CISPR,14-1,Ed,7.0,关于典型USB,产品的限值应用和测试方法的理解

安雪，陈钧，赖明宇，赖金泉，曾博，刘国荣

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

CISPR 14-1 Ed 7.0《Electromagnetic compatibility –Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus –Part 1: Emission》发布于2020 年9 月，是电磁兼容领域常用标准之一。我国国标GB 4343.1 一般等同采用CISPR 14-1，相较于现行的国标GB 4343.1-2018，CISPR 14-1 Ed 7.0 新增了数个端口类型和运行条件相关的术语，并且在运行条件和测试方法方面也有明显的变化和补充，这些变化对于USB 产品的应用十分典型，且USB 产品在测试时遇到的困惑和争议颇多。研究对应的限值应用和测试方法对相关企业和检测机构来说十分重要。

CISPR 14-1 Ed 7.0 对于不同频段不同骚扰类型的限值应用不同。对于连续骚扰，在30 MHz 以内主要针对不同的端口应用不同的限值，在（30 ～1 000）MHz则主要分析不同的运行模式执行不同的评估程序。另外限值应用还与器具具备的功能、程序以及内部时钟频率有关。

1.1 与USB 产品限值应用有关的端口定义及分析

1）典型的USB 产品一般包含一个接入电源的USB转换装置（一般是电源适配器）和一根USB 线，USB 线一端连接转换装置，另一端连接家电主机。本文以一个比较典型的USB剃须刀为例，见图1所示。根据标准3.4.1，端口是受试系统电磁能量传播的物理接口[1]。结合标准定义经分析，电源适配器与USB 线缆和剃须刀主机组成一个受试系统，其中电源适配器插头连接至交流电网给剃须刀充电，该插头端为交流电源端口。电源适配器是具有自身物理外壳将交流电转换为直流给剃须刀主机供电的外部电源，按照标准定义3.5.5 和3.5.7，电源适配器是符合定义的外围设备，USB 线缆为外围线缆，主机连接USB 线的端口属于外围端口，详见图2[1]。

图1 带有USB 连接线的剃须刀

图2 USB 剃须刀的端口

1.2 与USB 产品限值应用有关的运行条件定义及分析

以图1 剃须刀产品为例，其具备什么运行模式呢？根据剃须刀说明书和典型的使用情况，结合标准3.6 定义和术语，该设备具备不只一项预期功能即具备多种模式。按照定义3.6.3“电网供电-设备由AC 电网直接供电或通过专用外部电源供电以执行其预期功能的状态。”[1]和3.6.4 “电池供电-设备仅由电池供电且无论直接或通过外部电源（EPS）单元连接到AC 电网均无法执行预期功能的状态”[1]，该USB 剃须刀具备两种运行模式：第一种，通过连接外围设备（电源适配器）给剃须刀内部电池充电，属于电网供电模式；
第二种，不接外围设备（电源适配器）时剃须刀单独进行正常工作（剃须），属于电池供电模式[1]。

1.3 限值的应用分析

标准主要在9 kHz ～6 000 MHz 的频率范围内给出无线电骚扰限值，包含两种骚扰类型，连续骚扰和断续骚扰，下面结合标准进行详细分析。

1.3.1 连续骚扰

1）9 kHz ～30 MHz 频段，依据标准4.3.2，该频段的最低频率是针对特定类型的设备而扩展至9 kHz 的，涉及特定类型设备的骚扰电压、磁场强度、磁场感应电流限值，仅适用于具有有源IPT 功能的设备和器具骚扰要求，本文讨论的典型的USB 剃须刀不属于该类器具，因此无需进行该频段的骚扰评估。

2）150 kHz ～30 MHz 频段，依据标准4.3.3，典型的USB 家电产品不属于工具等特殊产品，适用于表5 的通用传导发射限值，表格给出了骚扰电压和骚扰电流的限值。骚扰电压在每个端口进行测量，骚扰电流在相关引线进行测量。根据本文1.1 的端口分析，以图1 的剃须刀为例，其具备电源端口和外围端口，分别适用表5第2、3 列电源端口限值和第4、5、6、7 列外围端口限值。分析端口定义和仔细观察表5 中的限值不难看出CISPR 14-1 Ed 7.0， “外围端口”限值对应于GB 4343.1-2018中“负载端子和附加端子”，限值数值并没有发生变化，描述更加准确和清晰。在外围端口，可以选择骚扰电压或骚扰电流测量方法之一进行测试，另外在实际应用时，还要留意4.3.3.3 中针对外围端口限值不适用的情况。针对本文案例，若其配线短于2 m 且不可延长，则该端口无适用的限值。

3）（30 ～1 000）MHz 频段，根据标准4.3.4，该频段的评估主要基于不同的运行模式来评估。根据本文1.2的分析，仍以图1 的剃须刀为例，其具备电网供电和电池供电两种运行模式，当通过连接外围设备（电源适配器）给剃须刀内部电池充电时，即电网供电模式，适用于标准图5 的评估流程，见本文图3；
当不接外围设备（电源适配器）时剃须刀单独进行正常工作（剃须），即电池供电模式，适用于标准图6 的评估流程，见本文图4。两种模式都要进行骚扰评估。

图3 （30 ～1 000）MHz 频段电网供电发射测试流程图[1]

图4 （30 ～1 000）MHz 频段电池供电发射测试流程图[1]

图5 当测试时未获得外部电源(EPS)时的流程

注：（30 ～1 000）MHz 频段主要基于不同的运行模式来评估。标准原图5 图6 中使用“电网供电”、“电网供电设备”和“电池供电设备”，设备与模式描述混乱，属于编辑错误，易造成使用者误解。笔者对标准的流程图进行了订正，将“电网供电设备”改为“电网供电”，“电池供电设备”改为“电池供电”。

4）（1 ～6）GHz 频段，根据标准4.3.5，该频段主要基于EUT 内部使用的最高时钟频率对应的最高测量频率进行评估，本文举例的USB 产品内部时钟频率一般不超过108 MHz，不需要进行骚扰评估。

1.3.2 断续骚扰

根据标准4.4，断续骚扰在器具的电源端口进行评估，采用基于电源端口上的准峰值骚扰电压测量值确定的限值，分析喀呖声率和喀呖声数按照标准规定的方法进行评估。本文举例的USB 剃须刀产品，在充电时接入电源端口，根据经验，该模式一般不会产生喀呖声。

对于USB 产品的测试方法和运行条件，测试时的困惑集中在电源适配器接入AC 电网为剃须刀主机充电这一电网供电运行模式，一般有两点。问题一是当测试时未获得外部电源（EPS）（未一同销售或测试时未获得）时的运行条件；
问题二是在（30 ～1 000）MHz 频段，骚扰功率项目的测试方法。

1）针对问题一，依据标准A.11.3，如果设备与EPS一起销售，则应使用提供的EPS 进行测试；
如果设备不随EPS 一起销售，则应采用使用说明中建议的EPS 进行测试；
如果设备在测试时未配备EPS，则应使用典型电源在其额定输入电压下供电进行测试。依据标准3.5.9 典型电源的定义备注，典型电源通常是市面上可买到的或由制造商在说明书中指定的。以本文中的USB 剃须刀为例，当测试时未获得电源适配器并且使用说明书中未明确建议的EPS 时（根据笔者经验，制造商使用说明书中一般不会明确EPS），使用匹配剃须刀额定参数的适配器作为EPS，是比较典型和易于获得的。结合标准A.8.9测试要求，需要特别注意的是所选取的电源适配器应是符合CISPR 14-1 Ed 7.0 标准要求的，即要对照标准进行一次评估。评估与供电设备分开销售的外部电源（EPS）时，需要在其外围端口连接典型负载，无特殊规定时应使用阻性负载。上述流程详见图5。

2）针对问题二，骚扰功率测试，按照上述1）的分析，使用匹配参数的符合标准要求的EPS 进行供电， 根据5.3.3.3.应将USB 线延长至约6 m 的长度；
吸收钳的电流互感器应指向EUT（剃须刀），指向外围设备（适配器）各进行一次测试。

本文依据CISPR 14-1 Ed 7.0，明确了通用器具的限值应用在150 kHz ～30 MHz 频段主要基于不同的端口，在30 MHz ～1 000 MHz 频段主要基于不同的运行状态。以典型的USB 家电产品为例，分析了其具备的端口类型和两种运行状态，从不同的骚扰类型和频段解析其限值应用。并重点分析了测试时如果无法获得EPS，应采用怎样的EPS 适配，给标准的使用者提供了参考。

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