不同負(fù)載下電源適配器測試結(jié)果的差異

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不同負(fù)載下電源適配器測試結(jié)果的差異

工作狀態(tài)及負(fù)載的選擇
正常情況下，電子產(chǎn)品內(nèi)部的鋰電池在充電時主要有兩個工作狀態(tài)：恒流充電和恒壓充電，出現(xiàn)預(yù)充電狀態(tài)的概率較低。圖4是某電源適配器實際充電時的輸出曲線，被充電設(shè)備在完全放電至自動關(guān)機(jī)后開始充電。
從圖中可知，5V1A電源適配器的輸出電壓基本維持在標(biāo)稱輸出附近。輸出電流方面，適配器在75%電量之前基本處于恒流輸出（約0.8A），75%電量之后，隨著電量的增加輸出電流逐漸下降至0.24A，電量達(dá)到100%之后充電結(jié)束，基本對應(yīng)了鋰電池充電過程中的恒流充電、恒壓充電、充電結(jié)束三個過程。
結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及3.2章對電源適配器輸出特性的分析，本文選取以下幾個狀態(tài)來進(jìn)行EMC測試：
1）空載，這也是日常使用中比較常見的狀態(tài)；
2）CC模式，該模式雖然在正常使用中不太可能出現(xiàn)，但對于其他類型的開關(guān)電源具有參考意義。該模式下，選取R=Rth和R=1/2（Rth+Rset）進(jìn)行測試；
3）CV模式，正常充電時適配器主要工作在該模式。選取R=Rset、R=2Rset、R=4Rset及輸出電流約0.2A（大部分鋰電池預(yù)充電及充電結(jié)束的閾值電流）時進(jìn)行測試；
由于絕大部分的電源適配器內(nèi)部芯片的工作頻率較低（＜108MHz），依據(jù)GB/T9254-2008標(biāo)準(zhǔn)的要求，輻射發(fā)射測試只需進(jìn)行到1GHz。
本文隨機(jī)選取了7個不同型號（同一制造商的樣品不超過2個）的電源適配器進(jìn)行30MHz~1GHz輻射騷擾測試。電源適配器的相關(guān)信息如表1。
其中，由于兩個5V/1A的適配器4Rset=20Ω，與R(I=200mA)=25Ω較為接近，故未對4Rset進(jìn)行測試；另外，由于適配器6的Rth與Rset較為接近，故未對1/2（Rth+Rset）進(jìn)行測試。
為了使測試結(jié)果具有可比性、復(fù)現(xiàn)性，測試安排如下：
1）環(huán)境溫濕度：25±3℃，30%RH~60%RH；
2）使用同一個滑線變阻器作為負(fù)載；
3）對于同一個電源適配器，測試過程中除負(fù)載阻值不同和環(huán)境溫濕度略有不同外，其余參數(shù)都保持一致；
4）所有的測試中，暗室的背景噪聲都至少低于GB/T9254-2008ClassB限值12dB（30~500MHz頻段內(nèi)低于限值20dB）；
5）測試距離為3m，天線垂直極化、固定高度1m，轉(zhuǎn)臺360°旋轉(zhuǎn)；
6）接收機(jī)設(shè)置：RBW=120kHz、VBW=300kHz，MaxHold；
7）每種負(fù)載狀態(tài)下，電源適配器預(yù)熱10min后開始測試；
經(jīng)驗及測試結(jié)果表明，大部分的電源適配器在天線垂直極化下的輻射發(fā)射值高于天線水平極化下的輻射發(fā)射值，故本文只選取垂直極化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。另外，由于完整地進(jìn)行輻射發(fā)射測試耗時較長，本文只進(jìn)行了PK值預(yù)掃測試（實際測試中也只需先進(jìn)行PK值預(yù)掃，然后選取騷擾最大的狀態(tài)進(jìn)行完整測試）。
3.2測試結(jié)果分析
限于篇幅原因，下文只列出部分適配器的測試頻譜圖。為了便于分析，只截取了騷擾較大的30~200MHz頻段。不同的顏色對應(yīng)不同的負(fù)載電阻，具體對應(yīng)關(guān)系如表2。
從測試結(jié)果可以看到一些共性：
1）大部分適配器在不同的負(fù)載情況下，其輻射發(fā)射騷擾的頻譜走勢相似；
2）適配器在空載和I=200mA狀態(tài)下的騷擾相對較低；
3）大部分適配器在R≥Rset時，即適配器處于恒壓輸出狀態(tài)時，在多數(shù)頻點上，負(fù)載電阻越大，騷擾越低；
4）大部分適配器在R≤Rset時，即適配器處于恒流輸出狀態(tài)時，其騷擾都比較高；
從測試結(jié)果中也可以看到，同一個電源適配器在不同的負(fù)載狀態(tài)下，某些相同頻點的測試值差別較大。如圖7中頻率為30.5MHz的測試結(jié)果，R=2Rset（PK=40.0dBμV/m）比空載狀態(tài)下（PK=13.0dBμV/m）的測試結(jié)果高了27dB，比R=Rset（PK=32.7dBμV/m）的測試結(jié)果高了7.3dB。而在33.5MHz處，R=Rset（PK=44.3dBμV/m）的測試結(jié)果則比R=2Rset（PK=38.6dBμV/m）高了5.7dB。假如在實際測試中選擇了R=Rset進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)33.5MHz處超過了標(biāo)準(zhǔn)限值，于是進(jìn)行整改并最終低于限值，但卻并不能保證在R=2Rset、頻率為30.5MHz的點也是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的，甚至有可能因為更換了不同參數(shù)的元器件導(dǎo)致該頻點超過標(biāo)準(zhǔn)限值。
另外，從圖5、圖6約39.5MHz附近，圖8約31MHz附近可以看到，適配器在恒流輸出狀態(tài)下的騷擾要明顯高于恒壓輸出時的騷擾。特別是圖6，恒流輸出狀態(tài)下PK值已經(jīng)超過了標(biāo)準(zhǔn)限值（PK=41.3dBμV/m），而恒壓輸出時卻是低于標(biāo)準(zhǔn)限值的（PK=35.1dBμV/m）。
考慮到5V1A電源適配器在正常工作時是不會工作在恒流狀態(tài)的，假如圖6所示的頻點在恒流狀態(tài)下最終的QP通過分析發(fā)現(xiàn)，圖2中的產(chǎn)品是駐立式器具，金屬手柄與金屬箱門連接，金屬箱門與接地金屬外殼通過鉸鏈連接起來，因此金屬手柄也具有接地連續(xù)性，并且，此手柄并非電氣元件的手柄，所以22.35條款不適用。
4結(jié)論
綜上分析，對于非駐立式器具而言，不允許使用金屬手柄、操縱桿和旋鈕，如果一定要使用，那么需要在這些部件表面覆蓋一層等同于附加絕緣的絕緣材料。而對于駐立式器具的非電氣元件的金屬手柄、操縱桿和旋鈕，只要這些部件接地或者用接地金屬將帶電部件與這些部件隔開，22.35條款將不適用。
值也超過了標(biāo)準(zhǔn)限值，但在恒壓狀態(tài)（也即正常工作狀態(tài)）下是符合標(biāo)準(zhǔn)限值的，那么是否可以判其不合格呢？
由于標(biāo)準(zhǔn)沒有給出測試時應(yīng)采用怎樣的負(fù)載條件，上述問題值得商榷。但是，如果電源適配器或者說開關(guān)電源的使用范圍較廣（可能會用到其恒流輸出狀態(tài)），那么，恒流狀態(tài)下的測試也是必要的。
4總結(jié)
從上述分析可以看出，5V1A電源適配器在不同的負(fù)載條件下其輻射發(fā)射的測試結(jié)果有著較大的差異，某些情況下可能影響到是否符合標(biāo)準(zhǔn)限值的判定。所以，應(yīng)根據(jù)其輸出參數(shù)至少在恒壓輸出狀態(tài)下合理地選擇不同大小的負(fù)載進(jìn)行測試，以確保其在正常工況下符合標(biāo)準(zhǔn)限值。而是否要對其恒流狀態(tài)下進(jìn)行測試，有待進(jìn)一步商榷。但對于用途更廣泛的電源適配器（開關(guān)電源），應(yīng)對其恒流輸出狀態(tài)也進(jìn)行測試。

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