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2024/4/17 9:20:02示波器是功率电子工程师的得力助手。借助强大易用的FFT分析功能,示波器还可应用于EMI调试,节省了大量时间与资金。示波器的一项典型应用就是在早期开发阶段验证EMI滤波器的有效性。
开关电源(SMPS) 的每个设计流程结束时,都必须执行传导发射测试。开发人员必须验证产品符合适用标准,方可将其投入市场。全面的一致性测试需要借助试验室和合适的 EMI接收机。如果产品超出标准限值,需要修改电源,这会严重影响SMPS的许多组件,例如EMI输入滤波器、印刷电路板设计以及概念决策(例如选择合适的开关频率)。这会显著影响产品的上市时间。通常,开发人员需要在一定程度上重新设计产品。如果在开发周期的早期阶段执行传导发射测试,可以大大降低这种风险。在预一致性测试阶段,您可以不必使用试验室,但需要借助合适仪器,确保能够以类似方法测量电源输入线路和输出线路的频谱。为此,您可以使用频谱分析仪或示波器。
罗德与施瓦茨R&S MXO4示波器提供强大易用的FFT分析功能,能够测量频率分量的幅度。用户可以同时查看时域相关信号,从而将无用频谱发射与时域事件相关联。由此,示波器可用作功能强大的独立式仪器,以在功率电子设计过程中执行早期传导发射测试。在研发实验室中无可用EMI接收机等专用设备而无法在设计阶段执行预一致性测量的情况下,示波器尤其有用。
越早考虑进行EMI一致性测试,开发流程末期出现EMI问题的可能性越低。及早发现EMI问题既能降低成本,也能更轻松地解决问题。示波器是硬件开发和系统测试中常用的主要仪器,因此也可在研发过程中用作可靠的EMI相关测试工具。
测试装置:
要测量电源的传导发射,需要借助线路阻抗稳定网络(LISN)以将被测设备从外部电源中解精出来。LISN的同轴输出必须通过同轴电缆连接至示波器,且示波器必须激活50 Ω输入阻抗以确保正确匹配。示波器必须执行以下操作以测量频谱:
▶ 激活FFT,配置最小频率和最大频率以及分辨率带宽。调整时域窗口的垂直灵敏度,确保被测设备接通电源时输入通道不会过载。
▶ 断开被测设备的电源,以便进行参考测量。这样,您可以获悉装置的噪声基底,并确定该噪声不是源自被测设备。
▶ 再次接通电源,然后进行测量。根据已知的传导发射限值验证被测设备,同时考虑LISN造成的任何额外衰减。
案例研究:EMII滤波器的有效性:
以下两个屏幕裁图分别显示了在未使用EMI滤波器和使用EMI滤波器的情况下使用R&SMXO4示波器执行传导发射测量。
通道1显示测得的连接至LISN的时域信号。LISN导致该信号出现衰减且衰减因子为10 dB,因此将测量值与发射限值进行对比时必须考虑此衰减。底部窗口显示电源输入终端的频谱(以dBuv为单位)。在未使用EMI滤波器的情况下,直流-直流变换器输入端产生的噪声频谱清晰可见。
相反,在使用EMI滤波器的情况下,测量结果显示输入线路的传导发射出现有效衰减。在部分频率下,最高可见30dB衰减。
要验证较低频率范围内的发射,用户必须重复测量,并重点关注较低频率。
罗德与施瓦茨R&S MXO4示波器具有强大的FFT功能,有助于设计人员调试电源的传导发射。示波器是功率电子设计应用中的标准测量仪器,因此也可用于在早期开发阶段评估EMI,进而节省大量时间和资金。这样能够提高产品符合EMI标准的可能,避免在一致性测试失败后重新设计产品。