CISPR 16-2-1:传导骚扰测量方法

使用LISN、电压探头和电流探头测量传导EMI的标准方法

1. 范围与测量原理

CISPR 16-2-1规定了在受试设备电源端子和信号/控制端口测量传导无线电骚扰的方法。它涵盖9 kHz至30 MHz的频率范围,此时主要的耦合机制是通过设备的连接电缆作为传输线。该标准适用于所有连接到电源或信号网络的设备类型,并提供了获得可重复传导发射测量的详细程序。

传导发射测量的基本原理是EUT产生的骚扰信号以共模和差模电流的组合形式沿连接电缆传播。LISN为两种模式提供定义的阻抗,并将总骚扰分离为可测量的分量。测量仪器(EMI接收机或频谱分析仪)然后测量LISN射频输出端口50 Ω终端电阻上产生的电压。

了解测量端口处共模与差模噪声的比率可以显著简化排查过程。通常,差模噪声在1 MHz以下占主导,通过X电容和差模扼流圈解决;而共模噪声在1 MHz以上占主导,需要Y电容和共模扼流圈。在LISN接地引线上使用电流探头进行简单测量即可快速识别哪种模式占主导。

2. 测量程序与配置

CISPR 16-2-1定义了具体的测试设置要求。EUT放置在参考接地平面上方0.8米的非导电桌子上。接地平面必须超出EUT边界至少0.5米。EUT配置为在最差情况发射模式(通常是最高功率或最高处理负载条件)下运行。对于电源端口的传导测量,骚扰电压在每个相导体与地之间以及中性线与地之间测量。

测量端口 耦合装置 测量点 频率范围
交流电源(单相) LISN(50 µH/50 Ω) 相线对地、中性线对地 150 kHz – 30 MHz
交流电源(三相) 每相LISN 每相对地、中性线对地 150 kHz – 30 MHz
直流电源端口 LISN(5 µH/50 Ω) 正极对地、负极对地 150 kHz – 30 MHz
信号/控制端口 电容电压探头或电流探头 每根导体对地 150 kHz – 30 MHz
电信/网络端口 阻抗稳定网络 按适用端口规格 150 kHz – 30 MHz

该标准规定应同时使用准峰值和平均值检波器进行测量。QP测量捕获干扰的主观烦扰度,而AV测量提供关于噪声性质的附加信息。如果QP读数在QP限值的2 dB以内,且同一频率的AV读数低于AV限值,则视为合规。

传导发射测试中测量误差的一个常见来源是多余电缆长度的放置。CISPR 16-2-1规定多余电源线应以无感方式捆扎(8字形模式)或剪短至所需最小长度。松散盘绕的电缆会产生电感耦合,在5 MHz以上频率可使测量的骚扰电压增减3–6 dB。

3. 特殊测量条件

该标准涉及几种特殊测量条件。对于落地式设备,EUT直接放置在带有绝缘的参考接地平面上,测量设置必须考虑与地之间增加的电容耦合。对于电池供电设备,传导测量仅适用于设备连接到电池充电器或外部电源时。对于模块化系统,每个可独立运行的模块必须单独测试并作为完整系统的一部分进行测试。

该标准还规定了具有无线传输功能的设备的测量程序。在传导发射测量期间,无线发射器必须以最大功率在连续发射模式下运行,以捕获来自电源和射频功率放大器级的组合发射。

对于难以测量的设备,如大功率变频器和5 kW以上的开关电源,该标准允许使用电流探头作为LISN的替代方案进行传导发射测量。电流探头夹在电源引线周围,测量的电流与从电压限值和LISN阻抗推导出的等效电流限值进行比较(I_limit = V_limit / 50 Ω)。该技术避免了大电流设备的LISN饱和问题。

4. 常见问题

问:为什么传导发射测量同时使用QP和AV检波器?
答:QP与AV读数的比率提供了关于干扰性质的信息。QP/AV比率接近1表示连续窄带噪声(如时钟谐波),而QP/AV比率> 6 dB表示脉冲性宽带噪声(如电机换向器电弧)。这有助于识别噪声源进行故障排除。
问:EUT在测量前应运行多长时间?
答:EUT应运行至达到稳定工作温度(小型电器通常15–30分钟,大型设备可达2小时)。热漂移会影响开关频率、元件特性和发射电平。
问:CISPR 16-2-1测量和预合规扫描有何区别?
答:预合规扫描通常以更快的扫速使用峰值检波,且可能不使用LISN。完整的CISPR 16-2-1合规测量需要规定的LISN、具有正确驻留时间的适当QP和AV检波以及校准的测量设置。预合规扫描可能比实际QP读数低估2–10 dB,具体取决于信号类型。

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