系统设计中测试EMC

电磁兼容(EMC)总是最后被检验的性能。由于此检验是在性能、振动和热测试之后，所以如不能满足EMC要求，对成本的影响是相当大的。所以，在设计的早期开发阶段，需要进行设备测试，在正式进行EMC测试前给出系统性能的预测结果。但是EMC测试设备昂贵而且使用复杂。

本文提出一种基于传导辐射和传导敏感度测试基础上的EMC台式测试方法。

在传导敏感度测试中，被测设备(EUT)放置在测试台上、电压变量器固定在缆线周围。在测试期间，大幅度、可变频率、共模电流流入缆线。

在传导辐射测试中，电流变压器固定在缆线周围。在宽频率范围内EUT正常运行并监视共模电流。若没有一个峰值在响应中超过预定限值，则相信设备符合要求。

　　传导敏感度和辐射

用图1所示装置可以测量共模源和呈现在EUT输入端差分信号之间的传递特性。这些测量可用于确定差模干扰。

　　图1 传导敏感度测量框图

一旦知道传递特性，直接注入差模干扰到接口电路并观察设备响应变为可能。建立1个模型确定共模和差模信号之间的缆线耦合关系成为可能。在承受干扰时仿真EUT性能也是可能的。

可以用同样的方法分析系统的辐射特性，这类测试装置示于图2。用一个正弦源加一个强确定信号到EUT1和被测缆线间的接口电路上。

　　图2 传导辐射特性测量框图

电磁效应将产生一个共模电流流入由返回导体和构件组成的环路。示波器通道2监视此电流。此电流幅度可以与示波器通道1测量的输入源幅度进行比较。

　　传递导纳

在图1中，用单线匝监视输出变量器的输出。此电压与注入到共模回路的电压相同。可以以电流或电压监视CUT1接口上的差分信号。

在图2电路中，输出信号是共模回路中的电流。可以以电流或电压测量差模源。

在上面两种情况下，用电压确定和测量输入信号、用电流确定和测量输出是可能的。在两种情况下，测量参量可以是输出电流与输入电压之比——传递导纳。

假若用传递导纳做为确定参量，则可建立传导敏感度测试和传导辐射测试之间的基本关系。此外，传递导纳是用恒定电压信号做为干扰源时所产生的不希望的直接指示。传递导纳随频率变化的图示提供非常有益的干扰特性的图像。

　　变量器要求

工程师希望用在图1和图2装置中的一对变量器是低成本的。所用变量器的基本要求是磁芯应是铁氧体材料而且能固定在被测缆线的周围。

每个组合件由两个相同的铁氧体磁芯组成。当放置在一起时，它们形成一个闭环磁路。磁芯安装在一个塑料壳中，提供一个铰接的组合件。这可以打开固定在缆线附近。当闭合时，塑料壳咬住闭锁。

　　电压变量器

电压变量器电路示于图3。初级绕组为10匝，加电阻到初级绕组使其在大部分工作频带大约“像”50?。电路中68 ?电阻器额定2W，处理10V峰-峰输入信号。

　　图3 电压变量器电路

监视绕组是标准单匝铜漆包线，绕在相反的磁芯上。51 ?电阻器与线匝串联，使监视绕组“像”一个51 ?源。

由终端单元提供终端连接，两上BNC连接器的背端直接滤波后连接此单元。

　　电流变量器

电流变量器所采用磁芯和匝数与上述电压变量器相同。如图4所示，这种绕组是做为变量器次级。

　　图4 电流变量器电路

初级绕组是被测回路。由于次级是10匝，所以Isec是Iprim的十分之一，而到负载电阻器的输入阻抗是相当高的。电流源能有效地提供51?电阻(见图5)。

　　图5 电流源

应用Thevenin定理到此电路得到图6的模型。

　　图6 电压源

由于此配置的输出阻抗是51?，所以它提供一个良好匹配到50?特性阻抗的同轴电缆。图7示出变量器到示波器的连接图。由于在这种配置中，50?电缆是透明的，所以到示波器的输入电压幅度正比于被测回路中的电流幅值。

　　图7 连接变量器到示波器

加一个已知电流到输入并监视示波器输入信号就可以定标电流变量器。对于这种配置，转移阻抗可定义为示波器输入处的电压与初级回路中的电流幅值之比。

一个实际的次级回路电路模型示于图8。用此电路模型可以测量被测回路的任何电源幅值。

　　图8 次级回路电路模型

用相同的方法可以定标电压变量器。为了用电压变量器不需要生成电路模型。监视绕组给出被测回路感应电压的精确测量。

　　结语

本文描述了为什么要对被开发设备的EMC进行台式测试和如何进行这种测试。EMC台式测试的关键元件是宽带电压变量器和宽带电流变量器。在此详细地描述这两种变量器并说明了如何进行定标。