2. 传导发射基础与标准框架
传导发射测试并不是“接上 LISN、扫一遍频谱”这么简单。真正决定测试能否成立、结果能否被认可的,是标准体系对测量频段、限值类别、LISN 阻抗特性、检波方式、测量时间常数以及受试设备分类的规定。同一台开关电源,按 CISPR 11 测可能是 Group 1 Class B,按 CISPR 32 测可能是 Class B 多媒体设备,按 FCC Part 15 测又可能落在 Class B 无意辐射体;三者的限值线、频率起点和 LISN 使用方式并不完全一致。理解这些差异,是搭建可复现传导发射测试系统的第一步。
一、标准体系的分工:谁管哪类设备
传导发射标准按“设备族”划分,而不是按测试方法划分。CISPR 11 面向工业、科学和医疗(ISM)设备,频率下限通常从 150 kHz 开始,但部分 Group 1 设备可低至 9 kHz;CISPR 14-1 面向家用电器、电动工具和类似器具,重点关注 148.5 kHz~30 MHz;CISPR 16 是“基础标准”,规定测量仪器、LISN、探头和测量方法,本身不给出产品限值;CISPR 32 面向多媒体设备,覆盖 150 kHz~30 MHz 的电源端传导发射;FCC Part 15 则是美国法规,对无意辐射体给出 150 kHz~30 MHz 的传导限值。EN 55011/55014/55016/55032 是对应的欧洲协调标准,内容与 CISPR 版本基本一致,但会附加欧盟的合规与公告要求。
这里有一个容易混淆的点:CISPR 16 不是产品标准,而是“尺子”。它规定 LISN 在 9 kHz~30 MHz 内的阻抗—频率特性、电压分压系数、隔离度、相位和额定电流。产品标准只引用 CISPR 16-1-2 的 LISN 要求,再给出自己的限值。因此,选 LISN 时先看产品标准引用了哪一版 CISPR 16,再看 LISN 的校准证书是否覆盖该频段和阻抗曲线。
二、LISN 在标准中的核心参数
标准对 LISN 的要求集中在四个参数上:阻抗特性、频率范围、额定电流与电压、以及射频端口的分压系数。以 CISPR 16-1-2 为例,50 Ω/50 μH+5 Ω 的 V 型 LISN 在 150 kHz~30 MHz 内,其阻抗模值应落在规定容差内;在 9 kHz~150 kHz 频段,部分标准允许使用 50 Ω/50 μH 结构,但阻抗曲线不同。LISN 的 EUT 端口到测量端口的电压分压系数通常按 20 dB 设计,即测量接收机读到的电压约为 EUT 端口电压的一半,标准限值已经按此折算,因此不能再用探头二次修正。
额定电流决定了 LISN 能否承载 EUT 的工作电流。例如 CISPR 14-1 对家用电器测试常用 16 A LISN,而 CISPR 11 对工业设备可能要求 100 A 以上。若 EUT 电流超过 LISN 额定值,磁芯饱和会导致阻抗曲线偏离,测量结果不可信。实际选型时,应让 LISN 的连续额定电流至少为 EUT 最大工作电流的 1.2 倍,并确认其电压等级覆盖 EUT 供电电压。
三、限值体系:准峰值、平均值与频率分段
传导发射限值通常按频段和检波方式给出。CISPR 11、CISPR 14-1、CISPR 32 和 FCC Part 15 在 150 kHz~30 MHz 内普遍采用准峰值(QP)和平均值(AV)两种检波方式,部分频段只要求 QP。QP 检波器具有规定的充电时间常数(1 ms)、放电时间常数(160 ms)和机械时间常数(160 ms),用于评估干扰对广播接收的听觉影响;AV 检波器则用 100 ms 时间常数,反映干扰的平均能量。FCC Part 15 在 150 kHz~500 kHz 对 Class B 设备要求 QP 限值,在 500 kHz~30 MHz 同时给出 QP 和 AV 限值,且 AV 限值通常比 QP 低 10 dB 左右。
限值还随频率分段变化。以 CISPR 32 Class B 电源端传导限值为例:150 kHz~500 kHz 的 QP 限值为 66~56 dBμV,随频率对数线性下降;500 kHz~5 MHz 为 56 dBμV;5 MHz~30 MHz 为 60 dBμV。AV 限值在 150 kHz~500 kHz 为 56~46 dBμV,500 kHz~30 MHz 为 46 dBμV。这种“阶梯+斜坡”的限值线,要求测试系统在 150 kHz 附近具有足够低的底噪,否则无法判断 EUT 是否真正超标。
四、从标准到测试配置:一个可执行的判断路径
面对一台待测设备,先确定产品族,再确定限值类别,最后核对 LISN 参数。以一台额定 220 V/50 Hz、最大电流 8 A 的开关电源适配器为例:若它用于信息技术设备,则按 CISPR 32 Class B 执行;若用于家用电器,则按 CISPR 14-1 执行。两者在 150 kHz~30 MHz 的 QP 限值线在 500 kHz~5 MHz 段均为 56 dBμV,但 CISPR 14-1 在 148.5 kHz~500 kHz 的限值起点和斜率与 CISPR 32 略有差异,且 CISPR 14-1 对 click 干扰有额外评估方法。
配置时,LISN 的 EUT 端口接适配器交流输入端,测量端口接 EMI 接收机,接收机输入阻抗 50 Ω。LISN 的参考地应与屏蔽室地平面低阻抗搭接,搭接电阻建议小于 2.5 mΩ。接收机按标准设置:QP 检波、分辨率带宽 9 kHz、扫描时间按频段设置,150 kHz~30 MHz 通常用 10 s 左右扫描时间,确保每个频点有足够驻留。若需测 AV 值,则切换检波器并重新扫描,不能从 QP 扫描结果直接推算 AV 值。
五、限值判读与常见误区
限值判读时,接收机读数是测量端口电压,标准限值也是测量端口电压限值,两者直接比较即可。常见误区有三个:一是把 LISN 分压系数再乘回去,导致读数偏低 6 dB;二是用峰值检波结果直接对比 QP 限值,峰值通常高于 QP,容易误判超标;三是在 150 kHz 附近忽略 LISN 自身底噪,把 LISN 内部噪声当成 EUT 发射。正确做法是:先测背景噪声,确认至少低于限值 6 dB,再接入 EUT 测量;若背景噪声不足,应检查 LISN 接地、接收机前置放大器是否过载、以及屏蔽室滤波是否有效。
对于 FCC Part 15,还需注意其限值单位是 dBμV,但部分条款给出的是 μV/m 或 μV,转换时按 20 log 计算。例如 250 μV 对应 48 dBμV。FCC Part 15 对 Class B 设备在 150 kHz~500 kHz 的 QP 限值为 66~56 dBμV,AV 限值为 56~46 dBμV;500 kHz~30 MHz 的 QP 限值为 56 dBμV,AV 限值为 46 dBμV。这些数值与 CISPR 32 Class B 在 500 kHz~5 MHz 段一致,但在 150 kHz~500 kHz 段,FCC 的 AV 限值比 CISPR 32 更严格,测试时应以目标市场法规为准。
六、标准选择速查表
| 设备类型 | 产品标准 | 欧洲协调标准 | 传导频段 | LISN 典型要求 |
|---|---|---|---|---|
| 工业/科学/医疗 | CISPR 11 | EN 55011 | 9 kHz~30 MHz | 50 Ω/50 μH+5 Ω,按 Group/Class 选限值 |
| 家用电器/电动工具 | CISPR 14-1 | EN 55014 | 148.5 kHz~30 MHz | 50 Ω/50 μH,16 A 常见 |
| 多媒体设备 | CISPR 32 | EN 55032 | 150 kHz~30 MHz | 50 Ω/50 μH+5 Ω,Class A/B |
| 美国无意辐射体 | FCC Part 15 | — | 150 kHz~30 MHz | 50 Ω/50 μH,Class A/B |
| 基础测量方法 | CISPR 16-1-2 | EN 55016 | 9 kHz~30 MHz | 规定阻抗、分压、校准,不给出产品限值 |