兩個問題,1.如何放寬限值?2.什么是上四分位法?
標準上規定放寬后的限值Lq=L+△L,這里的L是標準GB4343.1中4.1.1表1中內容。
對△L的定義如下:
△L=44 dB N<0.2
△L=[20lg(30/N)] 0.2≦N<30
喀嚦聲率N是由我們初掃取得的測試數據,在知道了N,△L后我們就可以知道放寬后的限值Lq。
那什么是上四分位法呢?標準上對上四分位法的定義如下:
我們可以參照標準GB4343.1中附錄C中的實例對上四分位法進行學習。首先進行第一輪初掃,確定喀嚦聲率N=47/35=1.3,從而推導出放寬后的限值Lq=56+20Lg(30/1.3)=83.5。再利用上四分位法推導出第二輪測試允許超過限值Lq的喀嚦聲數=47(第一輪測出的喀嚦聲重數)/4=11.75,即第二輪測試只允許11個喀嚦聲超過放寬后的限值。
4、總結
實踐出真知,將這些的知識巧妙的運用于實際測試中才是我們真正要做到的大學問。但是若是使用非專業設備和人腦的計算難免出現計算錯誤且費時費力。我司推薦的喀嚦聲的標準系統操作界面簡單,只需要根據標準選擇合適的EUT類型,系統即可依據標準算法自動計算出EUT是否符合標準,測試精準,性能優越。