CISPR 14-1 Ed 7.0 關(guān)于典型USB 產(chǎn)品的限值應用和測試方法的理解

安雪，陳鈞，賴明宇，賴金泉，曾博，劉國榮

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

CISPR 14-1 Ed 7.0《Electromagnetic compatibility –Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus –Part 1: Emission》發(fā)布于2020 年9 月，是電磁兼容領(lǐng)域常用標準之一。我國國標GB 4343.1 一般等同采用CISPR 14-1，相較于現(xiàn)行的國標GB 4343.1-2018，CISPR 14-1 Ed 7.0 新增了數(shù)個端口類型和運行條件相關(guān)的術(shù)語，并且在運行條件和測試方法方面也有明顯的變化和補充，這些變化對于USB 產(chǎn)品的應用十分典型，且USB 產(chǎn)品在測試時遇到的困惑和爭議頗多。研究對應的限值應用和測試方法對相關(guān)企業(yè)和檢測機構(gòu)來說十分重要。

1 限值應用

CISPR 14-1 Ed 7.0 對于不同頻段不同騷擾類型的限值應用不同。對于連續(xù)騷擾，在30 MHz 以內(nèi)主要針對不同的端口應用不同的限值，在（30 ～1 000）MHz則主要分析不同的運行模式執(zhí)行不同的評估程序。另外限值應用還與器具具備的功能、程序以及內(nèi)部時鐘頻率有關(guān)。

1.1 與USB 產(chǎn)品限值應用有關(guān)的端口定義及分析

1）典型的USB 產(chǎn)品一般包含一個接入電源的USB轉(zhuǎn)換裝置（一般是電源適配器）和一根USB 線，USB 線一端連接轉(zhuǎn)換裝置，另一端連接家電主機。本文以一個比較典型的USB剃須刀為例，見圖1所示。根據(jù)標準3.4.1，端口是受試系統(tǒng)電磁能量傳播的物理接口[1]。結(jié)合標準定義經(jīng)分析，電源適配器與USB 線纜和剃須刀主機組成一個受試系統(tǒng)，其中電源適配器插頭連接至交流電網(wǎng)給剃須刀充電，該插頭端為交流電源端口。電源適配器是具有自身物理外殼將交流電轉(zhuǎn)換為直流給剃須刀主機供電的外部電源，按照標準定義3.5.5 和3.5.7，電源適配器是符合定義的外圍設備，USB 線纜為外圍線纜，主機連接USB 線的端口屬于外圍端口，詳見圖2[1]。

圖1 帶有USB 連接線的剃須刀

圖2 USB 剃須刀的端口

1.2 與USB 產(chǎn)品限值應用有關(guān)的運行條件定義及分析

以圖1 剃須刀產(chǎn)品為例，其具備什么運行模式呢？根據(jù)剃須刀說明書和典型的使用情況，結(jié)合標準3.6 定義和術(shù)語，該設備具備不只一項預期功能即具備多種模式。按照定義3.6.3“電網(wǎng)供電-設備由AC 電網(wǎng)直接供電或通過專用外部電源供電以執(zhí)行其預期功能的狀態(tài)?！盵1]和3.6.4 “電池供電-設備僅由電池供電且無論直接或通過外部電源（EPS）單元連接到AC 電網(wǎng)均無法執(zhí)行預期功能的狀態(tài)”[1]，該USB 剃須刀具備兩種運行模式：第一種，通過連接外圍設備（電源適配器）給剃須刀內(nèi)部電池充電，屬于電網(wǎng)供電模式；第二種，不接外圍設備（電源適配器）時剃須刀單獨進行正常工作（剃須），屬于電池供電模式[1]。

1.3 限值的應用分析

標準主要在9 kHz ～6 000 MHz 的頻率范圍內(nèi)給出無線電騷擾限值，包含兩種騷擾類型，連續(xù)騷擾和斷續(xù)騷擾，下面結(jié)合標準進行詳細分析。

1.3.1 連續(xù)騷擾

1）9 kHz ～30 MHz 頻段，依據(jù)標準4.3.2，該頻段的最低頻率是針對特定類型的設備而擴展至9 kHz 的，涉及特定類型設備的騷擾電壓、磁場強度、磁場感應電流限值，僅適用于具有有源IPT 功能的設備和器具騷擾要求，本文討論的典型的USB 剃須刀不屬于該類器具，因此無需進行該頻段的騷擾評估。

2）150 kHz ～30 MHz 頻段，依據(jù)標準4.3.3，典型的USB 家電產(chǎn)品不屬于工具等特殊產(chǎn)品，適用于表5 的通用傳導發(fā)射限值，表格給出了騷擾電壓和騷擾電流的限值。騷擾電壓在每個端口進行測量，騷擾電流在相關(guān)引線進行測量。根據(jù)本文1.1 的端口分析，以圖1 的剃須刀為例，其具備電源端口和外圍端口，分別適用表5第2、3 列電源端口限值和第4、5、6、7 列外圍端口限值。分析端口定義和仔細觀察表5 中的限值不難看出CISPR 14-1 Ed 7.0， “外圍端口”限值對應于GB 4343.1-2018中“負載端子和附加端子”，限值數(shù)值并沒有發(fā)生變化，描述更加準確和清晰。在外圍端口，可以選擇騷擾電壓或騷擾電流測量方法之一進行測試，另外在實際應用時，還要留意4.3.3.3 中針對外圍端口限值不適用的情況。針對本文案例，若其配線短于2 m 且不可延長，則該端口無適用的限值。

3）（30 ～1 000）MHz 頻段，根據(jù)標準4.3.4，該頻段的評估主要基于不同的運行模式來評估。根據(jù)本文1.2的分析，仍以圖1 的剃須刀為例，其具備電網(wǎng)供電和電池供電兩種運行模式，當通過連接外圍設備（電源適配器）給剃須刀內(nèi)部電池充電時，即電網(wǎng)供電模式，適用于標準圖5 的評估流程，見本文圖3；當不接外圍設備（電源適配器）時剃須刀單獨進行正常工作（剃須），即電池供電模式，適用于標準圖6 的評估流程，見本文圖4。兩種模式都要進行騷擾評估。

圖3 （30 ～1 000）MHz 頻段電網(wǎng)供電發(fā)射測試流程圖[1]

圖4 （30 ～1 000）MHz 頻段電池供電發(fā)射測試流程圖[1]

圖5 當測試時未獲得外部電源(EPS)時的流程

注：（30 ～1 000）MHz 頻段主要基于不同的運行模式來評估。標準原圖5 圖6 中使用“電網(wǎng)供電”、“電網(wǎng)供電設備”和“電池供電設備”，設備與模式描述混亂，屬于編輯錯誤，易造成使用者誤解。筆者對標準的流程圖進行了訂正，將“電網(wǎng)供電設備”改為“電網(wǎng)供電”，“電池供電設備”改為“電池供電”。

4）（1 ～6）GHz 頻段，根據(jù)標準4.3.5，該頻段主要基于EUT 內(nèi)部使用的最高時鐘頻率對應的最高測量頻率進行評估，本文舉例的USB 產(chǎn)品內(nèi)部時鐘頻率一般不超過108 MHz，不需要進行騷擾評估。

1.3.2 斷續(xù)騷擾

根據(jù)標準4.4，斷續(xù)騷擾在器具的電源端口進行評估，采用基于電源端口上的準峰值騷擾電壓測量值確定的限值，分析喀嚦聲率和喀嚦聲數(shù)按照標準規(guī)定的方法進行評估。本文舉例的USB 剃須刀產(chǎn)品，在充電時接入電源端口，根據(jù)經(jīng)驗，該模式一般不會產(chǎn)生喀嚦聲。

2 測試方法和運行條件

對于USB 產(chǎn)品的測試方法和運行條件，測試時的困惑集中在電源適配器接入AC 電網(wǎng)為剃須刀主機充電這一電網(wǎng)供電運行模式，一般有兩點。問題一是當測試時未獲得外部電源（EPS）（未一同銷售或測試時未獲得）時的運行條件；問題二是在（30 ～1 000）MHz 頻段，騷擾功率項目的測試方法。

1）針對問題一，依據(jù)標準A.11.3，如果設備與EPS一起銷售，則應使用提供的EPS 進行測試；如果設備不隨EPS 一起銷售，則應采用使用說明中建議的EPS 進行測試；如果設備在測試時未配備EPS，則應使用典型電源在其額定輸入電壓下供電進行測試。依據(jù)標準3.5.9 典型電源的定義備注，典型電源通常是市面上可買到的或由制造商在說明書中指定的。以本文中的USB 剃須刀為例，當測試時未獲得電源適配器并且使用說明書中未明確建議的EPS 時（根據(jù)筆者經(jīng)驗，制造商使用說明書中一般不會明確EPS），使用匹配剃須刀額定參數(shù)的適配器作為EPS，是比較典型和易于獲得的。結(jié)合標準A.8.9測試要求，需要特別注意的是所選取的電源適配器應是符合CISPR 14-1 Ed 7.0 標準要求的，即要對照標準進行一次評估。評估與供電設備分開銷售的外部電源（EPS）時，需要在其外圍端口連接典型負載，無特殊規(guī)定時應使用阻性負載。上述流程詳見圖5。

2）針對問題二，騷擾功率測試，按照上述1）的分析，使用匹配參數(shù)的符合標準要求的EPS 進行供電， 根據(jù)5.3.3.3.應將USB 線延長至約6 m 的長度；吸收鉗的電流互感器應指向EUT（剃須刀），指向外圍設備（適配器）各進行一次測試。

3 結(jié)論

本文依據(jù)CISPR 14-1 Ed 7.0，明確了通用器具的限值應用在150 kHz ～30 MHz 頻段主要基于不同的端口，在30 MHz ～1 000 MHz 頻段主要基于不同的運行狀態(tài)。以典型的USB 家電產(chǎn)品為例，分析了其具備的端口類型和兩種運行狀態(tài)，從不同的騷擾類型和頻段解析其限值應用。并重點分析了測試時如果無法獲得EPS，應采用怎樣的EPS 適配，給標準的使用者提供了參考。