电磁兼容（150kHz～30MHz）传导干扰新测试方法的研究和应用*

陈庆雄 张卫华 蒋笑林

（湖南省市场监管局湖南省计量检测研究院 长沙 410018）

1 引言

随着电子行业的高速发展，作为电子产品的驱动源，也在产品的功能高度集中和电源接口统一度中有了新的要求，在过去，大电流型电源专用于轨道交通、逆变器等特殊行业，而目前大电流型电源广泛应用于大型医疗设备、LED大显示屏、音频功放以及家电产品等。新的需求和应用提供了便利性和操控性的同时，也会产生一系列的关于安全、可靠性和电磁兼容性的问题。

对于电磁兼容问题，传导骚扰作为考究产品合格的重要项目，是国内3C认证和国外认证的重要组成部分，而一般的实验室和企业配备传导骚扰测试设备LISN（人工电源网络）的电流限制在16A以内，怎样在现有设备的基础上准确测量出大电流（超过16A电流以上）产品的干扰值，本文从原理的角度进行分析，提出一种合理的测试方法，同时用实际产品数据进行验证分析，以便能够对实验室及企业的认证和预认证有帮助。

2 标准测试方法

2.1 测试标准及设备

电磁兼容中传导骚扰项目依据的方法标准为GB/T 9254-2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》，本案列的传导干扰试验在屏蔽室进行，测量设备采用德国R&S厂家生产的型号为ESR3的接收机、型号为ESH2-Z5和ENV216的人工电源网络，测试频段为0.15kHz～30MHz，限值为GB/T 9254-2008中定义的A类限值。根据标准要求，试验场地保证噪声电平至少低于标准限值6dB［1］，本实验室通过测量环境噪声电平（被测设备不工作）予以确定，保证环境噪声电平满足标准要求，测试布置图如图1，AC电网将工频电压输送给输入端口，通过去耦电路进行滤波，并给连接至EUT端口的EUT提供工频电压，EUT工作时产生的传导骚扰经过耦合电路送至测试模式电路，由控制电路决定选择一种测试模式，测量结果经由射频输出端口输出至接收机［2］。

图1 传导骚扰测试布置图

2.2 采样原理

根据人工电源网络（LISN）的内部结构（如图2），电源端部分C1、C2、L1和L2是用于滤除电源端的高频干扰噪声，能够保证给被测设备（EUT）电源供电的纯洁度，满足环境噪声电平的标准要求；C3、C4是用于提取被测设备（EUT）中的传导骚扰噪声电压；R1、R3用于测量C3、C4提取的噪声电流，并将噪声电流转化为噪声电压；R2、R4用于R1、R3断开时为C3、C4提供放电通路。

图2 人工电源网络（LISN）电路拓扑结构

图中C1、C2值为1μF，C3、C4值为0.1μF，R1、R3为50Ω，R2、R4为1kΩ，L1、L2为50μH［3］。人工电源网络（LISN）与被测设备用L、N、G三根线相连，图中实线带箭头部分为被测设备电源火线和零线对地的传导噪声电压，称作为“共模传导噪声”；虚线带箭头部分为被测设备电源火线和零线之间的传导噪声电压，称为“差模传导噪声”。最终由噪声接收端测量到被测设备EUT产生的电磁干扰的混合信号，包括共模噪声Vcm和差模噪声Vdm［4］。

3 新方法研究及验证

3.1 新方法的目的和接线方式

实验室日常检测中，我们会经常碰到16A以上电流的被测设备，在满载的情况下，一般实验室配备的人工电源网络（LISN）如ENV216限流16A的电源输出，大电流的被测设备长时间通电有可能会损坏采样设备的核心部件以及发热引起的各种问题，导致测试仪器损坏及数据不准确，按照GB/T 9254-2008中标准要求需采购新的大电流人工电源网络（LISN）、电压探头或者电流探头来进行测试，考虑到成本问题，能否利用现有人工电源网络测出被测设备的传导骚扰噪声？

在分析人工电源网络（LISN）的拓扑结构中，我们能够得出，被测设备产生的共模噪声Vcm和差模噪声Vdm组合而成的混合干扰电压信号，为C3、C4和R1、R3采样至接收机，所以在将人工电源网络（LISN）的输入端L、N、PE三线直接连接被测设备，将被测设备的输入端并联引出三线L、N、PE接入人工电源网络（LISN）输出端口，如图3，也就是说，将人工电源网络（LISN）的供电功能去除，只作为干扰信号的采样。

图3 传导骚扰测试布置图

3.2 标准方法和新方法的测试数据

我们以一款规格为18A的开关电源（输入220V、50Hz）为例进行验证，确认方法能否可行。测试中首先以限流25A的人工电源网络（LISN）型号为ESH2-Z5进行标准采样，接收机为型号ESR3进行数据，按照图1的连接方式，接收机按照步进9kHz，频率范围为150kHz～30MHz，得到测试曲线，在所得曲线上共选取8个频点的传导骚扰电平准峰值和平均值［5］做比较，如图4。

同时，在选用型号为ESR3的接收机和限流以16A的人工电源网络（LISN）型号为ENV216进行标准测试，按照图3的连接方式，接收机同样按照步进9kHz［6～11］，频率范围为150kHz～30MHz得到测试曲线，同样在所得曲线上选取如图4相同的8个频点的传导骚扰电平准峰值及平均值，如图5。

图4 按照图1连接方式得出的测试曲线图

图5 按照图3连接方式得出的测试曲线图

3.3 测试数据对比及差异分析

通过比对图4和图5，在测试曲线的150kHz～3MHz之间，两种测试方式得出的曲线在走势上是一致的，选取了150kHz～3MHz内的六个有典型意义的频点的传导骚扰电平峰值做比较（选取的频率点为开关电源的开关频率倍频点，具有可比性），两者测试结果相当接近，最大差异在298kHz处，相差值为1.48dB，该点的差异主要是被测设备的布置及样品发热等原因造成。

而在3MHz～30MHz之间的曲线走势有点不同，源于开关电源的开关频率倍频在高频所产生的干扰弱化，产生干扰的典型值没有低频部分具有可比性，同时也和LISN的两种接线方式有区别，图4的曲线比较平整，分析认为接线人工电源网络（LISN）电源端部分C1、C2、L1和L2是用于滤除电源端的高频干扰噪声，而图3的测试连接方式没有滤除高频噪声部分，故两者在高频范围还是稍微有差别，在图3连接图中被测设备电源供电端加入32A人工电源网络（LISN），后端的曲线完全一致，所以能够认为这两种方式都真实反应被测设备所产生的传导干扰。

4 方法的应用

通过以上分析和验证，该测量方法能够准确得到被测设备的噪声干扰［12］，然而在现有的标准规范中如GB/T 9254、GB/T13837等都没有传导干扰替代测量方式的定义，所以不能够作为产品的正式认证方法，可用来做以下的应用方式。

1）应用于传导干扰的比对样品。传导干扰［13～15］的比对样品一般为梳妆波发生器，在150kHz～30MHz范围内以5kHz的间隔产生一个谐波序列，在信号源与负载之间按照图3的方式引出3线L、N、PE接入断开输入端的人工电源网络（LISN），然后在接收机中读出比对频率的干扰值。

2）应用于大电流产品的传导干扰预认证测试。在无大电流的人工电源网络（LISN）的情况下，直接引入产品供电线至断开输入端的人工电源网络（LISN），读取测试频率范围的干扰值。

3）应用于电源产品的输出端传导干扰测试。由于输出端的传导干扰会影响到后端电路或者产品的电磁兼容性问题，逆变器、开关电源等产品的输出端传导干扰受到越来越多厂家的重视，同样在产品的输出和负载之间引线至断开输入端的人工电源网络（LISN），测量出干扰值。

5 结语

在通过分析人工电源网络（LISN）的电路结构，根据其采样方式得出新的传导干扰测量连接图，能够准确可靠地测量L/N线的共模和差模混合干扰，可以用于一般的传导骚扰测量。可以突破人工电源网络（LISN）本身的电流限值，进行更大电流产品的传导干扰测量。