使用示波器與自製 LISN 進行電源供應器的 EMI 傳導輻射預測試
- Sonya Chan
- 10月5日
- 讀畢需時 4 分鐘
對電源供應器執行預先相容性（Precompliance）量測，需要使用線性阻抗穩定網路（LISN（Line Impedance Stabilization Network）），才能獲得可與限制值進行比較的結果，雖然 LISN 是任何預先相容性實驗室的標準配備，但在早期的研發測試中，往往沒有可用的 LISN，如果您的目標並非追求高準確度，而只是需要一個用於除錯的簡單工具，您可以自行打造一個 LISN，Rohde & Schwarz 示波器具備強大的快速傅立葉轉換（FFT）分析功能，是在開發過程中優化電磁干擾（EMI（Electromagnetic Interference））濾波器或對非預期輻射進行除錯的理想選擇。
測試任務
如果傳導輻射（Conducted Emission, CE）的量測在設計過程中進行得太晚，結果往往是產品的部分重新設計，在開發週期的早期階段執行傳導輻射測試，可以大幅降低重新設計的風險，對傳導輻射進行除錯，需要一台具備足夠靈敏度以量測頻譜的高度靈活儀器。
此外，也需要一個 LISN 來將待測物（DUT（Device Under Test））與外部電源供應解耦合，並為 DUT 的輸入提供一組定義好的阻抗，這能為使用者提供可重現的量測結果，雖然市面上有不同供應商提供用於相容性測試的專用 DC-LISN，然而，在進行 CE 除錯時，並不需要高效能的 LISN，使用自製的 LISN 即可對傳導輻射進行除錯。
Rohde & Schwarz 解決方案
Rohde & Schwarz 示波器是設計電力電子的首選儀器，能為設計師提供所需的靈敏度與靈活性，Rohde & Schwarz 示波器提供強大且易於使用的 FFT 分析功能，可用於量測頻率成份的幅度，同時，使用者也能看到時域訊號，從而將非預期的頻譜輻射與時域事件進行關聯。
當搭配自製的 DC-LISN 時，示波器便構成一個強大的量測設定，可用於電力電子設計的早期傳導輻射測試，無需額外昂貴的設備，這在研發實驗室中沒有專用設備（例如 EMI 接收機）時尤其有幫助，由 Würth 所設計的自製 DC-LISN 是一個非常靈活的雙 DC-LISN 解決方案，可用於正負電源線路。
其主要概念是建立一個協調一致的設定，以支援預先相容性量測，示波器作為一個專用的預先相容性量測工具，與自製 LISN 相結合，讓設定保持簡單、低成本，並提供足夠的效能，以便在設計階段的最初期就分析 EMI 問題。
裝置設定
要量測電源供應器的傳導輻射，必須將 LISN 連接在待測物與外部電源供應器之間，LISN 的同軸輸出必須透過同軸纜線連接至示波器，並在示波器上啟用 50 Ω 輸入阻抗以確保適當的匹配。
必須在示波器上執行以下步驟來量測頻譜：
啟動 FFT 功能，並設定最大與最小頻率以及解析度頻寬
在時域視窗中調整垂直靈敏度，以防止在待測物通電時輸入通道發生過載
關閉供應 DUT 的電源以進行參考量測，這能顯示出並非來自 DUT 的設定雜訊底層
再次開啟電源並進行量測，對照 DUT 在兩條電源導體上已知的傳導輻射限制進行驗證，並將任何額外的 LISN 衰減納入考量
案例研究 – 自製 DC-LISN 的效能
以下兩張螢幕截圖，顯示了使用 R&S®RTO2064 示波器，分別搭配一個符合標準的市售 LISN，以及一個由 Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG 所設計的自製 LISN，所進行的傳導輻射量測。
通道 1 與通道 2 顯示了在 LISN 正負極端子上量測到的時域訊號，LISN 會將這些訊號衰減 10 dB，在與輻射限制進行比較時必須將此因素納入考量，數學運算通道 M3 與 M4 則顯示了在 DUT 輸入端子上，單位為 dBμV 的頻譜，在 DC-DC 轉換器輸入端產生的雜訊頻譜清晰可見。
使用 Würth LISN 的傳導輻射量測顯示，與市售 LISN 的結果相比，其在整個頻譜範圍內，輸入線路上的最大保持頻譜都非常接近。
總結
Rohde & Schwarz 示波器及其快速高效的 FFT 功能，搭配由 Würth 設計的自製 DC-LISN，非常適合進行 EMI 除錯，是電力電子設計階段的一個低成本解決方案，透過早期的 EMI 評估，可以節省大量的時間與金錢，在相容性測試方面，也無需使用專用的 DC-LISN，這使得通過 EMI 相容性測試的可能性更高，並消除了在產品失敗後需要進行根本性重新設計的必要。
相關產品
R&S®RTO6 示波器是進行早期 EMI 除錯與預先相容性測試的理想平台，其核心優勢在於快速、靈敏且易於操作的 FFT 功能，工程師可以直接在儀器上設定中心頻率、跨距與解析度頻寬，如同操作頻譜分析儀一般，RTO6 的低雜訊前端與卓越的訊號保真度，確保了所量測到的頻譜能真實反映待測物的輻射，而非儀器本身的雜訊，更重要的是，它能同時顯示時域波形與頻域頻譜，讓使用者能直觀地將特定的頻譜尖峰與時域中的交換暫態等事件進行關聯，從而快速定位 EMI 的根本來源。
