1 應用簡報

CISPR25 測試設置

一般來說，需要的測試設備是：參考接地層、電源、人工網絡和負載模擬器。圖 1 和 圖 2 分別顯示了電壓法遠程接地和電流探頭法遠程接地的物理測試設置。國際無線電干擾特別委員會 (CISPR25) 概述了完整的測試設置和要求。

人工網絡也稱為線路阻抗穩定網絡 (LISN)，直接放置在參考接地層上。LISN 的用途是在采用直流 (DC) 電池時穩定 DUT 檢測到的阻抗，并阻止電源電纜上存在的外部噪聲。從圖 1 和圖 2 中可以明顯看到，存在兩個單獨的 LISN，即 LISN1 和 LISN2，它們分別連接到電池的負極端子和正極端子。使用電壓法遠程接地測試設置時，LISN2 并未 連接到測量儀器，這時務必要使用 50Ω 負載對它進行端接。這種阻抗匹配是為了確保沒有信號反射回源極并且測量是有效的。

電壓法的 CISPR25 傳導發射測量在 0.15MHz 至 108MHz 的頻率范圍內進行，而電流探頭法的對應頻率范圍為 0.15MHz 至 245MHz。這兩種方法的測試設置和測量點也不同。如圖 1 所示，電壓法通過將電纜的一端連接到 LISN1，并將另一端連接到頻譜分析儀，直接從人工網絡進行測量。但是，對于電流探頭法，如圖 2 所示，探頭夾在連接到 DUT 的整個線束中，然后連接到頻譜分析儀，以進行測量。

仿真和結果

仿真是使用 PSPICE-FOR-TI 執行的。請參閱圖 3 了解原理圖這里使用了 12V 直流電源來對汽車電池進行建模。正極 LISN 模型包括連接到電池正極端子的 L1、C1、C2、R1 和 R2。類似地，負極 LISN 連接到電池的負極端子。如前所述，50Ω 電阻器 R2 和 R7 代表頻譜分析儀的 50Ω 終端和虛擬負載。最后，這里使用了理想的正弦電流源對 DUT 進行建模。為了模擬電壓法測試，我們測量了 50Ω 電阻兩端的電壓。由于 PSPICE-for-TI 需要一個節點來測量電流，因此將一個 1mΩ 電阻器與電流探頭法仿真的理想電流源串聯。

理論上說，電流總是走阻抗最小的路徑。因此，在仿真中，預計大部分電流將流回 50Ω 電阻器而不是電感器。但是，在較低頻率下，由于串聯 100nF 電容器，5μH 電感器的阻抗小于 50Ω 電阻器的阻抗。直到大約 1.5MHz 范圍，電感器的阻抗才開始超過電阻器。

為了比較仿真結果，理想正弦電流源的頻率以增量步長從 100kHz 變為 108MHz。波形的頻譜是使用 PSPICE-FOR-TI 中的快速傅里葉變換 (FFT) 函數獲得的。FFT 數據給出了指定頻率條件下的峰值測量值，對于電壓法，該值單位為 mV，而對于電流探頭法，單位則為 μA。

為了對這兩種方法進行公平比較，這里使用了以下公式將數據轉換成了 dBμA、dBμV 和 dBm。

將單位從 dBμA 和 dBμV 轉換為 dBm 后，由于運行的是幾乎相同的測試，因此對應的值預計是相同的。目標是只進行一項測試并將結果轉換為 dBμV、dBμA 或 dBm，然后查看電壓法和電流探頭法測試是否通過的關系。表 1 和 表 2 顯示了 0.15MHz 和 100MHz 條件下的仿真結果。從這些結果可以清楚地看出，在較高頻率下，電流探頭法和電壓法測量值比在較低頻率下更具可比性。

表 3 顯示了電壓法和電流探頭法在給定頻率下的 CISPR25 通過限值。電壓法的限值來自 CISPR25 標準，而電流探頭法的限值則是從 CISPR25 標準單位 dBμA 轉換為 dBμV，以便進行比較。

表 3 表明，該標準考慮了 LISN 阻抗特性在整個頻譜范圍內的影響。例如，在 0.15MHz 至 0.3MHz 范圍內，電流探頭法與電壓法的峰值測量值之差為
84dBμV – 70dBμV = 14dBμV，而 表 1 中 0.15MHz 條件下的仿真數據顯示兩者之間的差值為 81.93dBμV – 61.36dBμV = 20dBμV。在較高頻段內，標準值和轉換值相同。例如，在 76MHz 至 108MHz 范圍內，峰值測量值之差為
38dBμV – 38dBμV = 0dBμV，而 表 2 中 100MHz 條件下的仿真數據顯示差值為 25.93dBμV – 25.50dBμV ? 0.4dBμV。

CISPR25 實驗結果

為了驗證仿真結果，對這兩種方法都進行了 CISPR25 傳導發射測量。這里使用了采用 DRV8706-Q1 的汽車電動車窗升降參考設計板來進行傳導發射測試。對于電流探頭法，探頭僅放置在輸入電源線周圍。由于電壓法是在連接到輸入電源的 LISN 處進行測量，因此最好的比較是僅測量輸入電源線周圍的電流，以確保我們同時測量差模和共模噪聲。

為了比較這兩個實驗結果，這里使用了方程式 3 將電壓法結果轉換為 dBμA。然后將轉換后的電壓法結果與電流探頭法結果以 dBμA 為單位繪制成曲線。

在頻率小于 5MHz 的情況下，電流探頭法的結果往往高于電壓法的結果。這是 LISN 網絡的阻抗特性造成的，是預期的行為。在 5MHz 以下，一些電流流過 LISN 中的 5μH 電感，而不是 50Ω 負載處的電壓法測量位置。

為了更好地比較這些結果，請根據電壓法獲得的測量值計算通過輸入線的電流，并將該值與電流探頭法獲得的測量值進行比較。此輸入線電流是使用 LISN 的已知阻抗值計算得出的。

現在，將電流探頭法結果與轉換后的電壓法結果以 dBμA 為單位繪制成曲線。

從這些數據中，我們可以得出結論：電流探針法和電壓法會得到非常相似的結果。在 5MHz 以下，結果幾乎相同。而高于 5MHz 時，兩種方法之間存在細微差別。

有一些可能的解釋可以說明較高頻率下結果的這種差異。第一個是電流探頭位置。CISPR25 定義了兩個特定的電流探頭位置，距離 DUT 50mm 和 750mm。通過將電流探頭放置在與 DUT 不同的距離處，某些諧波在特定探頭位置變得更加明顯。第二種可能的解釋是電流探頭直徑或孔徑。一般來說，孔徑越小，耦合效率越高。孔徑較大的電流探頭針對低頻或高頻耦合效率進行了優化。電流探頭的位置和孔徑都是電流探頭法和電壓法在較高頻率下結果變化較大的可能解釋。

總之，必須要注意，這里為電流探頭法和電壓法選擇了 CISPR25 傳導發射水平來給出接近相等的限制線。在仿真中，我們了解到在低頻時，LISN 網絡中 5μH 電感器的阻抗允許一些電流流過它，而不是流過 50Ω 電阻器。這導致在頻率小于 5MHz 的條件下，電壓法具有較低的限值。總的來說，這兩種方法都得到了廣泛使用，并務必要了解這兩種方法相比如何。