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R&S MXO4示波器應(yīng)用于EMI調(diào)試 驗(yàn)證濾波器的有效性
2024-04-17
一、使用R&S MXO4示波器進(jìn)行EMI調(diào)試
示波器是功率電子工程師的得力助手。借助強(qiáng)大易用的FFT分析功能，示波器還可應(yīng)用于EMI調(diào)試，節(jié)省了大量時(shí)間與資金。示波器的一項(xiàng)典型應(yīng)用就是在早期開發(fā)階段驗(yàn)證EMI濾波器的有效性。
開關(guān)電源(SMPS) 的每個(gè)設(shè)計(jì)流程結(jié)束時(shí)，都必須執(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試。開發(fā)人員必須驗(yàn)證產(chǎn)品符合適用標(biāo)準(zhǔn)，方可將其投入市場(chǎng)。全面的一致性測(cè)試需要借助試驗(yàn)室和合適的 EMI接收機(jī)。如果產(chǎn)品超出標(biāo)準(zhǔn)限值，需要修改電源，這會(huì)嚴(yán)重影響SMPS的許多組件，例如EMI輸入濾波器、印刷電路板設(shè)計(jì)以及概念決策(例如選擇合適的開關(guān)頻率)。這會(huì)顯著影響產(chǎn)品的上市時(shí)間。通常，開發(fā)人員需要在一定程度上重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品。如果在開發(fā)周期的早期階段執(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試，可以大大降低這種風(fēng)險(xiǎn)。在預(yù)一致性測(cè)試階段，您可以不必使用試驗(yàn)室，但需要借助合適儀器，確保能夠以類似方法測(cè)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(cè)試與測(cè)量解決方案
羅德與施瓦茨R&S MXO4示波器提供強(qiáng)大易用的FFT分析功能，能夠測(cè)量頻率分量的幅度。用戶可以同時(shí)查看時(shí)域相關(guān)信號(hào)，從而將無(wú)用頻譜發(fā)射與時(shí)域事件相關(guān)聯(lián)。由此，示波器可用作功能強(qiáng)大的獨(dú)立式儀器，以在功率電子設(shè)計(jì)過(guò)程中執(zhí)行早期傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試。在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室中無(wú)可用EMI接收機(jī)等專用設(shè)備而無(wú)法在設(shè)計(jì)階段執(zhí)行預(yù)一致性測(cè)量的情況下，示波器尤其有用。
越早考慮進(jìn)行EMI一致性測(cè)試，開發(fā)流程末期出現(xiàn)EMI問(wèn)題的可能性越低。及早發(fā)現(xiàn)EMI問(wèn)題既能降低成本，也能更輕松地解決問(wèn)題。示波器是硬件開發(fā)和系統(tǒng)測(cè)試中常用的主要儀器，因此也可在研發(fā)過(guò)程中用作可靠的EMI相關(guān)測(cè)試工具。
測(cè)試裝置：
要測(cè)量電源的傳導(dǎo)發(fā)射，需要借助線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)以將被測(cè)設(shè)備從外部電源中解精出來(lái)。LISN的同軸輸出必須通過(guò)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(zhí)行以下操作以測(cè)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(diào)整時(shí)域窗口的垂直靈敏度，確保被測(cè)設(shè)備接通電源時(shí)輸入通道不會(huì)過(guò)載。
? 斷開被測(cè)設(shè)備的電源，以便進(jìn)行參考測(cè)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(cè)設(shè)備。
? 再次接通電源，然后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)已知的傳導(dǎo)發(fā)射限值驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備，同時(shí)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(gè)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(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量。
三、 未使用輸入濾波器時(shí)的EMI頻譜
通道1顯示測(cè)得的連接至LISN的時(shí)域信號(hào)。LISN導(dǎo)致該信號(hào)出現(xiàn)衰減且衰減因子為10 dB，因此將測(cè)量值與發(fā)射限值進(jìn)行對(duì)比時(shí)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(chǎn)生的噪聲頻譜清晰可見。
相反，在使用EMI濾波器的情況下，測(cè)量結(jié)果顯示輸入線路的傳導(dǎo)發(fā)射出現(xiàn)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(shí)的EMI頻譜
要驗(yàn)證較低頻率范圍內(nèi)的發(fā)射，用戶必須重復(fù)測(cè)量，并重點(diǎn)關(guān)注較低頻率。
五、總結(jié)
羅德與施瓦茨R&S MXO4示波器具有強(qiáng)大的FFT功能，有助于設(shè)計(jì)人員調(diào)試電源的傳導(dǎo)發(fā)射。示波器是功率電子設(shè)計(jì)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，因此也可用于在早期開發(fā)階段評(píng)估EMI，進(jìn)而節(jié)省大量時(shí)間和資金。這樣能夠提高產(chǎn)品符合EMI標(biāo)準(zhǔn)的可能，避免在一致性測(cè)試失敗后重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
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