使用羅德與施瓦茨示波器進行 EMI 調試以縮短功率電子的開發周期
示波器是功率電子工程師的得力助手。借助強大易用的 FFT 分析功能,示波器還可應用于 EMI 調試,節省了大量時間與資金。示波器的一項典型應用就是在早期開發階段驗證 EMI 濾波器的有效性。
您的任務
開關電源 (SMPS) 的每個設計流程結束時,都必須執行傳導發射測試。開發人員必須驗證產品符合適用標準,方可將其投入市場。全面的一致性測試需要借助試驗室和合適的 EMI 接收機。如果產品超出標準限值,需要修改電源,這會嚴重影響 SMPS 的許多組件,例如 EMI 輸入濾波器、印刷電路板設計以及概念決策(例如選擇合適的開關頻率)。這會顯著影響產品的上市時間。通常,開發人員需要在一定程度上重新設計產品。如果在開發周期的早期階段執行傳導發射測試,可以大大降低這種風險。在預一致性測試階段,您可以不必使用試驗室,但需要借助合適儀器,確保能夠以類似方法測量電源輸入線路和輸出線路的頻譜。為此,您可以使用頻譜分析儀或示波器。
測試與測量解決方案
羅德與施瓦茨示波器提供強大易用的 FFT 分析功能,能夠測量頻率分量的幅度。用戶可以同時查看時域相關信號,從而將無用頻譜發射與時域事件相關聯。由此,示波器可用作功能強大的獨立式儀器,以在功率電子設計過程中執行早期傳導發射測試。如果研發實驗室中無 EMI 接收機等專用設備以在設計階段執行預一致性測量,示波器尤其有用。
越早考慮進行 EMI 一致性測試,開發流程末期出現 EMI 問題的可能性越低。及早發現 EMI 問題既能降低成本,也能更輕松地解決問題。示波器是硬件開發和系統測試中常用的主要儀器,因此也可在研發過程中用作可靠的 EMI 相關測試工具。
試裝置
要測量電源的傳導發射,需要借助線路阻抗穩定網絡 (LISN) 以將被測設備從外部電源中解耦出來。LISN 的同軸輸出必須通過同軸電纜連接至示波器,且示波器必須激活 50 Ω 輸入阻抗以確保正確匹配。示波器必須執行以下操作以測量頻譜:
激活 FFT,配置最小頻率和最大頻率以及分辨率帶寬。
調整時域窗口的垂直靈敏度,確保被測設備接通電源時輸入通道不會過載。
斷開被測設備的電源,以便進行參考測量。這樣,您可以獲悉裝置的噪聲基底,并確定該噪聲不是源自被測設備。
再次接通電源,然后進行測量。根據已知的傳導發射限值驗證被測設備, 同時考慮 LISN 造成的任何額外衰減。
未使用輸入濾波器時的 EMI 頻譜
案例研究:EMI 濾波器的有效性
以下兩個屏幕截圖分別顯示了在未使用 EMI 濾波器和使用 EMI 濾波器的情況下使用 R&S?RTM3000 示波器執行傳導發射測量。
通道 1 顯示測得的連接至 LISN 的時域信號。LISN 導致該信號出現衰減且衰減因子為 10 dB,因此將測量值與發射限值進行對比時必須考慮此衰減。底部窗口顯示電源輸入終端的頻譜(以 dBuV 為單位)。在未使用 EMI 濾波器的情況下,直流-直流變換器輸入端產生的噪聲頻譜清晰可見。相反,在使用 EMI 濾波器的情況下,測量結果顯示輸入線路的傳導發射出現有效衰減。
在部分頻率下,最高可見 30 dB 衰減。
使用輸入濾波器時的 EMI 頻譜
要驗證較低頻率范圍內的發射,用戶必須重復測量,并重點關注較低頻率。
總結
羅德與施瓦茨示波器具有強大的 FFT 功能,有助于設計人員調試電源的傳導發射。示波器是功率電子設計應用中的標準測量儀器,因此也可用于在早期開發階段評估 EMI,進而節省大量時間和資金。這樣能夠提高產品符合 EMI 標準的可能,避免在一致性測試失敗后重新設計產品。
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