常常覺(jué)得自己并不喜歡炒冷飯，總想每次都換新的主題來(lái)寫(xiě)推文。但是這次，測(cè)測(cè)我卻重新提筆去寫(xiě)了“Pre-EMI”。

上次寫(xiě)了Pre-EMI在消費(fèi)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(lái)關(guān)注下工業(yè)電子，看看在鐵路車(chē)載設(shè)備、大功率激光器、可編程控制器、電源類(lèi)/大功率測(cè)試電源類(lèi)這些領(lǐng)域，Pre-EMI測(cè)試的案例又能給這些行業(yè)帶來(lái)什么樣的不同呢？

在看完手邊的資料后，測(cè)測(cè)還是會(huì)告訴自己：Pre-EMI仍是個(gè)非常值得說(shuō)的話(huà)題。

1、 鐵路車(chē)載設(shè)備領(lǐng)域

車(chē)載監(jiān)測(cè)設(shè)備、車(chē)載控制系統(tǒng)等

鐵路行業(yè)的車(chē)載設(shè)備由于是牽引系統(tǒng)供電，干擾信號(hào)特別多且都是通過(guò)電源線(xiàn)路傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，所以會(huì)遇到非常多的傳導(dǎo)騷擾不通過(guò)的問(wèn)題。

這個(gè)行業(yè)的廠(chǎng)家主要都會(huì)在中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證中心做測(cè)試，首次未通過(guò)測(cè)試的廠(chǎng)家為了能盡快通過(guò)認(rèn)證，都會(huì)在認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行二次或者多次整改和調(diào)試，產(chǎn)生的費(fèi)用是極其昂貴的。案例中的這家企業(yè)也不例外，同時(shí)，工程師的超負(fù)荷工作，壓力與時(shí)間被大量地浪費(fèi)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(cè)試設(shè)備和手段盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決，然后一次性通過(guò)認(rèn)證測(cè)試。由此，大家對(duì)產(chǎn)品自驗(yàn)證的傳導(dǎo)騷擾測(cè)試需求非常強(qiáng)烈。

鐵路領(lǐng)域中車(chē)載設(shè)備的產(chǎn)品種類(lèi)繁多：牽引傳導(dǎo)系統(tǒng)、列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)、列車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)、列車(chē)運(yùn)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(cè)試。通過(guò)EMC測(cè)試是認(rèn)證過(guò)程中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)，而EMI測(cè)試是其中最棘手的部分。

車(chē)載設(shè)備類(lèi)產(chǎn)品的EMI測(cè)試對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 24338。由于鐵路行業(yè)車(chē)載設(shè)備大多有金屬外殼，其對(duì)輻射發(fā)射和抗干擾有一定的性能保證。但是設(shè)備的線(xiàn)纜是傳播干擾的薄弱環(huán)節(jié)，因而電源線(xiàn)的傳導(dǎo)騷擾是問(wèn)題比較集中的測(cè)試項(xiàng)目。

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

那么讓我們來(lái)看看解決方案——

為解決傳導(dǎo)騷擾測(cè)試頻繁整改的問(wèn)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(cè)試方案，配合測(cè)試桌、參考接地板以及模擬認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試環(huán)境。方案中增加了近場(chǎng)探頭組，以方便排查和定位騷擾源。

讓我們來(lái)看看具體的清單配置——

值得一提的是，ESL EMI測(cè)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(cè)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(lái)，激光器及激光加工設(shè)備在半導(dǎo)體、顯示、消費(fèi)電子等精細(xì)微加工領(lǐng)域和航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭飛行器、汽車(chē)發(fā)動(dòng)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(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)機(jī)遇，但同時(shí)，推出的產(chǎn)品越來(lái)越多，意味著去外部做測(cè)試或者首測(cè)認(rèn)證不通過(guò)后反復(fù)整改測(cè)試的次數(shù)也變得越來(lái)越多，每年這部分費(fèi)用投入很大。

目前，隨著產(chǎn)品線(xiàn)進(jìn)一步完善，激光器行業(yè)的頭部客戶(hù)已經(jīng)完成專(zhuān)門(mén)的EMC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，后面的企業(yè)都會(huì)依次跟進(jìn)。

為解決傳導(dǎo)騷擾測(cè)試頻繁整改的問(wèn)題，提出的方案是R&S手持式頻譜分析儀FPH加近場(chǎng)探頭組HZ15/16的輻射發(fā)射測(cè)試方案。此套測(cè)試方案可以幫助客戶(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試。

身邊很多激光行業(yè)的小伙伴都說(shuō)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(lái)的一個(gè)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(dòng)化控制市場(chǎng)保持著快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，隨著越來(lái)越多的自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)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(dòng)。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(chǎng)、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(cè)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(kāi)合、時(shí)序控制以及基于傳感器信號(hào)采集的部分負(fù)反饋系統(tǒng)，同時(shí)兼具一些網(wǎng)口、串口等弱電接口。例如，產(chǎn)品對(duì)標(biāo)CISPR11的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，EMI方面需要測(cè)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(cè)試。

針對(duì)可編程控制器的測(cè)試，選用的預(yù)認(rèn)證級(jí)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(tái)、測(cè)試性能以及可擴(kuò)展性都更加優(yōu)秀。傳導(dǎo)騷擾測(cè)試方面，根據(jù)被測(cè)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(cè)試。測(cè)試結(jié)果可以通過(guò)配套軟件轉(zhuǎn)換為10米法暗室的測(cè)試結(jié)果，同時(shí)未來(lái)還可以用于輻射抗擾度測(cè)試。

4、 電源類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域

充電模塊、工業(yè)電源、車(chē)載電源等

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

全球電動(dòng)汽車(chē)的普及將驅(qū)動(dòng)工業(yè)電源市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)。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(chē)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(chē)、船舶及軍工等行業(yè)。

某企業(yè)生產(chǎn)主要面向客戶(hù)的充電樁電源模塊產(chǎn)品。產(chǎn)品上市之前需要通過(guò)CISPR11的測(cè)試要求，在EMI方面需要測(cè)試9kHz-30MHz的電源線(xiàn)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(kāi)關(guān)頻率及其倍頻。同時(shí)又需要直流和交流兩種測(cè)試，交流模式下需要電流超過(guò)70A。

為解決傳導(dǎo)騷擾測(cè)試頻繁整改的問(wèn)題，提出的方案是由預(yù)認(rèn)證EMI測(cè)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(cè)試方案。鑒于被測(cè)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(shí)域掃描（可大幅加快測(cè)量）測(cè)量電磁干擾相比傳統(tǒng)方法，能夠顯著加快測(cè)量。

5、 電源類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域

可編程電源、交直流電源、濺射電源等

我們?cè)賮?lái)講講另外一個(gè)也屬于電源類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域的產(chǎn)品測(cè)試案例。

這類(lèi)企業(yè)專(zhuān)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(shí)域信號(hào)含有豐富的諧波，對(duì)應(yīng)的頻譜是離散頻譜，這使得其在開(kāi)關(guān)頻率的高階諧波處仍然會(huì)有頻率分量。加之高頻時(shí)“天線(xiàn)”（實(shí)際的電源線(xiàn)）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(kāi)關(guān)型變換器中的功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)頻率通常較高，開(kāi)關(guān)速度快，易產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲，在高頻時(shí)元件及信號(hào)回路上產(chǎn)生的高頻寄生參數(shù)會(huì)對(duì)噪聲信號(hào)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(kāi)關(guān)頻率不太高，所以開(kāi)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(kāi)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(cè)試中既要需要符合CISPR 11以及國(guó)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(kāi)關(guān)電源的干擾源主要集中在功率開(kāi)關(guān)器件以及與之相連的散熱器和高頻變壓器上，相對(duì)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(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，電源主電路中的大功率開(kāi)關(guān)過(guò)程會(huì)引起嚴(yán)重的傳導(dǎo)型EMI。即使電源本身的開(kāi)關(guān)頻率不高（從幾十kHz到幾MHz)，但是干擾來(lái)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(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的輻射，它們會(huì)嚴(yán)重污染周?chē)碾姶怒h(huán)境和電網(wǎng)。

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

6、 大功率測(cè)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(gè)案例是做大功率交直流源、可編程交直流源、電力電子測(cè)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(chē)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(shí)域信號(hào)含有豐富的諧波，對(duì)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(shí)域信號(hào)要高，因此在這些頻率處具有較強(qiáng)的干擾輻射。開(kāi)關(guān)型變換器中的功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)頻率通常較高，開(kāi)關(guān)速度快，易產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲。在高頻時(shí)元件及信號(hào)回路上產(chǎn)生的高頻寄生參數(shù)會(huì)對(duì)噪聲信號(hào)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(cè)試頻繁整改的問(wèn)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(cè)試方案。并配合屏蔽室、測(cè)試桌和參考接地板，以模擬認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試環(huán)境。

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

寫(xiě)到這里剛好，下面還是照例貼一些客戶(hù)的鮮活反饋：

“在這套Pre-EMI方案交付后，我們進(jìn)行了實(shí)測(cè)比較，得到的測(cè)試結(jié)果曲線(xiàn)和認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果曲線(xiàn)趨勢(shì)一致。這樣我們?cè)僖膊挥萌フJ(rèn)證實(shí)驗(yàn)室熬夜測(cè)試整改了。”

“購(gòu)買(mǎi)了這套預(yù)認(rèn)證系統(tǒng)后，我們?cè)诠揪陀袦y(cè)試手段針對(duì)關(guān)鍵頻率點(diǎn)和設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)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(cè)試經(jīng)費(fèi)?！?/p>

“經(jīng)過(guò)和第三方實(shí)驗(yàn)室對(duì)比，這套EMI預(yù)認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果一致性良好，為我們研發(fā)和診斷測(cè)試提供了可靠的手段?，F(xiàn)在這個(gè)瓶頸去掉后，在幾個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，我們的測(cè)試效率明顯提高?！?/p>

看，這套Pre-EMI預(yù)認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)的口碑，就算在工業(yè)品領(lǐng)域，也從來(lái)沒(méi)有變過(guò)。

審核編輯 黃宇