「Pre-EMI」，为什么让人上头？

常常觉得自己并不喜欢炒冷饭，总想每次都换新的主题来写推文。但是这次，测测我却重新提笔去写了“Pre-EMI”。

上次写了Pre-EMI在消费电子领域（智能家居、白色家电、LED灯）的应用案例，那这次我们就来关注下工业电子，看看在铁路车载设备、大功率激光器、可编程控制器、电源类/大功率测试电源类这些领域，Pre-EMI测试的案例又能给这些行业带来什么样的不同呢？

在看完手边的资料后，测测还是会告诉自己：Pre-EMI仍是个非常值得说的话题。

1、 铁路车载设备领域 

车载监测设备、车载控制系统等

铁路行业的车载设备由于是牵引系统供电，干扰信号特别多且都是通过电源线路传导过来，所以会遇到非常多的传导骚扰不通过的问题。

这个行业的厂家主要都会在中铁检验认证中心做测试，首次未通过测试的厂家为了能尽快通过认证，都会在认证实验室进行二次或者多次整改和调试，产生的费用是极其昂贵的。案例中的这家企业也不例外，同时，工程师的超负荷工作，压力与时间被大量地浪费在整改环节上。

与其在高压环境下不停地整改并承担超成本的投入，还不如在研发初期采用有效的测试设备和手段尽早发现问题并解决，然后一次性通过认证测试。由此，大家对产品自验证的传导骚扰测试需求非常强烈。

铁路领域中车载设备的产品种类繁多：牵引传导系统、列车运行控制系统、列车安全防护系统、远程监测与诊断系统、列车运行状态信息系统等等。每款产品上市前都需要做CRCC认证，包括EMC测试。通过EMC测试是认证过程中非常关键的一项，而EMI测试是其中最棘手的部分。

车载设备类产品的EMI测试对应的标准是GB/T 24338。由于铁路行业车载设备大多有金属外壳，其对辐射发射和抗干扰有一定的性能保证。但是设备的线缆是传播干扰的薄弱环节，因而电源线的传导骚扰是问题比较集中的测试项目。

车载设备供应商的传导骚扰测试分为两类：一类是针对电源端口的认证传导骚扰测试，电源端口是直流供电110V，最大电流为32A；另一类是研发过程中增加的针对控制电路端口的传导骚扰测试，LIN口居多，基本上是直流电压5V，电流是mA级别的。

那么让我们来看看解决方案——

为解决传导骚扰测试频繁整改的问题，提出的是由R&S预认证接收机ESL3、人工电源网络ENV432和软件ELEMI-E组成的传导骚扰测试方案，配合测试桌、参考接地板以及模拟认证实验室的测试环境。方案中增加了近场探头组，以方便排查和定位骚扰源。

让我们来看看具体的清单配置——

值得一提的是，ESL EMI测试接收机将两种仪器集于一体，不仅能够根据相关标准测量EMC干扰，还可以用作功能全面的频谱分析仪。

2、 大功率激光器行业 

大功率激光加工设备

一提到到激光，就想到biubiubiu的激光发射。

随着激光技术的不断提高，激光器和激光加工设备的应用领域不断扩展。近年来，激光器及激光加工设备在半导体、显示、消费电子等精细微加工领域和航空发动机、火箭飞行器、汽车发动机等零部件结构高度复杂的尖端科技领域的应用逐渐增多。这对于企业来说是个机遇，但同时，推出的产品越来越多，意味着去外部做测试或者首测认证不通过后反复整改测试的次数也变得越来越多，每年这部分费用投入很大。

目前，随着产品线进一步完善，激光器行业的头部客户已经完成专门的EMC实验室建设，后面的企业都会依次跟进。

为解决传导骚扰测试频繁整改的问题，提出的方案是R&S手持式频谱分析仪FPH加近场探头组HZ15/16的辐射发射测试方案。此套测试方案可以帮助客户进行简单的debug工作，待找到干扰源并进行整改后，再送到认证实验室进行认证测试。

身边很多激光行业的小伙伴都说自己之前完全get不到，入手之后才发现，“真香”！

3、 可编程控制器领域 

可编程控制器、电力保护器等

工业4.0是近十年来的一个热议名词。

行业的风口自然让工业控制领域的企业蓬勃发展——

随着工业4.0的进展加快，全球工业自动化控制市场保持着快速增长的态势，随着越来越多的自动化生产流水线和智能设备大量出现，工控产品需求的增速被充分带动。包括控制系统、管理系统、智能设备，都被应用在电厂、化工、冶金、建材等工业企业，涉及到的产品包括电液执行器、锅炉检测系统、可编程控制器、电力保护器等等。

其中，工业控制器主要涉及强电系统（单相、三相）的开合、时序控制以及基于传感器信号采集的部分负反馈系统，同时兼具一些网口、串口等弱电接口。例如，产品对标CISPR11的测试标准，EMI方面需要测试150K-30MHz的电源传导骚扰电压以及30MHz-1GHz的空间辐射骚扰，偶尔涉及通信端口的传导骚扰测试。

针对可编程控制器的测试，选用的预认证级的接收机有ESL和ESRP 两种，从经济的角度可以选ESL。ESRP则是在硬件平台、测试性能以及可扩展性都更加优秀。传导骚扰测试方面，根据被测品最大电流的可能达到三相60A的具体情况推荐ENV4200。软件方面用了R&S新版ELEKTRA软件。此外， 如不搭建暗室，也可搭配第三方的GTEM 小室用于辐射骚扰EMI（RE）测试。测试结果可以通过配套软件转换为10米法暗室的测试结果，同时未来还可以用于辐射抗扰度测试。

4、 电源类产品领域 

充电模块、工业电源、车载电源等

这几年做新能源车领域的相关电源产品的还是挺滋润的。

全球电动汽车的普及将驱动工业电源市场稳定增长。行业某半导体材料生产制造及应用解决方案提供商，产品包括碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET、碳化硅混合模块等功率半导体器件，以及全碳化硅充电模块、全碳化硅船舶电源、全车载电源、全碳化硅工业电源等电源产品，产品覆盖工业电子、汽车、船舶及军工等行业。

某企业生产主要面向客户的充电桩电源模块产品。产品上市之前需要通过CISPR11的测试要求，在EMI方面需要测试9kHz-30MHz的电源线传导骚扰电压。而该企业的产品在频率为150kHz-3MHz的频率范围内经常超标，该频率为产品开关频率及其倍频。同时又需要直流和交流两种测试，交流模式下需要电流超过70A。

为解决传导骚扰测试频繁整改的问题，提出的方案是由预认证EMI测试接收机、三相人工电源网络和软件组成的传导骚扰测试方案。鉴于被测件工作电流可能达到70A以上，建议配置4*100A的人工电源网络。

ESRP3可使用基于FFT的时域扫描（可大幅加快测量）测量电磁干扰相比传统方法，能够显著加快测量。

5、 电源类产品领域 

可编程电源、交直流电源、溅射电源等

我们再来讲讲另外一个也属于电源类产品领域的产品测试案例。

这类企业专注于工业电源，如功率控制电源和特种电源等设备的研 发和制造。涉及的产品有可编程电源、射频 / 溅射电源、通用交直流 电源、感应电源、高压 / 特种电源等。

电源是典型的电力电子装置，其电路中周期性变化的脉冲时域信号含有丰富的谐波，对应的频谱是离散频谱，这使得其在开关频率的高阶谐波处仍然会有频率分量。加之高频时“天线”（实际的电源线）的辐射效率大大增强，因此在这些频率处具有较强的干扰辐射。开关型变换器中的功率半导体器件的开关频率通常较高，开关速度快，易产生开关噪声，在高频时元件及信号回路上产生的高频寄生参数会对噪声信号的传输通道产生影响，进一步加剧电源的噪声水平。但与高速数字电路相比，由于半导体器件的功率大，开关频率不太高，所以开关型变换器呈现出不同于高速数字电路的电磁干扰特性。现在的开关电源技术广泛应用于各种民用和军用产品，电源产品在EMI测试中既要需要符合CISPR 11以及国标GB 4824的产品标准，还要符合军标 GJB151B的标准。

开关电源的干扰源主要集中在功率开关器件以及与之相连的散热器和高频变压器上，相对于高速数字电路干扰源的位置较为清楚。但是由于高频寄生参数的存在，使得噪声传输通道不是很明确，干扰传播路径不如预期。作为工作于开关状态的能量转换装置，电源主电路中的大功率开关过程会引起严重的传导型EMI。即使电源本身的开关频率不高（从几十kHz到几MHz)，但是干扰来自它的高阶谐波，所以传导干扰是其主要的干扰成分。干扰也会产生电磁场的辐射，它们会严重污染周围的电磁环境和电网。

考虑到被测电源要满足GJB151B和GB4824（CISPR11）干扰特性测试，那就得提供最接近认证接收机的预认证型号ESRP作为测量接收机，搭配低频扩展ESRP-B29，能够满足针对GJB151B CE101（25Hz至10kHz电源线传导发射）的测试要求。而LISN则选择了民标具有单相/三相独立接口的ENV432，以及能够达到GJB的LISN NNBL 8229-HV，自动化软件选择了ELEMI-E。

6、 大功率测试电源领域 

大功率交直流源，电子电子设备

下面介绍的这个案例是做大功率交直流源、可编程交直流源、电力电子测试设备的。产品主要应用于工业电子、半导体以及汽车等行业。

前面提到，电源是典型的电力电子装置，其电路中周期性变化的脉冲时域信号含有丰富的谐波，对应的频谱是离散频谱，使得其在脉冲频率的整数倍频率处的频谱强度较非周期性变化的时域信号要高，因此在这些频率处具有较强的干扰辐射。开关型变换器中的功率半导体器件的开关频率通常较高，开关速度快，易产生开关噪声。在高频时元件及信号回路上产生的高频寄生参数会对噪声信号的传输通道产生影响，进一步加剧电源的噪声水平。

为解决传导骚扰测试频繁整改的问题，提出的方案是用预认证接收机 ESRP3，搭配软件ELEMI-E的传导骚扰测试方案。并配合屏蔽室、测试桌和参考接地板，以模拟认证实验室的测试环境。

最后让我们来扫一眼ELEKTRA测试软件。软件控制完整的EMC测试系统，自动进行被测设备（EUT）的骚扰（EMI）和抗扰度（EMS）认证测试。ELEKTRA根据通用标准简化测试系统配置和测试描述。它可加快执行测试，并迅速生成全面的测试报告

写到这里刚好，下面还是照例贴一些客户的鲜活反馈：

 

“在这套Pre-EMI方案交付后，我们进行了实测比较，得到的测试结果曲线和认证实验室的测试结果曲线趋势一致。这样我们再也不用去认证实验室熬夜测试整改了。”

 

“购买了这套预认证系统后，我们在公司就有测试手段针对关键频率点和设备关键部位进行测量验证，这使我们真正做到了心里有数，送检有谱，大大提高了我们的研发效率并节省了测试经费。”

 

“经过和第三方实验室对比，这套EMI预认证测试系统测试结果一致性良好，为我们研发和诊断测试提供了可靠的手段。现在这个瓶颈去掉后，在几个项目的任务执行过程中，我们的测试效率明显提高。”

看，这套Pre-EMI预认证测试系统的口碑，就算在工业品领域，也从来没有变过。

审核编辑 黄宇