电源线尖峰信号时域传导发射测试方法解读与改进

王月焜，李彦，江朝军

（1.遵义市产品质量检验检测院，遵义 563099；2.公牛集团股份有限公司，慈溪 315314）

引言

电源线尖峰信号时域传导发射项目是电磁兼容试验和供电兼容试验中的一项常规试验项目，用于考核受试品(以下简称EUT)在各种开关切换瞬间，沿电源线向外发射的尖峰电压信号，其数次操作产生的最大的正负尖峰电压应满足相应限值要求。在实际测试过程中，因为测试标准的差异、标准本身的不详尽，常常导致该项目测试结果判断不准确。本文主要分析了几个标准之间的差异和存在的缺陷，提出该项目试验的改进方法。

1 标准中的试验方法与缺陷

1.1 军用设备电磁兼容试验

在GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》中，CE107 电源线尖峰信号时域传导发射试验布置如图1 所示，由图中可以看出，电源输入和LISN 之间无开关，EUT 的电源开关和状态切换开关隐含在EUT 框图内。试验中，连接在LISN 电源输出线和地线之间的示波器上一直存在输出电压，当切换电源开关和状态开关时，EUT 引起的电压尖峰信号直接叠加在输出电源线上。

图1 军标试验布置

标准规定，尖峰信号的幅值以开关操作瞬间出现在电源电压波形处的电压为基准，不是以示波器纵轴的0 V 为基准[1]。对于直流供电产品，示波器采用直流耦合很容易读出电压变化，但是对于交流供电产品电压尖峰有时候监测不明显，尖峰信号判读较为困难。

总的来说，以上试验存在两方面的缺陷。

1）试验认为电源开关和状态切换开关隐含在EUT 内，而事实是许多研制产品自身不带电源开关，但对产品通断瞬间的尖峰发射信号确有要求，试验时只得外接开关替代，由于缺乏对开关的规定和操作差异性，该试验的一致性和可重复性较低。

2）如图2 所示为220 V/50 Hz 交流供电产品试验截图，若按标准要求从电压变化波形处开始读取尖峰信号，变化的电压值为426.25 V，其值远超出220 V 的+50 %，即110 V 限值。显然该电压变化波形不像产生了尖峰信号，也无法从中读出办峰值脉冲宽度，因此该结果判读方式存在缺陷。

图2 交流产品开关闭合波形

1.2 飞机用电设备供电兼容试验

在某型号飞机用电设备供电兼容试验方法中，电源线尖峰信号时域传导发射试验布置如图3 所示，由图中可以看出，电源输入和LISN 之间的正线连接了接触器，开关K 控制接触器的通断，进而控制EUT 的通断来测量尖峰信号，因此默认EUT 框图内不存在开关，或开关应保持常闭状态进行试验。除此以外，该方法完全引用了GJB 151B-2013 中的结果判读原则，显然此时示波器上并不是一直存在输出电压，典型的直流EUT上电波形如图4所示。

图3 飞机用电设备试验布置

以上试验同样存在两方面的缺陷。

1）虽然试验统一了EUT 通断开关为输入电源和LISN 之间的接触器，但没有对该接触器进行规定，试验的可重复性较差；同时，对于自身具备电源开关的产品考核不全面。

2）在尖峰电压读取时存在较大的缺陷。如图4 所示，若按照GJB 151B-2013 中的要求，尖峰信号从电压变化瞬间开始计算，则从0 V 上升到稳态的电压就已超出了+50 %的极限要求，图4 为典型的阻性负载上电波形，其尖峰信号超标的结论显然不合理。如此计算，还存在几乎所有测试结论均不合格的情况。

图4 直流EUT 上电波形

1.3 汽车电子电磁兼容试验

在GB/T 21437.2-2008《道路车辆 由传导和耦合引起的电骚扰第2 部分：沿电源线的电瞬态传导》标准中，电压瞬态发射试验等同于上述的电压尖峰时域传导发射试验，其试验布置如图5 所示，该标准中对人工网络AMN 和通断开关S 进行了规范，负线接地，尖峰电压即为正负线之间产生的电压，每根电源线不再单独对地测试。

图5 汽车电子试验布置

标准中对尖峰电压的规定是以示波器的0 V 为基准，记录含有最大正幅度和最大负幅度（及与之相关的参数）的波形[2]。

以上试验虽然在测试过程中没有争议，但是对于产品自身具备电源开关，以及产品本身就是开关和接触器一类的产品，没有真正考核到产品的性能，存在缺陷。

2 试验方法与结果判读改进

根据以上分析发现，难以对所有类型产品执行统一的试验方法，因此建议将产品分为如下两类进行试验。

2.1 带开关试验产品

对自身无开关产品和开关一类产品在顶层试验大纲规划时，应尽量协调配套产品一起进行试验，否则按后续规定执行；开关一类产品单独进行试验时，应带相同阻值的阻性负载进行试验，以上两类产品试验方法同自身带开关产品一样，试验布置参照图1 进行。

2.2 不带开关试验产品

自身无开关产品单独进行试验时，依据飞机用电设备供电兼容试验方法，如图3 所示，将标准开关连接在电源输入和LISN 之间，并对该标准开关作出统一规定，规定可参照GB/T 21437.2-2008 中对汽车继电器的要求。

2.3 结果判读方法

电源线尖峰信号时域传导发射测试是为了限制在产品操作瞬间产生的电压尖峰，以免影响周围的电路和负载正常工作，主要影响因素是电压尖峰的幅值和电压变化时间，因此建议修改结果判读规定如下：

正尖峰为超出上限稳态包络的电压值，负尖峰为超出下限稳态包络的电压值，交直流供电的极限值均为额定电压的±50 %，记录电压的变化时间，而不仅是半峰值脉冲宽度，这将有利于对试验结果进行更全面的分析评估。

3 总结

电源线尖峰信号时域传导发射测试在军用设备、汽车电子和飞机用电设备的兼容性测试中都具有重要意义，限制电源线上发射的尖峰电压信号，有利于避免相邻电路受到过压冲击和电磁干扰，是许多EUT 必不可少的试验项目。在制定各标准时，考虑的现场情况也许不够全面，笔者根据多年的一线试验经验和同行交流，未能完全解决个人困惑，因此立足试验目的，提出了上述试验方法和结果判读原则，以供同行交流指正。