Выявление и устранение ЭМП в импульсном источнике питания с помощью R&S®FPC1000/ R&S®FPC1500

Измерительная задача

Инженеры-разработчики сталкиваются со множеством сложных проблем, стремясь соблюсти график выхода на рынок. Потерянные возможности и упущенная доля на рынке из-за задержки графика разработки и выпуска продукта могут обойтись очень дорого. Множество продуктов не проходят проверку на соответствие требованиям ЭМС с первого раза. Каждый день, потраченный на выявление, изоляцию и устранение проблемы с ЭМП, отодвигает дату выхода на рынок.

Решение компании Rohde & Schwarz

Это решение дает возможность справиться с указанными выше сложными задачами за счет проведения испытаний на ЭМП в рамках цикла разработки продукта. Это повышает вероятность успеха при прохождении испытаний на соответствие по ЭМП в конце цикла разработки продукта. Чем позже в цикле разработки приходится устранять проблемы с ЭМП, тем дороже обходится этот процесс. Превентивные меры, принимаемые в контрольных точках цикла разработки, предотвращают дорогостоящие проектные задержки. Хороший пример — импульсные источники питания. Для устройств с такими источниками питания требуется проведение детальных испытаний. Сочетание высокого уровня мощности и тока при включении и выключении очень полезно для анализа ЭМП.

Эмиссионные излучения

Эмиссионные излучения свойственны любой электрической цепи. В процессе проверки эмиссионных излучений измеряется напряженность электромагнитного поля непреднамеренных излучений, генерируемых продуктом.

Простая настройка
Процедура выявления и устранения ЭМП состоит всего из нескольких действий:

• Подключите подходящий пробник ближнего поля R&S®HZ-17 к ВЧ-входу анализатора R&S®FPC1000 или R&S®FPC1500
• Перемещайте пробник над испытуемой платой или модулем
• С помощью ПО для анализа ЭМП R&S®ELEKTRA (R&S®ELEMI-E) можно быстро задокументировать результаты поиска

R&S®HZ-17 содержит два пробника. Большой пробник кольцевого типа отличается превосходным коэффициентом усиления и хорошо подходит для обзорных измерений. Малый пробник имеет штыревой наконечник. Он обладает хорошим коэффициентом усиления и великолепно подходит для высокого пространственного разрешения вплоть до уровня трассировки платы. При использовании любого пробника учитывайте поляризацию, как показано на рисунке ниже. Силовые линии должны быть вертикальны относительно области приема в пробниках.

Соответствующие частоты эмиссионных излучений находятся в диапазоне от 30 МГц до 1000 МГц и используются для измерения высокочастотных помех, возникающих в переходных процессах при коммутации длительностью < 1 мкс.

Зная набор компонентов или проведя предварительные измерения, разработчик уже представляет себе критические частоты испытуемой платы или модуля. Частота и полоса обзора должны быть настроены в R&S®FPC соответствующим образом. Предельные линии можно использовать для индикации «норма/нарушение» на дисплее и для удобства контроля улучшений после оптимизации конструкции с точки зрения ЭМП.

Использование результатов промежуточных измерения на лабораторном стенде с открытыми печатными платами может привести к проблемам с привязкой при высоких частотах, которые снижаются после размещения плат в металлических корпусах и соответствующего заземления.

Смягчающие меры для импульсных источников питания

Если для ИУ превышены предельные значения для излучений, может понадобится оптимизация компоновки печатных плат (то есть сокращение трасс и предотвращение привязки) или потребуются активные испытания (то есть выбор компонентов на базе измерения излучений).

Кондуктивные излучения

Измерения ЭМП включают в себя измерение не только эмиссионных, но также и кондуктивных излучений в направлении к сетевому источнику электропитания. Для этого требуется отделение ВЧ-сигналов от сетевого источника электропитания и стабилизация до 50 Ом. Это обеспечивается с помощью схемы стабилизации полного сопротивления линии.

Лаборатория ˜— это зашумленная и постоянно изменяющаяся электрическая среда. Для воспроизводимости измерений необходима плоскость базового заземления. Использование экранированной камеры помогает отсечь сигналы окружающей среды.

Простая настройка
Компания Rohde & Schwarz предоставляет простое решение для измерения кондуктивных ЭМП.
Подключите R&S®HM6050-2 LISN к

• сетевому источнику питания через разделительный трансформатор
• ИУ
• анализатору спектра R&S®FPC с помощью кабеля BNC
• ПК с программным обеспечением для анализа ЭМП R&S®ELEKTRA (R&S®ELEMI-E), используя последовательный кабель или кабель USB-адаптера для коммутации линий и подключение по локальной сети к R&S®FPC для дистанционного управления

Если приборы настроены в программном обеспечении для анализа ЭМП R&S®ELEKTRA, они управляются программно с предварительно настроенными схемами измерения с помощью кнопок.

Обзорные измерения, выполняемые с помощью пикового детектора и параллельного среднеквадратичного детектора в диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц, позволяют собирать базовую информацию и данные по гармоникам частоты переключения.

Так как измерение изначально выполняется только с настройкой на фазу L1 или фазу N LISN, необходимо определить, амплитуды какой фазы выше. В некоторых случаях испытательные последовательности необходимо повторять несколько раз.

Смягчающие меры для импульсных источников питания
Если для ИУ превышены предельные значения для излучений, может возникнуть потребность в оптимизации компоновки импульсного блока питания (сокращение трасс, предотвращение привязки, оптимизация заземления). Также могут быть полезны ферритовые элементы, но в этом случае для начала необходима подходящая конструкция печатной платы. Еще одной (обычно дорогостоящей) опцией является дополнительное экранирование.