Самодельный эквивалент сети (LISN) для проведения предварительных испытаний на кондуктивную помехоэмиссию источников питания с преобразователем постоянного тока

Выполнение предварительных измерений на источниках питания требует использования сети стабилизации полного сопротивления линии (LISN), т.е. эквивалента сети, для получения результатов, которые можно сравнить с предельными значениями. Хотя эквиваленты сети являются стандартным оборудованием для любой лаборатории, проводящей предварительные испытания на соответствие, в рамках НИОКР на ранних этапах тестирования они зачастую недоступны. Если вам не требуется высокая точность и в то же время нужен простой инструмент для отладки, можно собрать свой собственный эквивалент сети (LISN). Осциллографы Rohde & Schwarz с высокоэффективными функциями БПФ-анализа идеальным образом подходят для оптимизации фильтров ЭМП или устранения нежелательных излучений на этапе разработки.

Осциллограф R&S®RTO2064 с эквивалентом сети постоянного тока
Осциллограф R&S®RTO2064 с эквивалентом сети постоянного тока

Измерительная задача

Если измерения по стандартам ЕС выполняются на самых поздних этапах разработки, результатом часто становится частичная модернизация продукта. Подобный риск можно значительно снизить за счет проведения испытаний на кондуктивную помехоэмиссию на ранней стадии цикла разработки. Для выявления кондуктивных помех требуется очень гибкий прибор, который способен измерять спектр с достаточным уровнем чувствительности.

Для развязки испытуемого устройства (ИУ) от внешнего источника питания и определения полного входного сопротивления (импеданса) ИУ также требуется эквивалент сети (LISN). Вместе они обеспечивают получение воспроизводимых результатов измерений. Специализированные эквиваленты сети постоянного тока (DC-LISN) для проведения предварительных испытаний на соответствие имеются в ассортименте многих поставщиков. Однако для проведения отладки по стандартам ЕС эквивалент сети с высокими рабочими характеристиками не требуется. Для выявления кондуктивных помех можно использовать самодельный эквивалент сети.

Компании Rohde & Schwarz и Würth eiSos сотрудничают в решении прикладных задач.
Компании Rohde & Schwarz и Würth eiSos сотрудничают в решении прикладных задач.

Решение компании Rohde & Schwarz

Осциллографы компании Rohde & Schwarz относятся к предпочтительным приборам для разработки устройств силовой электроники, предлагая разработчикам необходимую чувствительность и гибкость. Осциллографы Rohde & Schwarz обеспечивают высокоэффективные и удобные в использовании функции БПФ-анализа для измерения амплитуды частотной составляющей. В то же время пользователь может видеть сигналы во временной области, наблюдая корреляцию нежелательных спектральных излучений с событиями во временной области.

В сочетании с самодельным эквивалентом сети DC-LISN осциллографы формируют высокоэффективную измерительную установку для проведения ранних испытаний на кондуктивную помехоэмиссию устройств силовой электроники без необходимости в дополнительном дорогостоящем оборудовании. Такая установка особенно полезна, если в научно-исследовательской лаборатории нет специализированного оборудования, в частности приемника электромагнитных помех. Самодельный эквивалент сети DC-LISN от компании Würth представляет собой очень гибкое сдвоенное решение для положительных и отрицательных линий питания.

Основная идея заключается в создании согласованной со стандартами установки, поддерживающей проведение предварительных измерений на соответствие. Осциллограф в данном случае служит специализированным инструментом для предварительного измерения на соответствие, который вместе с самодельным эквивалентом сети упрощает измерительную установку, обеспечивает низкую стоимость затрат и достаточные рабочие характеристики для анализа проблем с электромагнитными помехами на самой ранней стадии разработки продукта.

Установка для предварительных измерений на соответствие с самодельным эквивалентом сети DC-LISN
Установка для предварительных измерений на соответствие с самодельным эквивалентом сети DC-LISN
Открытый Lightbox

Настройка устройства

Для измерения кондуктивных помех источника питания эквивалент сети должен быть подключен между испытуемым устройством и внешним источником питания. Коаксиальный выход эквивалента сети должен быть подключен к осциллографу коаксиальным кабелем с входным сопротивлением 50 Ом, активируемым в осциллографе для обеспечения соответствующего согласования. Для измерения спектра на осциллографе должны быть выполнены следующие действия:

  • Включите функцию БПФ и настройте минимальную и максимальную частоты и полосу разрешения
  • Настройте чувствительность по вертикали во временной области так, чтобы входной канал не перегружался при включении испытуемого устройства
  • Выключите питание ИУ для проведения опорного измерения. Это измерение покажет минимальный уровень шума установки, который порождается не ИУ
  • Снова включите питание и выполните измерение. Проверьте соответствие известным нормам на кондуктивные помехи для ИУ на обоих проводниках питания. Учтите любое добавленное эквивалентом сети ослабление

Пример использования — характеристики самодельного эквивалента сети DC-LISN

На двух приведенных ниже снимках экрана показано измерение кондуктивной помехоэмиссии с помощью осциллографа R&S®RTO2064 с соответствующим стандартам серийно выпускаемым эквивалентом сети и самодельным эквивалентам сети, разработанным компанией Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG.

Каналы 1 и 2 отображают измеренные сигналы во временной области на положительном и отрицательном зажимах эквивалента сети. Эквивалент сети ослабляет эти сигналы на 10 дБ, что необходимо учитывать при сравнении с нормами на кондуктивные помехи. Расчетные каналы M3 и M4 показывают спектр в дБмкВ на входном зажиме ИУ. Отчетливо виден спектр шума, генерируемого на входе преобразователя постоянного тока.

Измерения кондуктивных помех с помощью эквивалента сети от компании Würth показывают, что максимальный спектр на входной линии во всем частотном диапазоне очень близок к результатам, полученным со стандартным эквивалентом сети.

Заключение

Осциллограф Rohde & Schwarz, обладающий быстрой и эффективной функцией БПФ, вместе с самодельным эквивалентом сети DC-LISN от компании Würth отлично подходят для выявления электромагнитных помех, представляя собой недорогое решение, применяемое на ранних этапах разработки устройств силовой электроники. Это решение поможет сэкономить много времени и денег благодаря ранней оценке ЭМП. Причем для проведения испытаний на соответствие не требуется специализированный эквивалент сети постоянного тока. Таким образом можно повысить вероятность достижения соответствующих требований по ЭМП, не прибегая к существенной переработке продукта после неудачного испытания на соответствие.

См. также:
www.rohde-schwarz.com/oscilloscopes

Спектр ЭМП с серийно выпускаемым эквивалентом сети DC-LISN
Спектр ЭМП с серийно выпускаемым эквивалентом сети DC-LISN
Открытый Lightbox
Спектр ЭМП с самодельным эквивалентом сети (разработка компании Würth)
Спектр ЭМП с самодельным эквивалентом сети (разработка компании Würth)
Открытый Lightbox

Дополнительные файлы

Проектные файлы

Скачайте ZIP-архив с принципиальной схемой, схемой сборки, топологической схемой и подробной спецификацией после регистрации.

Связанные решения