F)传导骚扰的试验要点及其对策(32页)

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3 电源线滤波器的一般概念 前面已经引进了差模和共模的传导骚扰概念，作为抑制电 子和电气设备的差模和共模传导骚扰，电源线滤波器是一 种非常有用的器件，本节介绍电源线滤波器的一般概念。 电子和电气设备电源输入端的滤波器是由电感和电容构成 的低通滤波器，为了在所需的阻带内获得最大衰减，滤波 器与被抑制的噪声源的阻抗应当相反。即对低阻抗的噪声 源，滤波器应当用高阻抗来与它配合（通常是用大的串联 电感来担当）；对于高阻抗的噪声源，滤波器则应采用低 阻抗来与它配合。目的是使变频器所产生的噪声，在经过 输入滤波器的衰减后，真正进入电网的变频器噪声是足够 小的，是符合各级标准要求的。
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传导测量判定树
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(2)注意事项 在试验过程中需注意以下方面： a) 保持受试单元之间的“相对位置”，注意连接线的走向、 摆放和电源线的捆扎长度和方式； b) 受试电源线必须单独与AMN相连，其他的可连接到多用 插头上，再通过插头连接到另一个AMN上； c) AMN所体现的实际阻抗是取决于被试设备与AMN的连接 情况，为了避免出现试验过程中的阻抗不稳定，两者之间 的连接必须牢靠，否则会影响测量结果，还会 损坏测量 设备； d) 放置在木制、规定高度(如，在半电波暗室或开阔场，为 40cm；在屏蔽室，为80cm)的试验桌上，与AMN保持规 定的距离； e) 为了保证测试结果有重复性和可比性，被试设备至少要 预热足够长的时间，要让被试品的工作状态达到稳定。 f) 合理设置频率步进和动态范围，扫描速度要足够低，以 便能捕捉每一次谐波的峰值，并有针对性地对已知信号 (如开关频率信号，时钟信号)进行测量；为了准确，有时 还需对较大的骚扰信号加以分析，反复核对；
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g) 从传导测量判定树可以看到，测量中先用峰值测量法对 整个试验频段进行扫描，如果峰值测量己经低于准峰值 和平均值测量限值，则相应频段的准峰值和平均值检波 测量可以不做，被试设备即已通过传导骚扰的发射试验 。这是因为在三种检波测量中，峰值检波的测量速度最 快（在测量频率范围内，所化的测量时间为最少），而 得到的测量值总是最高，因此当峰值检波的测量值已经 低于标准所规定的准峰值和平均值限值时，被试设备自 当通过所有试验，而不存任何疑虑。只有峰值测量高于 准峰值和平均值限值的部分，才要补做准峰值和平均值 的测量。这一试验方法对于提高试验效率十分有效。 在整个测量中，只有峰值或准峰值低于平均值限值时， 试验才可停止，否则还应继续进行平均值测量； h) 对于落地式设备，EUT应直接放在接地平板上，接触点 与正常使用一致，但不能有金属接触。
传导骚扰的测试要点 其及对策
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电子和电气设备在测量其电磁骚扰发射时，都要测试其电 源端的传导骚扰电压的发射，尽管不同的设备依据的试验 标准不同，但采用的试验方法还是相同的，本讲座就来说 明电子、电气设备中的传导骚扰测试要点，以及测试不达 标时可以采取的对策。
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此外还要注意： a) 标准明确规定：“当测量值超过L－20dB (L为限值)电平 时，应至少记录6个最大的骚扰电平值及其所对应的频率”。 因此在试验报告中，对于电源端子，针对每根载流线应至 少提供6个数据(电平和频率)。 b) 供试验报告用的数据应是进行处理过的数据，即经过必 要的修正(如考虑了电缆损耗，AMN的校准系数等)；对于 符合性试验，还要按相应的公式对数据进行统计处理。 c) 试验报告除应包括试验环境、试验设备、试验场所和试 验数据等内容以外，为了能重现试验结果，还应包括试验 时所选择的工作状态和试验布置的记录(如照片或其他的形 式)，以及试验人员自主选择机型或连接线的理由和相关信 息(如品牌、型号，连接线的尺寸，是否屏蔽等)。
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2 对传导骚扰测量结果的数值分析 下图是传导骚扰测量线路的等效线路。
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实际的测量结果有如下几种可能： 1) 在R1和R2上的测量电压大体上相等，而且测量电压在标 准所规定的限值范围内； 2) 在R1和R2上的测量电压大体上相等，但测量电压超出标 准所规定的限值范围； 3) 在R1和R2上的测量电压不等，但测量电压在标准所规定 的限值范围内； 4) 在R1和R2上的测量电压不等，而测量电压超出标准所规 定的限值范围。 对于1、3两种结果，由于测量结果己经在标准所限定的范 围内，所以我们不必作过多辨别，已经可以认定被试设备 通过这项试验了。 对 于 2 ， 有 两 种 可 能 的 情 况 ： 要 么 差 模 电 流 ID 很 小 ， IC1≈IC2；要么差模电流 ID 很大，使得 IC1≈－IC2，只是测 量仪器无法辨别相位，使得测值的大小大体相等。 对于4，都是共模电流IC和差模电流ID共同作用的结果，只 是成份的比例与⑵不同。
L 输入 CX1 N LCX2 LCX1 CY1 CX2 CY2 GND L′ 输出 N′
实用滤波器线路（这里仅给出单相、单级滤波的原理线路）
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在电子和电气设备电磁骚扰测试中滤波器的实际使用效
果和性能改进意见 作为改进电子和电气设备对电磁骚扰发射抑制能力的一项 有力措施，滤波器通常都能有效地改善电子和电气设备的 骚扰发射这一指标，使之达到标准所规定的限值之内。但 是实践表明，有时并不能保证在所有频率点上的骚扰发射 全部都能进入标准所规定的限值之内。究其原因，部分可 能是安装上的原因，使得滤波器的效用没有充分发挥出来； 更大部分的原因则是实际使用环境中的滤波器与电源以及 电子和电气设备的阻抗严重失配。
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在CISPR的第17号出版物《无源无线电干扰滤波器及抑制 元件抑制特性的测量方法》中提出，为了能将各种实验室 内测得的，或由各家制造厂上报的射频抑制元件抑制特性 的测量结果作一番比较，必须采用标准测试法。 所谓标准测量法，在测量滤波器的抑制特性时，应将输入 端和输出端接上等值的固定电阻，电阻值通常是50Ω（这 就是说一般所提供的滤波器插入损耗曲线实际上是在 50Ω/50Ω系统里测得的）。 该出版物又指出，所测得的特性与实际观察到的特性可能 会有所不同，这是因为在测量期间，终端阻抗与实际设备 中使用的阻抗并不相同。在通带内外的一些频率上使用时， 特别是在电抗元件起支配作用的等效电路中接入仅含有电 抗元件的滤波器的情况下，可能会产生插入损耗。为此， 在该出版物中又提出了一种电源滤波器的近似测量法，这 种滤波器的插入损耗不是在50Ω/50Ω系统中测得的，而是 在0.1Ω/100Ω（或100Ω/0.1Ω）系统中测得的。以便较好 地反映电源滤波器的实际使用特性。
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按照这个原则，针对电子和电气设备输入开关电源的开关 频率谐波的声源阻抗是高阻抗的，所以与它对应的滤波器 输出端（滤波器跨接在电网与开关电源之间，通常与电网 连接的部分称为滤波器的输入端，因此与电子和电气设备 相配合的部分被称为输出端）应当是低阻抗的电容器 （CX2）。对于交流电网来说，火线与中线之间是低阻抗的， 故与之对应的滤波器输入端应当是高阻抗的，线路中用差 模电感LDM担当。如果还想进一步抑制电网中的差模噪声， 可以在滤波器的输入端（L和N的线间）并联一个差模电容 CX1，条件是 CX1 的容抗要比交流电网中的线间阻抗还要低 得多，所以CX电容一般用得比较大。
后，一个完整的、对共模和差模骚扰都有抑制能力的滤 波器的电路见下图所示。图中，没有专门设置差模电感， 而是利用共模电感绕制中的不完全对称所形成的一个寄生 的差模电感来担当的。如果一节滤波不够，可以采用两节 滤波电路。如果一节滤波，共模指标达标，差模尚有欠缺 时，可以在滤波器输出端再增加两个差模电感。
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作为一般规律，如果测量结果是在1～2MHz以下超标的， 通常是差模超标的可能性比较大；反之，在1～2MHz以上 超标，则是共模超标的可能性比较大。 为了使企业内部的摸底试验与试验站的测试结果相符（即到 试验站试验时能够一次通过），在摸底试验阶段的测试结果 至少要比标准规定的限值压低2dB（最好能达到6dB）。这 2dB意味着我们已经考虑了试验仪器和试验方法不一致时带 来的测试误差，而6dB代表设计中的余量。
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电源端子传导发射测量示意图（在半电波暗室）
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试验程序及注意事项 (1)试验程序 以台式EUT为例，给出一般的试验程序仅供参考。试验人员 可结合具体情况拟定试验大纲及试验程序，以保障测量的科 学性、有效性和可重复性。 a) 严格按照前面两张图进行试验布置和连接； b) 测量环境电平，确认环境电平比相应限值低6dB； c) 按送试单位要求或产品说明书中的规定选择相应的限值(A 级或B级)； d) 按上述原则选择EUT的工作状态，并使之投入运行； e) 按后面一张图的步骤，在150kHz～30MHz频率范围内， 依次对电源线中的每根载流线(相线和中线)进行测量； f) 先进行初测，找出最大骚扰所对应的工作状态和频率； g) 进行最终测试，记录测量数据。
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电源端子传导骚扰测量中台式EUT的布置
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说明：
1 如果悬垂的电缆的末端与水平接地平板的距离不足40cm、又不能缩短 至适宜的长度，那么超长的部分应来回折叠成长30～40cm的线束。 2 电源线的超长部分应在其中心折叠成线束或缩短至适宜的长度。 3 EUT与一个AMN相连。所有的AMN和ISN也可与垂直接地平板或金属 侧壁相连。 a) 系统中所有其他的单元均通过另外一个AMN供电。多插座的电源板 可供多个电源线使用； b) AMN和ISN与EUT之间的距离应为80cm，AMN与其他的单元和其 他金属平面之间的距离至少为80cm。 c) 电源线和信号电缆的整体应尽量放在离垂直接地平板40cm的位置。 4 手动操作的装置(如键盘、鼠标等)应按正常使用时的位置放置。 5 除了监视器，其他外设和控制器之间的距离应为10cm，如果条件允许， 监视器可直接放置在控制器上。 6 用于外部连接的I／O信号电缆。 7 如需要，可以使用适当的终端阻抗端接那些不与AE相连的I／O电缆。 8 如果使用电流探头，应将电流探头放在离ISN 0.lm远处。