传导发射测试的基本原理

传导发射测试是电磁兼容性测试的重要组成部分，用于评估电子电气设备通过电源线、信号线或控制线等导体向外传导的电磁骚扰。其核心目标是确认设备在正常工作时，不会向公共电网或互连线注入过大的射频骚扰电压或电流，从而避免影响同一电网中其他设备的正常工

传导发射测试是电磁兼容性测试的重要组成部分，用于评估电子电气设备通过电源线、信号线或控制线等导体向外传导的电磁骚扰。其核心目标是确认设备在正常工作时，不会向公共电网或互连线注入过大的射频骚扰电压或电流，从而避免影响同一电网中其他设备的正常工作。
传导发射（Conducted Emission，CE）是指设备产生的电磁能量以电压或电流形式沿导体传播的现象。与辐射发射不同，传导发射的传播路径明确，通常集中在电源端口、通信端口和互连线缆上。

在通用民用和工业标准中，传导发射测试频率范围通常为 150 kHz～30 MHz。测量结果一般以 dBμV 表示骚扰电压，或以 dBμA 表示骚扰电流。常见标准包括 CISPR 11、CISPR 22、CISPR 32、FCC Part 15、GB/T 9254 等。

传导发射测试主要关注以下内容：

  • 电源端口的骚扰电压；
  • 信号端口的骚扰电压或电流；
  • 差模噪声与共模噪声的分布；
  • 准峰值、平均值等检波方式下的限值符合性。

二、差模与共模噪声

传导发射的噪声电流通常分为差模和共模两种基本模式。

  • 差模噪声：电流在火线与零线之间流动，两条线上的电流方向相反。常见来源包括开关电源输入电容的充放电、整流二极管反向恢复、功率开关管高频通断等。
  • 共模噪声：电流在火线、零线与地之间同向流动，经过寄生电容或接地路径返回。常见来源包括开关节点对散热器或机壳的寄生电容、变压器层间电容、PCB 对地寄生电容等。

若设火线对地电压为 (V_L)，零线对地电压为 (V_N)，则近似有：

[
V_{CM} = \frac{V_L + V_N}{2}
]

[
V_{DM} = V_L - V_N
]

因此，通过分别测量火线对地和零线对地电压，可以初步判断噪声以差模为主还是以共模为主，为后续滤波设计提供依据。

三、LISN/AMN 的作用与原理

传导发射测试中最关键的设备是 线路阻抗稳定网络（Line Impedance Stabilization Network，LISN），也称为 人工电源网络（Artificial Mains Network，AMN）。

LISN 的主要作用包括：

  1. 为受试设备提供稳定的高频阻抗，通常为 50 Ω；
  2. 隔离外部电网，防止电网噪声影响测量结果；
  3. 将受试设备产生的骚扰电压耦合到测量接收机；
  4. 为受试设备提供正常供电。

典型 V 型 LISN 内部包含电感、电容和 50 Ω 测量端口。在 150 kHz～30 MHz 范围内，受试设备端口看进去的阻抗被稳定在接近 50 Ω，从而使不同实验室之间的测量结果具有可比性。测量接收机通过 50 Ω 同轴电缆连接到 LISN 的测量端口，依次测量火线对地和零线对地的骚扰电压。

四、测量接收机与检波方式

传导发射测试通常使用 EMI 测量接收机或频谱分析仪。接收机输入阻抗为 50 Ω，与 LISN 测量端口匹配。常见检波方式包括：

  • 峰值检波：响应最快，用于预扫描和查找噪声频点；
  • 准峰值检波：考虑脉冲重复频率，更接近广播干扰的主观影响，是许多标准的最终判定依据；
  • 平均值检波：用于评估连续噪声，常与准峰值限值同时要求。

在实际测试中，通常先用峰值检波进行快速扫描，发现接近或超过限值的频点后，再切换到准峰值和平均值检波进行最终测量。

五、测试布置与基本流程

传导发射测试对布置非常敏感，典型流程如下：

  1. 将受试设备放置在非导电测试桌上，距接地参考平面一定高度；
  2. 将 LISN 安装在接地参考平面上，并可靠接地；
  3. 受试设备电源线连接到 LISN 的 EUT 端口，长度和走向按标准控制；
  4. LISN 的电源输入端口连接到干净电网；
  5. 测量接收机连接到 LISN 测量端口；
  6. 受试设备工作在典型最大发射状态；
  7. 在 150 kHz～30 MHz 范围内扫描，记录火线和零线骚扰电压；
  8. 对超标频点进行准峰值和平均值终测，并与限值比较。

六、工程示例：开关电源传导发射测量

以一款 220 V AC 输入、12 V/2 A 输出的开关电源为例。其开关频率为 100 kHz，测试频率从 150 kHz 开始。

测试时，LISN 接在交流电源与开关电源之间，接收机依次测量火线对地和零线对地电压。峰值预扫描发现 150 kHz、250 kHz、350 kHz 附近存在较高噪声，其中 150 kHz 处准峰值达到 65 dBμV，接近 CISPR 32 Class B 限值。

分析表明，低频段噪声以差模为主，主要来自输入整流和开关管电流环路。可采取以下措施：

  • 增大 X 电容，降低差模高频阻抗；
  • 增加差模电感，抑制差模电流；
  • 优化输入整流环路面积，减小高频环路；
  • 在变压器原副边之间增加屏蔽层，降低共模噪声；
  • 合理选择 Y 电容和共模扼流圈，抑制共模电流。

整改后，150 kHz 处骚扰电压下降约 8 dBμV，满足限值要求。

七、常见注意事项

  • LISN 必须可靠接地，否则测量结果无效；
  • 接收机前端应避免过载，必要时加衰减器；
  • 环境噪声应低于限值至少 6 dB；
  • 电源线、信号线和负载条件应与标准一致；
  • 受试设备应覆盖典型工作模式和最大发射状态；
  • 差模与共模抑制措施应结合使用，不能只依赖单一滤波元件。

传导发射测试的本质是控制噪声源、切断耦合路径并稳定测量条件。理解差模与共模机理、掌握 LISN 和接收机的工作原理，是完成合格传导发射测试与整改的基础。