CISPR 14-1 中关于骚扰电压试验模拟手应用的研究

申梓康，赖金泉，陈钧，赖明宇，曾博，刘国荣

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

目前，对于国内家电电磁兼容的发射测试，现行的标准是GB 4343.1-2018（等同CISPR 14-1:2011），而CISPR 14-1 在国际上现行的是2020 版本。其中，对于不接地的手持式器具的测试，为了模拟使用者手对受试设备（产品）发射的无线电骚扰的影响，骚扰电压测试需要在施加和不施加模拟手两种状态下进行。应用模拟手的设备有很多，包括电钻、电锤、电锯等手持电动工具，还包括电吹风、电发夹、美容仪等小家电。然而，国内仍对模拟手的施加方法存在争议，特别是对于电吹风等产品时，是否需要包裹除手柄外的其他地方各说法不一，骚扰电压抽检结果判定偶尔出现较大差异。因此，有必要进一步研究模拟手的施加方法对生产商、检测机构的影响，并对其应用进行规范。

1 对标准的分析

1.1 新版与旧版标准的差异

笔者对比现行有效CISPR 14-1:2011 标准和CISPR 14-1:2020 标准中关于骚扰电压“使用模拟手的一般原则”，总结其在新旧标准中的相关定义上的差异，如表1 所示。

表1 模拟手在标准中相关定义的要求

1.2 标准差异研究

通过以上的对比分析可以看出：

1）“表面覆盖涂料或油漆的金属件被认为是裸露金属件，应直接与M端相连”在新版标准中单独成一子条款，且对模拟手的定义有了一定的修改，含义没有发生实质性的变化，逻辑更清晰；

2）对于运行时不接地的手持设备，旧版标准需要分别不使用和使用模拟手共进行两次骚扰电压测试，而新版标准取消了不使用模拟手进行测试，改为只考虑使用模拟手的情况或在测试期间有需要用人手握住EUT，则不应使用模拟手，更符合实际使用情况；

3）对于“一般原则”的定义，新版标准修改成只剩下“用金属箔包裹器具所附带的所有手柄”，M 端连接的情况作为附加的条件另起一句分出来讲，避免了旧版标准说法的混乱造成歧义的发生，导致测试员理解错误降低实验的复现性；

4）新版标准要求更明确地体现了无论有无制造商的说明，都需要按更细的子条款来对金属箔的包裹部位做出更详细的规定，使得测试要求与元件的无线电骚扰的考核更加细致严谨。

下面通过导图的形式对新旧标准有关模拟手的应用方法进行详细的解释，旧版标准的总结见图1，新版标准的总结见图2。

图1 模拟手的应用方法总结（旧版标准）

图2 模拟手的应用方法总结（新版标准）

由此可见，新版标准将M 端的连接情况作为通用条件，无论使用说明是否有规定握持部分，M 端都应该根据不同外壳的情况进行不同的连接，此规定的说法更容易懂且不会引发歧义。尽管旧版标准理应也是本意，但是逻辑比较混乱，容易引起“如果有制造商的说明，模拟手不应按下述应用”的争议。

2 模拟手的应用规范

2.1 模拟手的施加要点

新旧标准对模拟手的应用，都是遵循模拟使用者手对EUT 发射的无线电骚扰的影响的目的，其标准差异仅对于内容的定义，而测试方法并无发生实质的改变。下面对CISPR 14-1 模拟手的施加要点进行汇总，如表2 所示，以便读者更好地理解。

表2 模拟手的施加要点

2.2 施加模拟手的不同实例

笔者根据调研市面上的各品牌电吹风，发现基本上都是外壳为绝缘材料的，认为标准条款中“ EUT 使用说明中规定的那些部分”规定了可能不止手柄和把手的金属箔包裹部位，即使用过程中可能用手握持或者长时触碰的部位。所以可分为以下两种情况讨论：

1）若说明书提供此类信息，如图3 所示电吹风。

图3 电吹风

其说明书中具有如图4 所示说明。

图4 说明书中的说明

则金属箔包裹手柄、nanoe 感应板、以及壳体（电机定子铁芯处）。

2）若没有说明书或者说明书没有提供此类信息，应按不同类型的电吹风对手柄或外壳进行不同情况的包裹：

①电机在手柄上，如图5 所示，则金属箔包裹手柄的同时已经包裹壳体（电机定子铁芯处）；

图5 电机在手柄上的电吹风

②电机不在手柄上，如图6 所示，则金属箔包裹手柄以及壳体（电机定子铁芯处）。

图6 电机不在手柄上的电吹风

其实物图接法如图7。

图7 实物图接法

3 模拟手包裹部位不同试验结果及分析

3.1 实例验证

为了验证模拟手包裹电吹风不同部位对电磁骚扰测试结果的影响，通过电机不在手柄上的某品牌电吹风的骚扰电压试验，对比实验结果数据如下。

实验①：不使用模拟手，其实际布置及结果如图8；

图8 不使用模拟手，实际布置及结果

实验②：金属箔包裹手柄，其实际布置及结果如图9；

图9 金属箔包裹手柄，实际布置及结果

实验③：金属箔包裹手柄及壳体（非电机处），其实际布置及结果如图10。

图10 金属箔包裹手柄及壳体（非电机处），实际布置及结果

实验④：金属箔包裹手柄及壳体（电机处，电机被部分包裹），其实际布置及结果如图11。

图11 金属箔包裹手柄及壳体（电机处，电机被部分包裹），其实际布置及结果

实验⑤：金属箔包裹手柄及壳体（电机处，电机被完全包裹），其实际布置及结果如图12。

图12 金属箔包裹手柄及壳体（电机处，电机被完全包裹），实际布置及结果

实验⑥：金属箔完全包裹手柄（包括手柄偏上方靠近进风口的位置）及壳体（电机处，电机被完全包裹），其实际布置及结果如图13。

图13 金属箔完全包裹手柄（包括手柄偏上方靠近进风口的位置）及壳体（电机处，电机被完全包裹），实际布置及结果

由图8 ～图12 可见，在（0.15 ～30）MHz 频段内，手柄位置接金属箔后，会比不施加模拟手的电磁干扰高出（1 ～2）dB，而随着金属箔的包裹部位越来越靠近电机，整体电磁干扰波形明显上升，即所测得的电磁干扰越来越强，在某些频点甚至超过了标准规定的限值，导致结果不合格。

此外，由图12 和图13 对比，图13 的包裹情况比图12 仅增加了对手柄的偏上方位置，其波形曲线趋势大致相同，而且在突出频率点所测数据值相差在0.5 dB 以内，在不确定度允许的范围内，所以该位置对于电磁干扰测量结果影响不大。

在EMC 测试中，通常用裕量（测量值与限值的差距）来衡量电磁干扰的大小，裕量越大表示电磁干扰越小，越理想。而骚扰电压测试中，终测量会用到准峰值检波器及平均值检波器，其测得数据用作最终报告数据，于是笔者将该两个检波器所测数据进行汇总统计，整理如图14、图15。

图14 较突出频率点的QP 准峰值裕量变化

图15 较突出频率点的AV 平均值裕量变化

由图14、图15 可见，对于这些比较突出的频率点，随着频率的增加，施加模拟手的裕量均比不施加模拟手的裕量要小，模拟手施加在外壳（电机铁芯处）测得的裕量都要比施加在手柄上要小，且裕量变化得更快。换言之，如果只考虑手柄的金属箔包裹情况，结果可以判定合格，而且裕量还有很多，一旦考虑了电机处的金属箔包裹情况，结果就可能判定为不合格。因此，在实际测试中，要严格规范对模拟手金属箔的包裹部位，不能忽略对电机处的包裹，落实标准条款的要求。

3.2 理论分析

电机定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上的磁路设计比较饱和，如图16，会产生较大的工频谐波成分，形成电磁骚扰，有无接地（人工电源的模拟手实际接参考地）会对是否具有滤波电容的产品有不同程度的影响。根据电磁波的传播规律，接了参考地的模拟手接收到电吹风等不接地的手持式器具产生的电磁骚扰，此时器具整体的容抗及分布电容发生变化，通过有线信道感应到电源线，形成传导骚扰。

图16 某电吹风内部电机部分

4 结论

骚扰电压试验时，对于通常不接地的手持式器具，尤其是电吹风、电发夹、美容仪等小家电，需要施加模拟手进行测试，且金属箔要严格完整包裹手柄、壳体（电机定子铁芯处）以及产品新功能中人手可能触及的部位。

对消费者来说，标准换版更新后的说法有了更清楚的规范，更加放心选购产品。

对生产商来说，检测要求变得更加严格后，对产品的生产制造成本就提高了，因为要想在更严酷的状态下通过发射测试，必须要增加电磁干扰抑制措施，这就要求制造商及时了解标准新的要求，行业新动态，新的产品，才能引导行业发展，把产品做好。

对检测机构来说，标准越规范，条款越清晰，有利于防止各方对产品的判定方法不同而引起检测结果的差异，提高测试的复现性。

对于需要接模拟手检测骚扰电压的器具，可能由于其与地形成通路，带来共模骚扰，导致试验结果不合格，其次，器具不同部位上的电气连接也可能对结果产生影响。在特殊情况下，可能只包裹手柄结果合格，一旦连同电机铁芯处也包裹，则不合格。所以，对骚扰电压试验中模拟手的应用进行规范很有必要，依据委托、自检、认证从严的原则，建议利益相关方对手持式器具电机对应外壳部位、手柄、及产品说明书明示需握持的部位进行金属箔全包裹，再进行骚扰电压测试。