R&S MXO4示波器應用于EMI調試 驗證濾波器的有效性
2024-04-17
一、使用R&S MXO4示波器進行EMI調試
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。
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。
二、測試與測量解決方案
羅德與施瓦茨R&S MXO4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。在研發實驗室中無可用EMI接收機等專用設備而無法在設計階段執行預一致性測量的情況下，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。
測試裝置：
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精出來。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。
案例研究:EMII濾波器的有效性：
以下兩個屏幕裁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&SMXO4示波器執行傳導發射測量。
三、 未使用輸入濾波器時的EMI頻譜
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30dB衰減。
四、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。
五、總結
羅德與施瓦茨R&S MXO4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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