GB/T 42968.3-2025 集成电路 电磁抗扰度测量 第3部分：大电流注入（BCI）法
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资料介绍
ICS 31.200 CCS L 56
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 42968.3—2025
集成电路 电磁抗扰度测量
第 3 部分:大电流注入(BCI)法
Integrated circuits—Measurementofelectromagneticimmunity—
Part3: Bulk currentinjection (BCI) method
2025-12-02发布 2025-12-02实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 42968.3—2025
目 次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 通则 1
5 试验条件 2
5. 1 通用要求 2
5. 2 试验设备 2
5. 3 试验板 3
6 试验程序 4
6. 1 电磁场危害 4
6. 2 正向功率限制的校准 4
6. 3 BCI试验 5
6. 4 BCI试验布置表征程序 6
7 试验报告 7
附录 A (资料性) RF试验板和试验布置示例 8
附录 B (资料性) 试验电平和频率步进选择示例 9
附录 C (资料性) BCI试验板和试验布置示例 11
参考文献 14
Ⅰ
GB/T 42968.3—2025
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
本文件是 GB/T 42968《集成电路 电磁抗扰度测量》的第 3 部分 。GB/T 42968 已经发布了以下部分 :
— 第 1部分 :通用条件和定义 ;
— 第 2部分 :辐射抗扰度测量 TEM小室和宽带 TEM小室法 ;
— 第 3部分 :大电流注入(BCI)法 ;
— 第 4部分 :射频功率直接注入法 ;
— 第 5部分 :工作台法拉第笼法 ;
— 第 8部分 :辐射抗扰度测量 IC带状线法 ;
— 第 9部分 :辐射抗扰度测量 表面扫描法 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出 。
本文件由全国集成电路标准化技术委员会(SAC/TC599)归 口 。
本文件起草单位 : 中国电子技术标准化研究院 、北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司 、河南凯瑞车辆检测认证中心有限公司 、天津先进技术研究院 、厦门海诺达科学仪器有限公司 、北京智芯微电子科技有限公司 、工业和信息化部电子第五研究所 、中山大学 、中国汽车工程研究院股份有限公司 、南京容向测试设备有限公司 、北 汽 福 田 汽 车 股 份 有 限 公 司 、中 汽 研 新 能 源 汽 车 检 验 中 心(天 津) 有 限 公 司 、国网电力科学研究院有限公司 、东南大学 、中国合格评定国家认可中心 、苏州泰思特电子科技有限公司 、青岛市产品质量检验研究院 、中国信息通信研究院 、北京福测电子仪器有限公司 、宇通客车股份有限公司 、中家院(北京)检测认证有限公司 、广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 、湖南进芯电子科技有限公司 、广州市爱浦电子科技有限公司 。
本文件主要起草人 :付君、崔强、雷黎丽、朱赛、朱昨庆、叶畅、方文啸、邹广才、张红丽、邵伟恒、黄雪梅、王文杰 、孙婧 、梁吉明 、邢立文 、李腾飞 、张洁 、杨志超 、周香 、刘佳 、胡小军 、王紫任 、兰德福 、张高杰 、张颖 、付国良 、易峰 、薛涛 。
Ⅲ
GB/T 42968.3—2025
引 言
为规范集成电路电磁抗扰度测量 , 以及为集成电路制造商和检测机构提供不同的电磁抗扰度测量方法 ,GB/T 42968规定了集成电路电磁抗扰度测量的通用条件 、定义和不同测量方法的试验程序和试验要求 ,拟由 7个部分构成 。
— 第 1部分 :通用条件和定义 。 目的在于规定集成电路电磁抗扰度测量的通用条件和定义 。
— 第 2部分 :辐射抗扰度测量 TEM小室和宽带 TEM 小室法 。 目 的在于规定 TEM 小室和宽带 TEM小室法的试验程序和试验要求 。
— 第 3部分 :大电流注入(BCI)法 。 目的在于规定大电流注入法的试验程序和试验要求 。
— 第 4部分 :射频功率直接注入法 。 目的在于规定射频功率直接注入法的试验程序和试验要求 。
— 第 5部分 :工作台法拉第笼法 。 目的在于规定工作台法拉第笼法的试验程序和试验要求 。
— 第 8部分 :辐射抗扰 度 测 量 IC带 状 线 法 。 目 的 在 于 规 定 IC 带 状 线 法 的 试 验 程 序 和 试 验要求 。
— 第 9部分 :辐射抗扰度测量 表面扫描法 。 目的在于规定表面扫描法的试验程序和试验要求 。
Ⅳ
GB/T 42968.3—2025
集成电路 电磁抗扰度测量
第 3 部分:大电流注入(BCI)法
1 范围
本文件描述了在传导射频(RF)骚扰存在的情况下利用大电流注入(BCI)法测量集成电路(IC)抗扰度的试验方法 ,例如 , 由辐射 RF骚扰引起的传导 RF骚扰 。这种方法仅用于有板外连线的 IC,例如连接到电缆束 。本试验方法把 RF 电流注入到一根或一组线缆 。
本文件为设备中的半导体器件在无用 RF 电磁波环境下工作时的评估建立公共基础 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。
GB/T 42968. 1—2023 集成电路 电磁抗扰度测量 第 1部分 :通用条件和定义
3 术语和定义
GB/T 42968. 1—2023界定的术语和定义适用于本文件 。
4 通则
IC 的 RF抗扰度(或敏感度)的特性 ,对于印制电路板(PCB)的最佳设计 、滤波器选用以及进一步集成到电子系统都至关重要 。本文件定义了一种 IC对由电磁骚扰产生的射频电流的抗扰度测量方法 。
本方法是基于用于设备和系统的 BCI方法 。BCI方法模拟由于辐射 RF信号直接耦合到设备和系统的线缆和电缆上而产生的感应电流 。
通常 ,在电子系统中 ,PCB上的板外连接线或走线都可作为电磁场的天线 。通过这种耦合路径 ,这些电磁场会在 IC 的引脚上感应出电压和电流 ,并可能产生干扰 。根据 IC 的具体应用 ,其通常用于不同的配置 。在这种情况下 , 电子设备的抗扰度水平与 IC承受电磁场影响的能力密切相关 。
为了表征 IC 的 RF抗扰度 ,需要测量引起功能失效的感应电流电平 。 根据 GB/T 42968. 1—2023中规定的性能分级 ,功能失效可分为从 A~E 5个等级 。
BCI法的基本布置如图 1所示 。
1
GB/T 42968.3—2025
图 1 使用 BCI时的主要电流路径
两个电屏蔽的磁场探头钳在与受试器件(DUT) 相连的一根线缆或多根线缆 。第一个探头用于注入 RF功率 ,该功率在线缆上产生电流 Idisturbance 。第二个探头用于监测线缆上的感应电流 。
骚扰电流在环路中流动 ,该环路包括 :线缆 、所选的 IC引脚 、Vss端子 、地路径和辅助电路 。辅助电路提供 DUT实现功能所需的源和/或负载 。辅助电路直接与 IC相连接 。 当辅助电路的等效 RF阻抗大于 50 Ω 时 ,宜使用旁路电容器 。在辅助电路一侧使用的旁路电容器 ,也是用来限制感应电流的环路面积 。应使用默认值为 1 nF 的集总旁路电容器 。这代表线缆到电缆束或者机壳的电容 。 当不使用旁路电容器(例如 , 由于功能性能受到影响)时 ,应在试验报告中对这种偏离进行说明 。
使用可选的去耦网络 ,见图 2,可作为旁路电容器的补充 , 以实现对辅助电路所需的去耦衰减 。 去耦阻抗由辅助电路的 RF抗扰度确定 ,辅助电路不应影响 DUT 的响应 , 即对试验结果产生不利影响 。
感应进线缆中的骚扰电流 Idisturbance流入 DUT,可能会引起运行失效 。这种失效由称为抗扰度判据的参数定义 ,这些参数由 DUT 的控制和监测系统检查 。
附录 A 给出了 RF试验板和试验布置示例 。
5 试验条件
5. 1 通用要求
GB/T 42968. 1—2023给出了通用试验条件 。
抗扰度试验过程中 ,应使用连续波(CW) 或者幅度调制(AM) 的 RF信号 。DUT 应在每个频点暴露足够的驻留时间 。默认使用 1 kHz、80%的 AM RF信号 。
当使用 AM信号时 ,峰值功率应等于 CW 的功率 ,见 GB/T 42968. 1—2023。如果使用其他调制方式 ,应在试验报告中说明 。
DUT抗扰度试验要求的骚扰电流等级 ,取决于其应用的环境 。 附录 B 的表 B. 1 给出了骚扰电流注入的典型值的示例 。
注 : 为了满足较高的试验等级 ,允许添加额外的保护器件 。所有其他引脚使用 GB/T 42968. 1—2023的 6. 4 规定的负载 。
5.2 试验设备
试验设备包括下列设备和装置 :
2
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— 接地参考平面(GRP) ;
— 电流注入探头 ;
— 电流测量探头 ;
— 具有 AM 和 CW 功能的 RF信号发生器 ;
—RF功率放大器 ,推荐功率不小于 50W ;
—RF功率计或等效设备 ,用于测量正向(和反射)功率 ;
—RF 电压表或等效设备 ,配上电流探头可测量感应的骚扰电流 ;
— 定向耦合器 ;
—DUT监测设备(可选用光纤接口) 。
试验布置示意图如图 2所示 。
图 2 BCI试验配置示意图
用能覆盖整个试验频率范围的一个或一组电流注入探头 ,将骚扰信号注入到与 DUT 连接的线缆中 。注入探头相当于一个变压器 。
注 : 使用光纤接口来监测 DUT 的响应 ,并与抗扰度性能判据比较 。能使用而非强制使用光纤接 口 。
5.3 试验板
BCI试验板的示例见图 3。这种 BCI试验板的中间开孔 ,便于放置两个电流探头 。
为了满足 BCI试验条件的要求 ,需要对 GB/T 42968. 1—2023 中定义的标准试验板进行调整 。 如果使用了标准试验板 ,在标准试验板和 BCI试验板之间应进行低阻抗的接地连接 。 当 BCI试验板叠层中不包括 GRP时 ,在内孔处应使用衬垫 、接触弹簧或者多个螺钉将 BCI试验板与 BCI试验夹具支架相连接 。
3
GB/T 42968.3—2025
图 3 试验板示例(俯视图)
电流注入的线缆一端连接到选定的 DUT 引脚 ,另一端连接到辅助电路 。辅助电路可包括 DUT按照预期运行所需的负载 、电源或信号源 。
BCI试验板的优点在于能固定探头的位置 ,使测量的复现性更好 。 开孔的尺寸和注入线缆的长度宜至少设计为所用探头的尺寸 。开孔在探头的四周应超过其尺寸最小 10 mm ,最大 30 mm。通常 ,线缆长度应限制为 BCI试验方法中所用最高频率对应波长的四分之一(空气中 1 GHz时约为 75 mm) 。
BCI试验板放置在连接 GRP 的铜试验夹具上 ,详见附录 C。 GRP 的尺寸为超过试验夹具边界至少 0. 1 m 的典型桌面尺寸 。铜试验夹具需足够高 , 以满足注入探头支撑夹具的要求 。
注 1: GRP能为 BCI试验板的一个铜层 。这种情况下 ,就不再需要铜试验夹具的支架 。
注入探头和测量探头的屏蔽层应在铜试验夹具底下使用短线与 GRP相连接进行接地 。
注 2: 同轴馈通连接器通过 GRP(铜试验夹具底下)安装 , 以直接连接到电流注入探头和电流测量探头 。
6 试验程序
6. 1 电磁场危害
试验区域内可能存在 RF场 。应注意确保满足人体暴露在 RF能量场中的限制要求 。最好在具有足够 RF屏蔽的空间内进行 RF抗扰度试验 。
6.2 正向功率限制的校准
RF发生器和 RF放大器产生的所需正向 RF功率 , 由注入探头的 BCI试验布置校准程序确定 。在此过程中 ,确 定 输 入 给 注 入 探 头 的 正 向 RF 功 率 (在 连 续 波 模 式 下) , 该 功 率 用 于 产 生 所 需 的 电
流 Idisturbance。
校准是在包含一条电短传输线的校准夹具中进行 。 当电流注入探头钳在中心导体上时 ,可在这段传输线上测量中心导体的电流 。校准夹具的输出端端接功耗至少为 0. 5 W 的 50Ω 负载 、频谱分析仪或RF 电压表 。测量 RF接收机 50 Ω输入阻抗上的电压 ,可计算流过中心导体的电流 。
校准程序应按照以下顺序 。
4
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a) 注入探头应钳在校准夹具上 ,如图 4所示 。将探头固定在中心位置 ,与夹具两边侧壁的距离相等 。校准夹具的一端接 50 Ω RF负载 ,另一端接 50 Ω RF接收机(频谱分析仪 、电压表等) ,必要时还需要连接衰减器 。注意 :使用的负载需要有足够的额定功率 。
注 : 假设系统为线性的 ,校准时使用较低的额定功率 。
b) 连接试验设备 ,如图 4所示 。
c) 逐渐增加注入探头的试验信号幅度 ,直到达到所需电流电平 , 由 RF接收机测量 。
d) 记录下产生所需电流 Idisturbance 的正向 RF功率 ,该正向 RF功率作为最大正向功率限值 Plimit。
e) 在规定的频率范围内对每个频点重复步骤 c) ~ d) 。
图 4 校准布置
6.3 BCI试验
对于 RF抗扰度试验 ,使用功率和电流限制的替代法 ,这种方法跟踪 RF功率和 RF 电流是否达到限值 。替代法很好地用于该 IC抗扰度试验方法 ,并与 ISO方法相关 。
a) 连接电流探头 ,其他试验设备和试验板 。
b) 给 DUT供电并检查是否处于正确的运行模式 。
c) 对于每个试验频率 ,逐渐增加输入给注入探头的信号幅度 ,直到 :
— 监测测量电流探头的输出达到目标试验电流限值 Ilimit,或者 ;
— 输入给注入探头的功率达到校准的最大正向功率 Plimit 。在这种情况下 ,尽管注入电流电平没有达到电流限值 ,但也需记录此时的最大电流电平 ,或者 ;
— 找到 DUT 的 RF 抗 扰 度 电 平 , 如 果 DUT 发 生 失 效 , 或 者 达 到 Ilimit, 或 者 达 到 Plimit 目 标 电平 ,对于这些所有情况 ,都要记录监测电流和正向功率 。
注 1: 为了研究的 目的 ,也能记录确定 RF抗扰度的详细信息 。
注 2: 假设在频率转换的过程中不产生毛刺 ,下个频率的 RF幅度能这样选择 ,例如比上个电平低 10 dB(考虑到试验系统与频率有关) , 以加快试验速度 。
图 5 的流程图详细地给出了试验程序 。该流程图仅适用于一个频点 。
5
GB/T 42968.3—2025
图 5 每个频点的 BCI试验流程图
6.4 BCI试验布置表征程序
为了验证 BCI试验板的阻抗 ,需要一个验证程序 。
对于此验证 ,应使用完整的试验布置 ,但 DUT 除外 。代表 DUT 所选引脚的端 口 , 由一个 50 Ω 参考阻抗替代 。 图 6 给出了验证试验布置的示意图 。
图 6 试验布置阻抗验证
在整个频率范围的验证过程中 ,注入电流的值是固定的 。推荐注入的骚扰电流值为 10 mA。对于每一个频点,应记录 RF正向功率 。
试验板的验证可通过公式(1)定义的转移阻抗进行表征 :
Z …………………………( 1 )
式中 :
Z(f) — 转移阻抗 ,单位为欧姆(Ω) ;
Pforward (f) — 前向功率 ,单位为瓦特(W) ;
6
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I — 注入的骚扰电流 ,单位为安培(A) 。
如果使用多个试验板 ,Z(f)的值宜相同 。这样可对相同条件下的 IC抗扰度试验结果进行比较 。
7 试验报告
试验报告应按照 GB/T 42968. 1—2023的要求 。
抗扰度判据需在试验报告中清楚地表述 。为了能复现试验结果 ,试验板的配置也需在试验报告中详细地描述 。
在所有情况下 ,在校准和测量过程中记录的注入 RF 电流 Idisturbance,施加的正向 RF功率 Pforward,校准功率 Plimit和电流 Ilimit等参数 ,都应记录在试验报告中 。
此外 ,试验板的表述 ,旁路电容器的值(默认值)和去耦网络(当使用时)等其他关键内容也应在试验报告中列出 。
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附 录 A
(资料性)
RF试验板和试验布置示例
RF探头的注入 ,可使用多线 RF变压器 , 例如 , 表面贴装器件(SMD) 类型 。对于具有地平面的差分传输线的耦合 ,可使用三线 RF变压器 ,且可通过增加电容耦合(增大图 A. 1 中 C4/C5的电容值) 来扩展这种耦合的频率范围 。RF变压器的中心线用于注入 ,而非中心线则与差分传输线相串联 。
图 A. 1 IC差分端口的紧凑型 RF耦合
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附 录 B
(资料性)
试验电平和频率步进选择示例
B. 1 注入电流的典型值
试验信号的严酷等级是施加的已校准的试验电流等级 。这些试验严酷等级是用未调制的电流信号的等效均方根值(单位为 mA)表示 。这些试验等级来自汽车/航空模块的试验要求 。IC试验所施加的等级宜由最终用户提供 ,并由受控功能的关键性确定 。其他应用环境可放宽限值要求 。
表 B. 1 给出了严酷等级的示例 。注入电流的等级与 IC引脚的连接相关 。连接外部线缆的引脚 ,试验时施加最大的试验电流 ,而只有本地连接线的引脚 ,则允许施加较低的等级 。这些值宜在 IC 的试验计划中详细列出 。
表 B. 1 试验严酷等级
试验严酷等级
电流(CW)(不包括插入损耗)
Ⅰ
50 mA
Ⅱ
100 mA
Ⅲ
200 mA
Ⅳ
300 mA
Ⅴ
用户规定的值
当试验板为了能够承受更高的电流值而使用了额外的保护器件时 ,在 IC试验报告中需增加对该保护电路及其布局的描述 。
B.2 频率步进
由电磁骚扰在线束上产生的注入电流是在离散频点上得到的 。两个试验频率之间的间隔定义为频率步进 。
频率步进的选择宜覆盖 IC 的整个抗扰度频率范围 ,且要避免跳过可能出现抗扰度问题的频点 。一般来说 ,IC受到骚扰的根本原因是阻抗谐振 。这些谐振的频段通常非常窄 ,频率步进需考虑这个现象 。
有两种定义频率步进的方法 :线性方法或者对数方法 。
表 B. 2 给出了线性频率步进(适用于汽车和航空)的示例 。
表 B.2 线性频率步进
频率范围MHz
最大频率步进kHz
0. 01~ 0. 1
2
0. 1~ 1
20
1~ 10
200
10~ 100
2 000
100~ 1 000
5 000
9
GB/T 42968.3—2025
表 B. 3 给出了对数频率步进(适用于汽车)的示例 。
表 B.3 对数频率步进
频率范围MHz
频率步进
0. 01~ 0. 1
10%
0. 1~ 100
5%
100~ 1 000
2%
10
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附 录 C
(资料性)
BCI试验板和试验布置示例
C. 1 BCI试验板和试验布置示例
本示例的 BCI试验布置采用了如型号为 F-140的注入探头 。探头能在 100kHz~ 1 GHz频率范围内注入大电流值 。测量探头可选择如型号为 94111的小电流探头 ,可满足试验要求 。
由于两个探头的尺寸加 起 来 为 110 mm 宽 , 因 此 需 要 一 个 开 口 为 120 mm 的 试 验 板 放 置 两 个 探头 ,这样探头限制在低的频率范围(<500MHz)内使用 。 图 C. 1 给出了试验板的整体视图 。两个探头之间的推荐距离为 10 mm。
图 C. 1 整体视图
当使用常规 BCI探头时 ,开口典型尺寸需为 120 mm × 150 mm ,这样可放置低频段使用的两个探头 。探头之间距离可限定为 1 mm。
当使用较小的注入探头和测量探头能在高频段进行试验时 ,应使用金属板覆盖试验板上的开 口 ,且使开口的每个边和探头之间保持 10 mm 的距离 。该金属板需和试验板的各边缘保持坚固的电气连接 。
电流测量探头的位置 需 靠 近 IC(要 求 间 距 小 于 20 mm) , 以 便 测 量 注 入 IC 的 电 流 。 在 这 种 情 况下 ,测量差分线路上感应的表面电流 ,要比在差分传输线路上产生不连续更为合适 。两个探头的间距需限定为 1 mm。
为了最大限度减小试验板的影响 ,试验板的每个边需足够宽以被认为是参考接地平面 。建议每边在试验布置的边界至少扩展 30 mm ,见图 C. 2。
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图 C.2 试验板俯视图
参考接地平面(GRP) 被 认 为 是 实 体 接 地 平 面 。 在 试 验 布 置 中 ,认 为 骚 扰 电 流 的 返 回 路 径 是 通 过GRP。在不大于 1 GHz时 ,此 GRP对测量布置的影响可忽略 , 因此此方面可不用考虑 。
试验板由 FR4载体材料上的至少两个铜层组成 。DUT、相关器件和轨线放置在顶层 。底层专用于实体接地平面 。 图 C. 3 给出了试验板的构建 。
图 C.3 试验板的构建
试验板的底层作为地平面 ,放置在铜试验夹具上 ,铜试验夹具与 GRP相连 ,如图 C. 4所示 。铜试验夹具需能与 BCI试验板底面导电接触 。试验夹具放置在铜 GRP上 。 注入探头的屏蔽层需在铜试验夹具下方接地到 GRP。 当需要支撑大电流探头时 ,推荐这样的作法可确保试验的复现性 。
图 C.4 试验板和铜夹具
为了固定探头的位置 ,推荐使用特定的支架 。 图 C. 5 给出了这种支架的示例 。探头支架宜用非导
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电材料制成 ,其 εr 值约为 4。
图 C.5 非导电的探头支架示例
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参 考 文 献
[1] ISO 11452-4: 2020 Road vehicles—Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy—Part4: Harness excitation methods
[2] DO160D section20. 4 Conducted Immunity(CS) test
[3] MIL-STD-461E Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Character- istics ofEquipmentsand Subsystems(CS114)
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