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切换式电源供应器电磁兼容测量

2010-08-022450


图2 传导性干扰测试的实验场地

幅射性干扰测试

幅射性干扰测试场地通常是指OATS,测试的频率由30MHz至1GHz,而且整个测试场地的垂直与水平方向衰减量,必须在其标准场地衰减量(NSA)的±4dB以内。图3为一座OATS配置图,场地面积应大于中椭圆区域面积,且在此区域中不可有反射物,整个地势要平坦。天线与待测物两者相距D,在其间须铺设金属接地板,其面积必须延伸至天线与待测物的周围外1m以上,据此所需金属接地板最小面积如图3中灰色区域所示。 

图3 OATS配置图

OATS大都兴建于大烟稀少的山谷中,以降低外部电磁噪声干扰,使之获得较佳的背景噪声,图4为C&C Lab位于林口地区OATS测试场地。进行测试时,旋转台上放置80cm高的非导电材质桌子,将待测物置于其上,然后旋转待测物并使天线同时在1m~4m间变化其高度,测量待测物的水平及垂直方向的幅射性干扰值。 

图4 OATS测试场地

若OATS标准环境特性的场合不易获得,则可以于anechoic chamber中测试,亦可得到正确的结果。Anechoic chamber为贴满铁磁性瓷砖的遮蔽铁屋,对外面电磁噪声可衰减100dB以上,并在内部贴上吸波器(absorber),以防四周墙壁反射电磁波。若chamber地面无放置吸波器则称为semi-anechoic chamber。

anechoic chamber内部设备摆设与OATS相同,anechoic chamber依其内部几何长度又区分为966及733 chamber,其中966及733内部之长宽高,单位为公尺。将待测物置于旋转台上80cm高的非导电材质桌子,此时由待测物放射至天线的电磁波特性与OATS相似,只要使用发射源发射电波进行chamber与OATS的各频带之比较测试,以获得各频率的修正系数,亦称为偏移量,即可使用chamber仿真OATS的测试环境,图5为anechoic chamber的幅射性干扰测试情形。
 
图5 在anechoic chamber进行的幅射性干扰测试

传导性耐受度测试

对所有电源供应器电源线的联接方式,大都推荐使用CDN来进行传导性耐受度测试,除了对一些输入电流大于16A或其它复杂系统才会采用注入法〔6〕。如图6所示,使用CDN来进行切换电源供应器传导性耐受度测试场地,其中将CDN、待测物及其负载置于金属接地平面上,此金属接地平面的面积必须含盖CND、待测物及其负载,且延伸至其周围为0.2m以上。

图6 传导性耐受度测试场地

在金属板上放置10cm高之绝缘平台,再将待测物及其负载放置于平台,值得注意的是,CDN与待测物之距离需在0.1m~0.3m之间,接线应在接地平面上3cm~5cm之间。电源经由CDN供给待测物,且由RF测试信号产生器输出上述规定调变信号至CDN,以供给待测物干扰电压,仿真实际传导性电磁干扰现象。

RF测试信号产生器输出信号频率的扫描率须小于1.5x10-3decade/s或采用人工操作,在传导性耐受度测试期间,使用电压表观测其输出电压或power good信号之变化,再依据其测试结果并参考前述性能指针评估准则,给待测物评定适当等级。

幅射性耐受度测试

切换电源供应器的幅射性耐受度测试须在733 anechoic chamber中进行,如图5所示,其中天线与待测物距离3m。将待测物负载放置于80cm高的非导电材质桌子,且平贴均匀场强平面。利用chamber外部的RF信号产生器,经由电缆接至天线,再依据法规规定的频率及调变场强,发射电磁波至待测物。扫描频率的变化率及测试结果评估方法,同传导性耐受度测试。

比较测试及校验

传导性及幅射性比较测试

基本上在测试场地不做任何变动,以及测试仪器均规定进行校验之前题下,每次进行传导性及幅射性测试时,所得的场地背景之电磁干扰噪声特性差异不大。为避免因测试场地外在因素变动而影响测量值,并确保测试结果的正确性,在进行传导性及幅射性测试前,可用一黄金样品(golden sample)及参考发射源,分别对传导性及幅射性场地进行比较测试,借着比较每次测试的结果,以初步了解测试仪器及场地的正确性再进行测试。若比较测试发现测试结果有所不同,则应先对仪器及场地进行除错,待故障排除及比较测试结果正确时再进行试验。

比较测试与标准校验两种做法基本上是相相的,不同的是校验必须经过合法认证的机构执行,其结果具有公信力。相对地,比较测试仅为一般机构为了降低研发流程与成本,依据规范建立测试的场地与设备。在同一工作条件下,比较内部与合法认证测试结果的差异性,并据以修正内部测试条件,以使测试结果近似于合法认证测试结果,以期在初产样品送往合法认证机构测试,能顺利通过测试取得证书。基于此观点,本文仅说明一般比较测试的校验方法,但可依此建立各种测试的标准作业流程及相关文件,用以申请CNLA合格认证实验室。

传导性耐受度测试校验

在进行传导性耐受度测试之前,应先校验RF产生器射入CDN的干扰电压值是否合乎标准,其校验方法为将CDN的电源输入端(AE)接上150Ω终端器为负载;待测物(EUT)端接150Ω转50Ω之转接器,连接内阻为50Ω的电表。由RF产生器产依法规所定的频率间隔,于各频率下产生如表2所规定的电压准位V0,但不加入调变弦波信号,使得电压表的读值须满足下式:才合乎标准,其中Vmeas为测量值,此时亦必须记录下满足式(1)的RF产生器之控制参数,并据以做为传导性耐受度测试时控制参数定值。为了能准确及自动调整所需电压位准,可将观测的电压信号Vmeas经由A/ D转换为数字信号输入控制计算机,由控制计算机自动调整RF产生器之控制参数以满足要求。

幅射性耐受度测试校验

幅射性耐受度测试时,必须于待测物面产生均匀场强,以获得正确测试结果,所以在耐受度测试时,需先校验均匀面之场强。所谓均匀面系指在待测物放置处,距参考地平面0.8m高之1.5mx1.5m的平面,如图7所示,并进一步细分为0.5mx0.5m的最小均匀场强面积,如图7所示。


图7 幅射性耐受度测试校验

用全向性接收器(isotropic field probe)置于图7中所示的16点上量测场强,测试结果至少12点场强测量值需在规定场强的0Db~+6dB以内才视为合格。校验时,RF产生器依表2所规定的电场准位发射场强,但不需要正弦波调变,再将产生上述均匀场强的控制参数记录做为幅射性耐受度测试使用。

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