申梓康，賴金泉，陳鈞，賴明宇，曾博，劉國(guó)榮

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

目前，對(duì)于國(guó)內(nèi)家電電磁兼容的發(fā)射測(cè)試，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)是GB 4343.1-2018（等同CISPR 14-1:2011），而CISPR 14-1 在國(guó)際上現(xiàn)行的是2020 版本。其中，對(duì)于不接地的手持式器具的測(cè)試，為了模擬使用者手對(duì)受試設(shè)備（產(chǎn)品）發(fā)射的無(wú)線電騷擾的影響，騷擾電壓測(cè)試需要在施加和不施加模擬手兩種狀態(tài)下進(jìn)行。應(yīng)用模擬手的設(shè)備有很多，包括電鉆、電錘、電鋸等手持電動(dòng)工具，還包括電吹風(fēng)、電發(fā)夾、美容儀等小家電。然而，國(guó)內(nèi)仍對(duì)模擬手的施加方法存在爭(zhēng)議，特別是對(duì)于電吹風(fēng)等產(chǎn)品時(shí)，是否需要包裹除手柄外的其他地方各說(shuō)法不一，騷擾電壓抽檢結(jié)果判定偶爾出現(xiàn)較大差異。因此，有必要進(jìn)一步研究模擬手的施加方法對(duì)生產(chǎn)商、檢測(cè)機(jī)構(gòu)的影響，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范。

1 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的分析

1.1 新版與舊版標(biāo)準(zhǔn)的差異

筆者對(duì)比現(xiàn)行有效CISPR 14-1:2011 標(biāo)準(zhǔn)和CISPR 14-1:2020 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于騷擾電壓“使用模擬手的一般原則”，總結(jié)其在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)定義上的差異，如表1 所示。

表1 模擬手在標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)定義的要求

1.2 標(biāo)準(zhǔn)差異研究

通過(guò)以上的對(duì)比分析可以看出：

1）“表面覆蓋涂料或油漆的金屬件被認(rèn)為是裸露金屬件，應(yīng)直接與M端相連”在新版標(biāo)準(zhǔn)中單獨(dú)成一子條款，且對(duì)模擬手的定義有了一定的修改，含義沒(méi)有發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化，邏輯更清晰；

2）對(duì)于運(yùn)行時(shí)不接地的手持設(shè)備，舊版標(biāo)準(zhǔn)需要分別不使用和使用模擬手共進(jìn)行兩次騷擾電壓測(cè)試，而新版標(biāo)準(zhǔn)取消了不使用模擬手進(jìn)行測(cè)試，改為只考慮使用模擬手的情況或在測(cè)試期間有需要用人手握住EUT，則不應(yīng)使用模擬手，更符合實(shí)際使用情況；

3）對(duì)于“一般原則”的定義，新版標(biāo)準(zhǔn)修改成只剩下“用金屬箔包裹器具所附帶的所有手柄”，M 端連接的情況作為附加的條件另起一句分出來(lái)講，避免了舊版標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)法的混亂造成歧義的發(fā)生，導(dǎo)致測(cè)試員理解錯(cuò)誤降低實(shí)驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性；

4）新版標(biāo)準(zhǔn)要求更明確地體現(xiàn)了無(wú)論有無(wú)制造商的說(shuō)明，都需要按更細(xì)的子條款來(lái)對(duì)金屬箔的包裹部位做出更詳細(xì)的規(guī)定，使得測(cè)試要求與元件的無(wú)線電騷擾的考核更加細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)。

下面通過(guò)導(dǎo)圖的形式對(duì)新舊標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)模擬手的應(yīng)用方法進(jìn)行詳細(xì)的解釋，舊版標(biāo)準(zhǔn)的總結(jié)見(jiàn)圖1，新版標(biāo)準(zhǔn)的總結(jié)見(jiàn)圖2。

圖1 模擬手的應(yīng)用方法總結(jié)（舊版標(biāo)準(zhǔn)）

圖2 模擬手的應(yīng)用方法總結(jié)（新版標(biāo)準(zhǔn)）

由此可見(jiàn)，新版標(biāo)準(zhǔn)將M 端的連接情況作為通用條件，無(wú)論使用說(shuō)明是否有規(guī)定握持部分，M 端都應(yīng)該根據(jù)不同外殼的情況進(jìn)行不同的連接，此規(guī)定的說(shuō)法更容易懂且不會(huì)引發(fā)歧義。盡管舊版標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)也是本意，但是邏輯比較混亂，容易引起“如果有制造商的說(shuō)明，模擬手不應(yīng)按下述應(yīng)用”的爭(zhēng)議。

2 模擬手的應(yīng)用規(guī)范

2.1 模擬手的施加要點(diǎn)

新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模擬手的應(yīng)用，都是遵循模擬使用者手對(duì)EUT 發(fā)射的無(wú)線電騷擾的影響的目的，其標(biāo)準(zhǔn)差異僅對(duì)于內(nèi)容的定義，而測(cè)試方法并無(wú)發(fā)生實(shí)質(zhì)的改變。下面對(duì)CISPR 14-1 模擬手的施加要點(diǎn)進(jìn)行匯總，如表2 所示，以便讀者更好地理解。

表2 模擬手的施加要點(diǎn)

2.2 施加模擬手的不同實(shí)例

筆者根據(jù)調(diào)研市面上的各品牌電吹風(fēng)，發(fā)現(xiàn)基本上都是外殼為絕緣材料的，認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)條款中“ EUT 使用說(shuō)明中規(guī)定的那些部分”規(guī)定了可能不止手柄和把手的金屬箔包裹部位，即使用過(guò)程中可能用手握持或者長(zhǎng)時(shí)觸碰的部位。所以可分為以下兩種情況討論：

1）若說(shuō)明書(shū)提供此類信息，如圖3 所示電吹風(fēng)。

圖3 電吹風(fēng)

其說(shuō)明書(shū)中具有如圖4 所示說(shuō)明。

圖4 說(shuō)明書(shū)中的說(shuō)明

則金屬箔包裹手柄、nanoe 感應(yīng)板、以及殼體（電機(jī)定子鐵芯處）。

2）若沒(méi)有說(shuō)明書(shū)或者說(shuō)明書(shū)沒(méi)有提供此類信息，應(yīng)按不同類型的電吹風(fēng)對(duì)手柄或外殼進(jìn)行不同情況的包裹：

①電機(jī)在手柄上，如圖5 所示，則金屬箔包裹手柄的同時(shí)已經(jīng)包裹殼體（電機(jī)定子鐵芯處）；

圖5 電機(jī)在手柄上的電吹風(fēng)

②電機(jī)不在手柄上，如圖6 所示，則金屬箔包裹手柄以及殼體（電機(jī)定子鐵芯處）。

圖6 電機(jī)不在手柄上的電吹風(fēng)

其實(shí)物圖接法如圖7。

圖7 實(shí)物圖接法

3 模擬手包裹部位不同試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證模擬手包裹電吹風(fēng)不同部位對(duì)電磁騷擾測(cè)試結(jié)果的影響，通過(guò)電機(jī)不在手柄上的某品牌電吹風(fēng)的騷擾電壓試驗(yàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)如下。

實(shí)驗(yàn)①：不使用模擬手，其實(shí)際布置及結(jié)果如圖8；

圖8 不使用模擬手，實(shí)際布置及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)②：金屬箔包裹手柄，其實(shí)際布置及結(jié)果如圖9；

圖9 金屬箔包裹手柄，實(shí)際布置及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)③：金屬箔包裹手柄及殼體（非電機(jī)處），其實(shí)際布置及結(jié)果如圖10。

圖10 金屬箔包裹手柄及殼體（非電機(jī)處），實(shí)際布置及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)④：金屬箔包裹手柄及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被部分包裹），其實(shí)際布置及結(jié)果如圖11。

圖11 金屬箔包裹手柄及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被部分包裹），其實(shí)際布置及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)⑤：金屬箔包裹手柄及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被完全包裹），其實(shí)際布置及結(jié)果如圖12。

圖12 金屬箔包裹手柄及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被完全包裹），實(shí)際布置及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)⑥：金屬箔完全包裹手柄（包括手柄偏上方靠近進(jìn)風(fēng)口的位置）及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被完全包裹），其實(shí)際布置及結(jié)果如圖13。

圖13 金屬箔完全包裹手柄（包括手柄偏上方靠近進(jìn)風(fēng)口的位置）及殼體（電機(jī)處，電機(jī)被完全包裹），實(shí)際布置及結(jié)果

由圖8 ～圖12 可見(jiàn)，在（0.15 ～30）MHz 頻段內(nèi)，手柄位置接金屬箔后，會(huì)比不施加模擬手的電磁干擾高出（1 ～2）dB，而隨著金屬箔的包裹部位越來(lái)越靠近電機(jī)，整體電磁干擾波形明顯上升，即所測(cè)得的電磁干擾越來(lái)越強(qiáng)，在某些頻點(diǎn)甚至超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，導(dǎo)致結(jié)果不合格。

此外，由圖12 和圖13 對(duì)比，圖13 的包裹情況比圖12 僅增加了對(duì)手柄的偏上方位置，其波形曲線趨勢(shì)大致相同，而且在突出頻率點(diǎn)所測(cè)數(shù)據(jù)值相差在0.5 dB 以內(nèi)，在不確定度允許的范圍內(nèi)，所以該位置對(duì)于電磁干擾測(cè)量結(jié)果影響不大。

在EMC 測(cè)試中，通常用裕量（測(cè)量值與限值的差距）來(lái)衡量電磁干擾的大小，裕量越大表示電磁干擾越小，越理想。而騷擾電壓測(cè)試中，終測(cè)量會(huì)用到準(zhǔn)峰值檢波器及平均值檢波器，其測(cè)得數(shù)據(jù)用作最終報(bào)告數(shù)據(jù)，于是筆者將該兩個(gè)檢波器所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，整理如圖14、圖15。

圖14 較突出頻率點(diǎn)的QP 準(zhǔn)峰值裕量變化

圖15 較突出頻率點(diǎn)的AV 平均值裕量變化

由圖14、圖15 可見(jiàn)，對(duì)于這些比較突出的頻率點(diǎn)，隨著頻率的增加，施加模擬手的裕量均比不施加模擬手的裕量要小，模擬手施加在外殼（電機(jī)鐵芯處）測(cè)得的裕量都要比施加在手柄上要小，且裕量變化得更快。換言之，如果只考慮手柄的金屬箔包裹情況，結(jié)果可以判定合格，而且裕量還有很多，一旦考慮了電機(jī)處的金屬箔包裹情況，結(jié)果就可能判定為不合格。因此，在實(shí)際測(cè)試中，要嚴(yán)格規(guī)范對(duì)模擬手金屬箔的包裹部位，不能忽略對(duì)電機(jī)處的包裹，落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)條款的要求。

3.2 理論分析

電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子的開(kāi)槽設(shè)計(jì)和線圈上的磁路設(shè)計(jì)比較飽和，如圖16，會(huì)產(chǎn)生較大的工頻諧波成分，形成電磁騷擾，有無(wú)接地（人工電源的模擬手實(shí)際接參考地）會(huì)對(duì)是否具有濾波電容的產(chǎn)品有不同程度的影響。根據(jù)電磁波的傳播規(guī)律，接了參考地的模擬手接收到電吹風(fēng)等不接地的手持式器具產(chǎn)生的電磁騷擾，此時(shí)器具整體的容抗及分布電容發(fā)生變化，通過(guò)有線信道感應(yīng)到電源線，形成傳導(dǎo)騷擾。

圖16 某電吹風(fēng)內(nèi)部電機(jī)部分

4 結(jié)論

騷擾電壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于通常不接地的手持式器具，尤其是電吹風(fēng)、電發(fā)夾、美容儀等小家電，需要施加模擬手進(jìn)行測(cè)試，且金屬箔要嚴(yán)格完整包裹手柄、殼體（電機(jī)定子鐵芯處）以及產(chǎn)品新功能中人手可能觸及的部位。

對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)換版更新后的說(shuō)法有了更清楚的規(guī)范，更加放心選購(gòu)產(chǎn)品。

對(duì)生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，檢測(cè)要求變得更加嚴(yán)格后，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本就提高了，因?yàn)橐朐诟鼑?yán)酷的狀態(tài)下通過(guò)發(fā)射測(cè)試，必須要增加電磁干擾抑制措施，這就要求制造商及時(shí)了解標(biāo)準(zhǔn)新的要求，行業(yè)新動(dòng)態(tài)，新的產(chǎn)品，才能引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展，把產(chǎn)品做好。

對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)越規(guī)范，條款越清晰，有利于防止各方對(duì)產(chǎn)品的判定方法不同而引起檢測(cè)結(jié)果的差異，提高測(cè)試的復(fù)現(xiàn)性。

對(duì)于需要接模擬手檢測(cè)騷擾電壓的器具，可能由于其與地形成通路，帶來(lái)共模騷擾，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不合格，其次，器具不同部位上的電氣連接也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。在特殊情況下，可能只包裹手柄結(jié)果合格，一旦連同電機(jī)鐵芯處也包裹，則不合格。所以，對(duì)騷擾電壓試驗(yàn)中模擬手的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范很有必要，依據(jù)委托、自檢、認(rèn)證從嚴(yán)的原則，建議利益相關(guān)方對(duì)手持式器具電機(jī)對(duì)應(yīng)外殼部位、手柄、及產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)明示需握持的部位進(jìn)行金屬箔全包裹，再進(jìn)行騷擾電壓測(cè)試。