1、傳導性電磁兼容關鍵技術分析    摘 要：文章在國內國外已經對電磁干擾問題研究的基礎上，分析對比了各種傳導噪聲分離網絡在硬件和在軟件的不同環(huán)境中的影響程度，提出了如何診斷傳導性噪聲的技術，文章通過對一個商用開關在通電的情況下的傳導電磁干擾測量，得出數據表明傳導噪聲診斷技術可以有效的診斷出傳導電磁干擾的大小。以此為依據，設計出了一種專門為了診斷傳導性電磁干擾的系統，這個系統工作時候，經過對噪聲的提取、噪聲源經行處理、診斷、經過的數據分析，在最后得出的結果中針對診斷的不同噪聲性質，總結出針對所診斷噪聲的一套有效抑制措施。 關鍵詞：電磁兼容；電磁干擾；噪聲源

2、中圖分類號：TN03 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）02-0120-02 線阻抗穩(wěn)定網絡（line impedance stabilization network，LISN）是目前國際上規(guī)定對傳導電磁干擾進行測量所使用的設備，其測量得到的混合噪聲信號包含了共模（CM）和差模（DM）的噪聲。但是，因為共模和差模產生噪聲的原理不同，對濾波器的設計要求也不完全相同，因此，測量的時候，首先必須要對這兩種模態(tài)的噪聲進行分離。其次，要找到抑制噪聲干擾手段，制定出有效的優(yōu)化方案，尤其是在濾波器與噪聲源阻抗的匹配中，沒有深入研究噪聲源內部特性，無法直接給出噪聲源內阻抗信息，造成濾波器

3、無法有效的抑制噪聲，得到很好的效果。 1 用來分離傳導性EMI噪聲的技術 1.1 線阻抗穩(wěn)定網絡 在測量傳導性電磁干擾中，主要使用的是阻抗穩(wěn)定網絡（ImpedaneeStabilizationNetwork，IsN），在電源的供應處于離線的狀態(tài)中應用了與IsN相類似的線路阻抗穩(wěn)定網絡（LISN），只有當產品采用符合CISPR16規(guī)范定義的LISN時候，才能夠通過國際射頻干擾協會的認可，CISPR16也作為CISPR22的參考標準。線阻抗穩(wěn)網絡的另外一個名稱叫人工電源網絡，它工作時要對射頻限制在固定的范圍，并在有hi件的設備端子里面提供數值固定的阻抗，使得電源的射頻信號跟在實驗中的電路相互隔離開

4、來互不干擾，這樣做是為了把干擾產生的電壓與用來測量、收集數據的接收器連接。為了可以使得測試按照統一的電源阻抗，在對傳導和輻射發(fā)射測量中，將被檢測的設備和提供電的電源都接入到LISN中，這樣無論實在不同環(huán)境的實驗室中經行測試，相互之間依然能有很好的可比性。 在LISN的電路圖中，LISN是由50 uH的電感、1 uF電容、0.1 uF電容和50 Q電阻組成。在使用LISN要求很嚴，必須使用干凈的交流電源給電源供應器供電。對因為低頻信號的發(fā)射產生的電感顯現出相應的低阻抗，遇到電容顯現出相應的高阻抗。所以說，一旦電源經過LISN傳遞到開關型變換器時，信號在LISN中傳播是不被削減，對于電容來說，此時

5、在LISN中電容的狀態(tài)可以看作是短路，所以說LISN可以使得高頻噪聲無法在待測的設備跟電網之間傳送。在測量產生共模和差模的頻段中，LISN確定了一個固定不變的阻抗（50 Q）值，也稱之為傳導干擾電壓。用來在電源線中產生的傳導性電磁干擾總值，而不是檢測共模（CM）和（DM）的分量，共模和差模干擾具體的信息是解決EMI濾波器的重要依據。所以，傳統的LISN模式不能夠滿足，必須重新討論得出一種可以把共模和差模分開來新的方法。 1.2 在硬件基礎上的分離方法研究 現如今，電流探頭法、差模抑制網絡和噪聲分離網絡是測量因為共模或者差模的傳導性干擾。射頻電流探頭很容易把因為共模和差模產生的干擾進行分離出的以

6、法拉第原理設計而成的一種方法，但是很難把所得到的干擾限值與EMC標準比較。差模抑制網絡（DMRN）可以對差模產生的干擾進行有效的抑制（大于50 dB），無需進行換算情況下，能夠直接對共模產生的干擾進行測量。可是差模抑制網絡不能對因為差模干擾信號的存在進行測量，正是因為這樣的缺陷，使得在設計EMC帶來了阻礙，為了能解決這個問題，使用噪聲分離網絡。基于硬件和軟件獨立分量噪聲測量網絡可以分為兩種。硬件類型由射頻變壓器、功率分配器、功率合成器組合而成。首先采用兩個簡單的、都帶中心抽頭、并且該分離中心的射頻變壓器變比為1：1，該網絡結合單模態(tài)信號。而在Paul的網絡中加入了機械式開關，對共模和差模輸出的

7、信號進行選擇，因為這樣，最終影響了網絡對共模和差模的識別。 在此之后，新加坡設設計師See設計出了一種能夠通時用來對共模和差模抑制的信號進行分離的電路中采用機械式開關，中避免了不利因素。在See分離網絡，有兩個變壓器相連的且?guī)Ц边吘€圈帶中心抽頭，兩個與EMI干擾接收器相連的輸出端，更好的滿足了“相線” 與“中線”混合模態(tài)信號的相加和相減，因此，在EMI接收器上能夠很好的檢測到共模和差模傳導發(fā)射時分離出的信號。以上所有的網絡檢測模式都采用了以變壓器作為主要的分離器中心原件，這樣的網絡模式能在高頻的模式下很好的根據雜散效應產生明顯的因為模態(tài)信號產生抑制并不斷的衰退。一般是在1020 dB之間，有的

8、時候會更加嚴重，因為這樣的問題的存在，還需要更進一步提高該網絡模式中的分離功能。 采用0度和180度的combiner與檢測網絡模式不同，是由美國的GUO提出，用來實現共模和差模的模態(tài)分離及輸出。在物理結構上，功率混合器與功率分相器一樣，但是在使用上是逆向的，功率分項器即將輸入進來的信號分解成振幅相同，事先規(guī)定好的相位輸出。在反向使用的時候，就是一個功率混合器。它類似與一個寬帶變壓器，但是在1030 MHz范圍之間它有固定的精度。另外，在測量時候功率混合器起到一定的輸入阻抗，更好的實現了阻抗匹配，減少反射帶來的損耗。 雖然因為采用了功率混合器，很大的改善了分離干擾模態(tài)信號的功能，特別是在高頻情

9、況下更是突出，但是它的造價成本太大，造成市面上功率混合器價格昂貴，無法能更進一步的推廣開來使用。 1.3 在軟件基礎上的分離方法研究 在硬分離技術中，還可以以數值計算為基礎來分離模態(tài)信號的軟技術也有所出現，臺灣功Lo把經過單模態(tài)硬件分離網絡得到的DM和CM信號進一步傳送到計算機，再分別把在LISN檢測和在單模分離網絡中檢測的兩個實際上線干擾信號與單模信號進行組合計算，得出一個新的模態(tài)干擾信號。該方法使得干擾信號得到了軟分離，但是由于在算法使用之前要事先知道其中一個單模信號作為輸入量，所以必須以單模硬件分離網絡為基礎，因此，這個分離技術只能稱為在半模態(tài)下的一種不完整的分離技術，另外，也因為在檢測

10、中，由于相位的不確定性，誤差也將會必然的存在。 2 以頻譜分析儀為基礎對傳導電磁干擾進行測量 示波器在測量傳導電磁干擾信號中對測量效果非常有效，可以直接對信號波幅、頻率、信號波形、相位的變化進行測量并直接顯示在屏幕上，但是它只能在低頻信號中工作，對于在高頻信號中使用還存在難度。頻譜分析儀恰好能夠解決這個問題，使得含不同頻率的信號以不同的頻域呈現，是在識別各個頻率的功率中有效的裝置，具有把信號以頻域方式顯示出來的性質。 在主要的測量裝置中要輸出信號的時候，檢測收集被測設備（EUT）產生出來的電磁干擾噪聲的這個系統稱之為傳導性噪聲診斷系統，他是把信號輸入到CM和DM的分離網絡中并把信號進行一定的模

11、態(tài)分離。最后一步是通過電診斷軟件把通過頻譜分析儀傳送的信號輸入到計算機中再進一步的進行分析得出結果。頻譜儀最大的優(yōu)點是直接能得到在10K30M總的噪聲、并模噪聲、差模噪聲頻譜，還得到有效的噪聲數據txt格式文件，該文件可以在PC中根據噪聲信息通過診斷得出有效的EMI解決措施。 3 傳導性電磁干擾噪聲診斷技術應用實例 在以開電源拖帶阻性負載為被測設備的實驗裝置圖中，將電源接在一組（3個）500 W，將50個電阻并聯作為噪聲源產生傳導性EMI噪聲，用來作為智能測試的檢測對象，把線阻抗穩(wěn)定網絡，24 V、960 W直流輸出開關與電阻盤并聯，EMI噪聲診斷系統由combiner構成的噪聲分離網絡DN及

12、GSP-827頻譜分析儀，用單相三線220 V交流作為供電電源，在測試過程中不斷調整電阻盤的個數和電阻數值，獲得通過開關電源輸出端的電流，并改變I/O端線纜的接法，讓頻譜儀接受來自總噪聲、并模分量的不同波形。 根據實驗數據的圖表，可以說明了在頻率不同的時候，共模和差模所產生的噪聲各自占據著主要的地位，兩種不同噪聲的模態(tài)在整個頻率中的疊加可以近似的看成是總噪聲，通過對比，很明顯對總的噪聲影響很大的是共模所產生的噪聲分量的噪聲幅度值和噪聲分量的頻率分布，本文實驗中開關電源產生傳導電磁干擾噪聲主要是集中在中低頻波段上。通過實驗和分析后得出，該診斷系統可以有效的對噪聲進行診斷，該方法將會在探討噪聲的抑

13、制以及電磁兼容的方案中提供有效的技術幫助。 4 結 論 線阻抗穩(wěn)定網絡LISN是國際規(guī)定的傳導性電磁干擾檢測設備，但是它檢測的是DM和CM組合的混合信號，是根據共模和差模的濾波器中產生的模態(tài)信號不同影響設計的一種方法。與基于硬件相比和軟件下產生的不同分離網絡，在這之中，基于變壓器分離網絡能夠因雜散效應在高頻條件下出現的模態(tài)信號不大明顯，在抑制新能過程中出現衰退的現象，尤其是在高頻條件下，以splitter/combiner的網絡分離為基礎的功能改善顯著。本文還論述了如何利用頻譜分析儀對開關電源進行傳導電磁干擾的實驗，通過實驗得出的結果進行分析，表明了實驗中使用的測試系統能有效的對傳導性電磁干擾噪聲進行診斷。 參考文獻： 1 孟