常常覺得自己并不喜歡炒冷飯，總想每次都換新的主題來寫推文。但是這次，測測我卻重新提筆去寫了“Pre-EMI”。

上次寫了Pre-EMI在消費電子領(lǐng)域（智能家居、白色家電、LED燈）的應(yīng)用案例，那這次我們就來關(guān)注下工業(yè)電子，看看在鐵路車載設(shè)備、大功率激光器、可編程控制器、電源類/大功率測試電源類這些領(lǐng)域，Pre-EMI測試的案例又能給這些行業(yè)帶來什么樣的不同呢？

在看完手邊的資料后，測測還是會告訴自己：Pre-EMI仍是個非常值得說的話題。

1、 鐵路車載設(shè)備領(lǐng)域

車載監(jiān)測設(shè)備、車載控制系統(tǒng)等

鐵路行業(yè)的車載設(shè)備由于是牽引系統(tǒng)供電，干擾信號特別多且都是通過電源線路傳導(dǎo)過來，所以會遇到非常多的傳導(dǎo)騷擾不通過的問題。

這個行業(yè)的廠家主要都會在中鐵檢驗認(rèn)證中心做測試，首次未通過測試的廠家為了能盡快通過認(rèn)證，都會在認(rèn)證實驗室進(jìn)行二次或者多次整改和調(diào)試，產(chǎn)生的費用是極其昂貴的。案例中的這家企業(yè)也不例外，同時，工程師的超負(fù)荷工作，壓力與時間被大量地浪費在整改環(huán)節(jié)上。

與其在高壓環(huán)境下不停地整改并承擔(dān)超成本的投入，還不如在研發(fā)初期采用有效的測試設(shè)備和手段盡早發(fā)現(xiàn)問題并解決，然后一次性通過認(rèn)證測試。由此，大家對產(chǎn)品自驗證的傳導(dǎo)騷擾測試需求非常強(qiáng)烈。

鐵路領(lǐng)域中車載設(shè)備的產(chǎn)品種類繁多：牽引傳導(dǎo)系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)、列車安全防護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、列車運行狀態(tài)信息系統(tǒng)等等。每款產(chǎn)品上市前都需要做CRCC認(rèn)證，包括EMC測試。通過EMC測試是認(rèn)證過程中非常關(guān)鍵的一項，而EMI測試是其中最棘手的部分。

車載設(shè)備類產(chǎn)品的EMI測試對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 24338。由于鐵路行業(yè)車載設(shè)備大多有金屬外殼，其對輻射發(fā)射和抗干擾有一定的性能保證。但是設(shè)備的線纜是傳播干擾的薄弱環(huán)節(jié)，因而電源線的傳導(dǎo)騷擾是問題比較集中的測試項目。

車載設(shè)備供應(yīng)商的傳導(dǎo)騷擾測試分為兩類：一類是針對電源端口的認(rèn)證傳導(dǎo)騷擾測試，電源端口是直流供電110V，最大電流為32A；另一類是研發(fā)過程中增加的針對控制電路端口的傳導(dǎo)騷擾測試，LIN口居多，基本上是直流電壓5V，電流是mA級別的。

那么讓我們來看看解決方案——

為解決傳導(dǎo)騷擾測試頻繁整改的問題，提出的是由R&S預(yù)認(rèn)證接收機(jī)ESL3、人工電源網(wǎng)絡(luò)ENV432和軟件ELEMI-E組成的傳導(dǎo)騷擾測試方案，配合測試桌、參考接地板以及模擬認(rèn)證實驗室的測試環(huán)境。方案中增加了近場探頭組，以方便排查和定位騷擾源。

讓我們來看看具體的清單配置——

值得一提的是，ESL EMI測試接收機(jī)將兩種儀器集于一體，不僅能夠根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測量EMC干擾，還可以用作功能全面的頻譜分析儀。

2、 大功率激光器行業(yè)

大功率激光加工設(shè)備

一提到到激光，就想到biubiubiu的激光發(fā)射。

隨著激光技術(shù)的不斷提高，激光器和激光加工設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。近年來，激光器及激光加工設(shè)備在半導(dǎo)體、顯示、消費電子等精細(xì)微加工領(lǐng)域和航空發(fā)動機(jī)、火箭飛行器、汽車發(fā)動機(jī)等零部件結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的尖端科技領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。這對于企業(yè)來說是個機(jī)遇，但同時，推出的產(chǎn)品越來越多，意味著去外部做測試或者首測認(rèn)證不通過后反復(fù)整改測試的次數(shù)也變得越來越多，每年這部分費用投入很大。

目前，隨著產(chǎn)品線進(jìn)一步完善，激光器行業(yè)的頭部客戶已經(jīng)完成專門的EMC實驗室建設(shè)，后面的企業(yè)都會依次跟進(jìn)。

為解決傳導(dǎo)騷擾測試頻繁整改的問題，提出的方案是R&S手持式頻譜分析儀FPH加近場探頭組HZ15/16的輻射發(fā)射測試方案。此套測試方案可以幫助客戶進(jìn)行簡單的debug工作，待找到干擾源并進(jìn)行整改后，再送到認(rèn)證實驗室進(jìn)行認(rèn)證測試。

身邊很多激光行業(yè)的小伙伴都說自己之前完全get不到，入手之后才發(fā)現(xiàn)，“真香”！

3、 可編程控制器領(lǐng)域

可編程控制器、電力保護(hù)器等

工業(yè)4.0是近十年來的一個熱議名詞。

行業(yè)的風(fēng)口自然讓工業(yè)控制領(lǐng)域的企業(yè)蓬勃發(fā)展——

隨著工業(yè)4.0的進(jìn)展加快，全球工業(yè)自動化控制市場保持著快速增長的態(tài)勢，隨著越來越多的自動化生產(chǎn)流水線和智能設(shè)備大量出現(xiàn)，工控產(chǎn)品需求的增速被充分帶動。包括控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、智能設(shè)備，都被應(yīng)用在電廠、化工、冶金、建材等工業(yè)企業(yè)，涉及到的產(chǎn)品包括電液執(zhí)行器、鍋爐檢測系統(tǒng)、可編程控制器、電力保護(hù)器等等。

其中，工業(yè)控制器主要涉及強(qiáng)電系統(tǒng)（單相、三相）的開合、時序控制以及基于傳感器信號采集的部分負(fù)反饋系統(tǒng)，同時兼具一些網(wǎng)口、串口等弱電接口。例如，產(chǎn)品對標(biāo)CISPR11的測試標(biāo)準(zhǔn)，EMI方面需要測試150K-30MHz的電源傳導(dǎo)騷擾電壓以及30MHz-1GHz的空間輻射騷擾，偶爾涉及通信端口的傳導(dǎo)騷擾測試。

針對可編程控制器的測試，選用的預(yù)認(rèn)證級的接收機(jī)有ESL和ESRP 兩種，從經(jīng)濟(jì)的角度可以選ESL。ESRP則是在硬件平臺、測試性能以及可擴(kuò)展性都更加優(yōu)秀。傳導(dǎo)騷擾測試方面，根據(jù)被測品最大電流的可能達(dá)到三相60A的具體情況推薦ENV4200。軟件方面用了R&S新版ELEKTRA軟件。此外， 如不搭建暗室，也可搭配第三方的GTEM 小室用于輻射騷擾EMI（RE）測試。測試結(jié)果可以通過配套軟件轉(zhuǎn)換為10米法暗室的測試結(jié)果，同時未來還可以用于輻射抗擾度測試。

4、 電源類產(chǎn)品領(lǐng)域

充電模塊、工業(yè)電源、車載電源等

這幾年做新能源車領(lǐng)域的相關(guān)電源產(chǎn)品的還是挺滋潤的。

全球電動汽車的普及將驅(qū)動工業(yè)電源市場穩(wěn)定增長。行業(yè)某半導(dǎo)體材料生產(chǎn)制造及應(yīng)用解決方案提供商，產(chǎn)品包括碳化硅肖特基二極管、碳化硅MOSFET、碳化硅混合模塊等功率半導(dǎo)體器件，以及全碳化硅充電模塊、全碳化硅船舶電源、全車載電源、全碳化硅工業(yè)電源等電源產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋工業(yè)電子、汽車、船舶及軍工等行業(yè)。

某企業(yè)生產(chǎn)主要面向客戶的充電樁電源模塊產(chǎn)品。產(chǎn)品上市之前需要通過CISPR11的測試要求，在EMI方面需要測試9kHz-30MHz的電源線傳導(dǎo)騷擾電壓。而該企業(yè)的產(chǎn)品在頻率為150kHz-3MHz的頻率范圍內(nèi)經(jīng)常超標(biāo)，該頻率為產(chǎn)品開關(guān)頻率及其倍頻。同時又需要直流和交流兩種測試，交流模式下需要電流超過70A。

為解決傳導(dǎo)騷擾測試頻繁整改的問題，提出的方案是由預(yù)認(rèn)證EMI測試接收機(jī)、三相人工電源網(wǎng)絡(luò)和軟件組成的傳導(dǎo)騷擾測試方案。鑒于被測件工作電流可能達(dá)到70A以上，建議配置4*100A的人工電源網(wǎng)絡(luò)。

ESRP3可使用基于FFT的時域掃描（可大幅加快測量）測量電磁干擾相比傳統(tǒng)方法，能夠顯著加快測量。

5、 電源類產(chǎn)品領(lǐng)域

可編程電源、交直流電源、濺射電源等

我們再來講講另外一個也屬于電源類產(chǎn)品領(lǐng)域的產(chǎn)品測試案例。

這類企業(yè)專注于工業(yè)電源，如功率控制電源和特種電源等設(shè)備的研 發(fā)和制造。涉及的產(chǎn)品有可編程電源、射頻 / 濺射電源、通用交直流 電源、感應(yīng)電源、高壓 / 特種電源等。

電源是典型的電力電子裝置，其電路中周期性變化的脈沖時域信號含有豐富的諧波，對應(yīng)的頻譜是離散頻譜，這使得其在開關(guān)頻率的高階諧波處仍然會有頻率分量。加之高頻時“天線”（實際的電源線）的輻射效率大大增強(qiáng)，因此在這些頻率處具有較強(qiáng)的干擾輻射。開關(guān)型變換器中的功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率通常較高，開關(guān)速度快，易產(chǎn)生開關(guān)噪聲，在高頻時元件及信號回路上產(chǎn)生的高頻寄生參數(shù)會對噪聲信號的傳輸通道產(chǎn)生影響，進(jìn)一步加劇電源的噪聲水平。但與高速數(shù)字電路相比，由于半導(dǎo)體器件的功率大，開關(guān)頻率不太高，所以開關(guān)型變換器呈現(xiàn)出不同于高速數(shù)字電路的電磁干擾特性。現(xiàn)在的開關(guān)電源技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種民用和軍用產(chǎn)品，電源產(chǎn)品在EMI測試中既要需要符合CISPR 11以及國標(biāo)GB 4824的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，還要符合軍標(biāo) GJB151B的標(biāo)準(zhǔn)。

開關(guān)電源的干擾源主要集中在功率開關(guān)器件以及與之相連的散熱器和高頻變壓器上，相對于高速數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚。但是由于高頻寄生參數(shù)的存在，使得噪聲傳輸通道不是很明確，干擾傳播路徑不如預(yù)期。作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，電源主電路中的大功率開關(guān)過程會引起嚴(yán)重的傳導(dǎo)型EMI。即使電源本身的開關(guān)頻率不高（從幾十kHz到幾MHz)，但是干擾來自它的高階諧波，所以傳導(dǎo)干擾是其主要的干擾成分。干擾也會產(chǎn)生電磁場的輻射，它們會嚴(yán)重污染周圍的電磁環(huán)境和電網(wǎng)。

考慮到被測電源要滿足GJB151B和GB4824（CISPR11）干擾特性測試，那就得提供最接近認(rèn)證接收機(jī)的預(yù)認(rèn)證型號ESRP作為測量接收機(jī)，搭配低頻擴(kuò)展ESRP-B29，能夠滿足針對GJB151B CE101（25Hz至10kHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射）的測試要求。而LISN則選擇了民標(biāo)具有單相/三相獨立接口的ENV432，以及能夠達(dá)到GJB的LISN NNBL 8229-HV，自動化軟件選擇了ELEMI-E。

6、 大功率測試電源領(lǐng)域

大功率交直流源，電子電子設(shè)備

下面介紹的這個案例是做大功率交直流源、可編程交直流源、電力電子測試設(shè)備的。產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)電子、半導(dǎo)體以及汽車等行業(yè)。

前面提到，電源是典型的電力電子裝置，其電路中周期性變化的脈沖時域信號含有豐富的諧波，對應(yīng)的頻譜是離散頻譜，使得其在脈沖頻率的整數(shù)倍頻率處的頻譜強(qiáng)度較非周期性變化的時域信號要高，因此在這些頻率處具有較強(qiáng)的干擾輻射。開關(guān)型變換器中的功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率通常較高，開關(guān)速度快，易產(chǎn)生開關(guān)噪聲。在高頻時元件及信號回路上產(chǎn)生的高頻寄生參數(shù)會對噪聲信號的傳輸通道產(chǎn)生影響，進(jìn)一步加劇電源的噪聲水平。

為解決傳導(dǎo)騷擾測試頻繁整改的問題，提出的方案是用預(yù)認(rèn)證接收機(jī) ESRP3，搭配軟件ELEMI-E的傳導(dǎo)騷擾測試方案。并配合屏蔽室、測試桌和參考接地板，以模擬認(rèn)證實驗室的測試環(huán)境。

最后讓我們來掃一眼ELEKTRA測試軟件。軟件控制完整的EMC測試系統(tǒng)，自動進(jìn)行被測設(shè)備（EUT）的騷擾（EMI）和抗擾度（EMS）認(rèn)證測試。ELEKTRA根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)簡化測試系統(tǒng)配置和測試描述。它可加快執(zhí)行測試，并迅速生成全面的測試報告

寫到這里剛好，下面還是照例貼一些客戶的鮮活反饋：

“在這套Pre-EMI方案交付后，我們進(jìn)行了實測比較，得到的測試結(jié)果曲線和認(rèn)證實驗室的測試結(jié)果曲線趨勢一致。這樣我們再也不用去認(rèn)證實驗室熬夜測試整改了。”

“購買了這套預(yù)認(rèn)證系統(tǒng)后，我們在公司就有測試手段針對關(guān)鍵頻率點和設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行測量驗證，這使我們真正做到了心里有數(shù)，送檢有譜，大大提高了我們的研發(fā)效率并節(jié)省了測試經(jīng)費。”

“經(jīng)過和第三方實驗室對比，這套EMI預(yù)認(rèn)證測試系統(tǒng)測試結(jié)果一致性良好，為我們研發(fā)和診斷測試提供了可靠的手段?，F(xiàn)在這個瓶頸去掉后，在幾個項目的任務(wù)執(zhí)行過程中，我們的測試效率明顯提高?！?/p>

看，這套Pre-EMI預(yù)認(rèn)證測試系統(tǒng)的口碑，就算在工業(yè)品領(lǐng)域，也從來沒有變過。

審核編輯 黃宇