電壓法和電流法的分析及引申應(yīng)用

車載電子零部件的EMC由于需要滿足嚴(yán)格的限值和功能安全要求所以一直是研發(fā)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過深入研究基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)CISPR25定義的傳導(dǎo)測(cè)試電壓法和電流法的異同能夠讓我們對(duì)于車標(biāo)傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試?yán)斫飧鼮樯羁?，?duì)于傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果診斷分析，研發(fā)EMC預(yù)測(cè)試和診斷能力建設(shè)，甚至實(shí)驗(yàn)室測(cè)試快速核查都有很好的意義。

傳導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)電流法比電壓法通過的難度更大，導(dǎo)致一些工程師認(rèn)為電壓法和電流法是差異很大的不同測(cè)試，我們需要通過標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)節(jié)內(nèi)容來分析兩者異同。

電壓法測(cè)試布置（左）電流法測(cè)試布置（右）

兩者相同點(diǎn)：測(cè)試場(chǎng)地相同；測(cè)量設(shè)備相同；檢波器帶寬步長(zhǎng)等參數(shù)相同；測(cè)試結(jié)果來源相同（均通過電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換得到）；對(duì)電源端口AN（artificial network人工網(wǎng)絡(luò)）接入要求相同（電源端口都有一個(gè)穩(wěn)定統(tǒng)一的對(duì)地阻抗）。

兩者差異部分：測(cè)量接口不同（電壓法通過人工電源網(wǎng)絡(luò)的RF端口輸出，電流法通過電流探頭耦合輸出）；受測(cè)端口限制不同（電壓法只能測(cè)試電源端口，電流法可以測(cè)試任意線纜，尤其是無法接入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)線采樣線通訊線等）；測(cè)試布置線長(zhǎng)不同（電壓法受測(cè)線長(zhǎng)20~40cm而電流法150~200cm）；限值不同。

以上可以看出兩者應(yīng)用上存在較大差異尤其分別采用不同的限值更容易被認(rèn)為是互相獨(dú)立的不同測(cè)試，但仔細(xì)分析限值的差異我們卻能發(fā)現(xiàn)兩個(gè)測(cè)試方法內(nèi)在的統(tǒng)一性。

電壓法和電流法的限值比較（Δ為限值數(shù)值差值）

對(duì)比限值可以看出電壓法與電流法限值在頻段和等級(jí)劃分是一致的，僅量綱不同和數(shù)值不同。由于測(cè)試在50?系統(tǒng)下進(jìn)行，因此電壓量綱與電流量綱之間固定存在34dB差值（50歐電阻對(duì)數(shù)形式34dB?），與6MHz之后限值差值是一致的。而6MHz之前的差值小于34dB，通過查詢基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的阻抗值我們能發(fā)現(xiàn)是由于阻抗差異導(dǎo)致而非測(cè)試方法嚴(yán)酷程度不同。參考基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)CISPR16-1-2中車標(biāo)150KHz-108MHz 50?/5uH+1?人工電源網(wǎng)絡(luò)AMN相應(yīng)的阻抗曲線如下 ：

150KHz-108MHz的 50?/5uH+1?阻抗網(wǎng)絡(luò)原理圖（左）和阻抗曲線（右）

右圖阻抗曲線可以看出在6MHz之后阻抗穩(wěn)定在50?，但在低于該頻段之前阻抗明顯小于50 ?，如300KHz阻抗約為10?即20dB ?，差值為20dB，與限值差值相同。因此兩者限值實(shí)際上是參照阻抗網(wǎng)絡(luò)阻抗值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，兩個(gè)測(cè)試方法五個(gè)等級(jí)的限值都一一對(duì)應(yīng)并沒有嚴(yán)酷程度不同的差異，因此標(biāo)準(zhǔn)電壓法電流法不但測(cè)試方法相通而且限值也是統(tǒng)一的。

通過分析我們知道了兩個(gè)測(cè)試方法的外在區(qū)別和內(nèi)在統(tǒng)一性，由此可以引申出兩個(gè)工程實(shí)踐中較為有意義的指導(dǎo)。

首先可以指導(dǎo)車標(biāo)零部件電壓法電流法數(shù)據(jù)分析。因?yàn)閮?nèi)在的一致性，所以電源端口的測(cè)試電壓法、電流法結(jié)果在6MHz以下的應(yīng)當(dāng)趨于一致（超標(biāo)值或裕量值一致，頻譜包絡(luò)值會(huì)有差異，電流法測(cè)試結(jié)果頻譜斜率會(huì)更大一點(diǎn)），在6MHz以上電流法因?yàn)榫€長(zhǎng)的阻抗變化和駐波的影響會(huì)和電壓法有一些差異，這個(gè)推論可以指導(dǎo)我們從數(shù)據(jù)差異中發(fā)現(xiàn)隱藏信息，而且診斷分析時(shí)可以不拘泥于測(cè)試布置，在任一種測(cè)試布置可以診斷評(píng)估兩種測(cè)試以便提高效率，同時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)如果差異大大超出預(yù)期時(shí)還需要考慮核查實(shí)驗(yàn)室設(shè)備狀態(tài)、校準(zhǔn)系數(shù)、參數(shù)調(diào)用操作失誤等情況。

其次電流法與電壓法的內(nèi)在一致性能還能指導(dǎo)我們建設(shè)和使用車標(biāo)傳導(dǎo)預(yù)測(cè)試和診斷工作臺(tái)。工程應(yīng)用中電流法覆蓋的線纜端口范圍更廣，不但可以評(píng)估電流法還可以利用一致性覆蓋電壓法測(cè)試可以提高診斷效率。同時(shí)也擴(kuò)展其他類型的阻抗網(wǎng)絡(luò)用于車標(biāo)零部件測(cè)試也可以靈活綜合利用各種設(shè)備。以下是由這一指導(dǎo)方法引申而出來的傳導(dǎo)預(yù)測(cè)試和診斷工作臺(tái)的簡(jiǎn)略介紹，供EMC工程人員參考。

該預(yù)測(cè)試及診斷臺(tái)僅包括頻譜儀、阻抗網(wǎng)絡(luò)、電流探頭以及金屬夾具。電壓法或電流法預(yù)測(cè)試只需要分別使用不同的電流探頭系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)50?環(huán)境校準(zhǔn)電流探頭系數(shù)可以使用電流法限值；電流探頭與AMN一同校準(zhǔn)可以使用電壓限值。

電流探頭標(biāo)準(zhǔn)50?校準(zhǔn)（用于電流法）與電流探頭配合阻抗網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)（用于電壓法）

自制阻抗網(wǎng)絡(luò)的校準(zhǔn)（左）于阻抗系數(shù)（右）

該AMN為自制16A 50?//50uH阻抗網(wǎng)絡(luò)，但并非50?//5uH AMN，但與電流探頭共同校準(zhǔn)之后不影響預(yù)測(cè)試和診斷使用。

車標(biāo)傳導(dǎo)預(yù)測(cè)試和診斷工作臺(tái)應(yīng)用實(shí)例圖（索恩格汽車零部件有限公司授權(quán)發(fā)布）

該工作臺(tái)雖然簡(jiǎn)單，但由于電壓法和電流法本質(zhì)上統(tǒng)一性，經(jīng)校準(zhǔn)后得到的測(cè)試結(jié)果也是具有評(píng)估意義的，對(duì)于差模共模成分區(qū)分，復(fù)雜線纜比對(duì)，以及測(cè)試安全和便利性都有很大優(yōu)勢(shì)，配合其他診斷設(shè)備能夠完全處理PCB板級(jí)和芯片級(jí)別的EMC問題，以極小的成本投入極大支持研發(fā)EMC工作。

更進(jìn)一步，我們也可以使用電流法在非標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件下（即無AN接入，任意開發(fā)環(huán)境和場(chǎng)地）對(duì)傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)試和評(píng)估（由于一般環(huán)境的阻抗總是大于50歐，又小于377歐，可以認(rèn)為測(cè)試結(jié)果會(huì)在14dB內(nèi)變動(dòng)，一般6-10dB裕量已經(jīng)足夠覆蓋阻抗網(wǎng)絡(luò)接入與否導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果差異），這將給與EMC工程師在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行診斷和預(yù)測(cè)試極大的便利性（直接、方便、快捷、安全、高效），這不僅對(duì)于車標(biāo)零部件和整車集成應(yīng)用而且對(duì)于其他標(biāo)準(zhǔn)和任何大型復(fù)雜系統(tǒng)的EMC分析診斷和設(shè)計(jì)都有很好的益處。同時(shí)該方法不僅僅限于傳導(dǎo)，還可以擴(kuò)展應(yīng)用于輻射分析。

小結(jié)

CISPR25傳導(dǎo)電壓法和電流法測(cè)試測(cè)試形式有差異但內(nèi)在是統(tǒng)一的。

分析電壓法和電流法的測(cè)試結(jié)果的相關(guān)性能夠幫助診斷分析問題；

比較電壓法電流法數(shù)據(jù)可以初略快速核查實(shí)驗(yàn)室；

將電流探頭和阻抗網(wǎng)絡(luò)通過合適的方法校準(zhǔn)可以使用不同限值；

利用統(tǒng)一性原理可以建設(shè)低成本高效的診斷分析臺(tái)；

電流法還可以進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用擴(kuò)展

審核編輯 ：李倩