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LISN簡介(人工電源網(wǎng)絡(luò))
LISN是在EMC測試的時候,會被使用的設(shè)備,如下圖所示:
雙路V型電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。它完全符合CISPR16-1-2、MIL-STD 461F、VDE 0876、FCC Part 15標準的要求,其等效電路為50Ω||(5Ω+50μH),頻率范圍是9kHz~30MHz。
LISN,Line Impedance Stabilization Network的縮寫,即線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。LISN是電力系統(tǒng)中電磁兼容測試中的一項重要輔助設(shè)備。它可以隔離電波干擾,提供穩(wěn)定的測試阻抗,并起到濾波的作用。
也會被稱作:
1、線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)
2、線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)
3、人工電源網(wǎng)絡(luò)
4、阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)
5、電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)
首先我們需要理解其應用場景,然后再來看其工作原理。
之前文章內(nèi)容,我們畫了一張圖來解釋EMI和EMS。所以在這個分類圖中,我們要知道LISN主要應用的場景為測量我們待測產(chǎn)品的EMI中傳導發(fā)射(CE)的特性。
傳導干擾(CE)
傳導發(fā)射(Conducted Emission)測試,簡稱CE,也被稱為傳導騷擾、傳導干擾,是指系統(tǒng)內(nèi)部的電壓或電流通過信號電纜、電源線或地線傳輸出去而成為其他系統(tǒng)或設(shè)備干擾源的一種電磁現(xiàn)象。傳導發(fā)射測試通常也會被稱為騷擾電 壓測試,只要有電源線的產(chǎn)品都會涉及到,包括許多直流供電產(chǎn)品,另外,信號/控制線在不少標準中也有傳導發(fā)射的要求,通常用騷擾電,壓或騷擾電流的限值(兩者有相互轉(zhuǎn)換關(guān)系)來表示。
我們的產(chǎn)品正常工作的時候,直接用電源對其進行供電就可以了。如下圖所示。
我們需要測試“待測產(chǎn)品”的CE特性的時候,就會接上測試儀器。
但是直接接上頻譜分析儀還是有很多問題的。
直接接上之后,如果我們測試到了干擾,我們其實不能區(qū)分到底是不是待測產(chǎn)品的問題,還是電源環(huán)境本身的問題。
我們希望只測試到待測產(chǎn)品傳導出來的干擾,能夠不測試到電源輸入本身上面的干擾。
測試場地不同,電源網(wǎng)上存在的噪聲大小也不同。"外部"噪聲通過交流電源線進入產(chǎn)品,除非能消除一些,否則就會疊加到測量的傳導發(fā)射上。希望測量的只是產(chǎn)品的傳導發(fā)射。我們需要有辦法,來實現(xiàn):隔離被測設(shè)備以外的傳導發(fā)射而僅測量被測產(chǎn)品的傳導發(fā)射。
傳導發(fā)射測試的目的是測量存在于產(chǎn)品電源線上的噪聲電流。這種發(fā)射可以簡單地用電流探頭來測量。然而測試場地的測試數(shù)據(jù)的一致性要求致使這些簡單測量法很不現(xiàn)實。在整個測量頻率范圍內(nèi),對于不同建筑物、不同插座從交流電源系統(tǒng)的墻面插座看進去的阻抗有很大的變化。這種負載阻抗的變化影響到從電源線傳導出去的噪聲電流的大小。為了保證測試場地之間的一致性,各試驗場地從產(chǎn)品交流或者直流的電源線看進去的阻抗必須是穩(wěn)定的。我們還要解決測試環(huán)境電源輸入的阻抗一致性的問題:在整個傳導發(fā)射測量頻率范圍內(nèi),給產(chǎn)品電源線提供一個穩(wěn)定的阻抗。
我們在滿足以上兩個功能的基礎(chǔ)之上,還需要能正常給我們待測設(shè)備進行供電。不能影響電源對設(shè)備正常供電的能力。
于是LISN就誕生了。把它放在被測設(shè)備(EUT)和電源輸入之間,來實現(xiàn)我們上述需求。
LISN是用于測量傳導干擾(CE)的儀器。CE測試的頻率范圍為:150kHz到30MHz,其本質(zhì)是噪聲電流,但是我們最終將噪聲電流轉(zhuǎn)換為噪聲電壓來測量,這個過程就是LISN在起作用。
有些EMC標準就直接規(guī)定了LISN的使用。下圖為CISPR 25規(guī)定的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò),分別在電源線L和N上串入LISN。參考地接到大地。
1uF和5uH,用于過濾電網(wǎng)側(cè)干擾,為用電器最大程度上提供未經(jīng)干擾的電源。學過電力系統(tǒng)的同學會記得,一個地區(qū)的電網(wǎng)上連接著很多用電器,這些用電器在工作的同時會向電網(wǎng)上注入干擾。別忘了,CE是可以順著導體傳播的。所以電網(wǎng)側(cè)電源并不是“干凈”的,這些干擾如果不經(jīng)過過濾,直接連接到接收機里,測試結(jié)果有偏差,而且使得結(jié)果沒有可重復性。
0.1uF電容串聯(lián)50Ω和1kΩ并聯(lián)支路:
0.1uF的作用很簡單,直流分量會損壞接收機,0.1uF用于隔直通交,測試過程中,被測電壓瞬態(tài)有存在尖峰的可能性,損壞頻譜分析儀,電容能吸收尖峰。為什么選擇0.1uF這個數(shù)值?對于150k到30M之間的CE干擾成分,0.1uF可以視作短路,不影響測試結(jié)果,同時對50Hz工作頻率表現(xiàn)為大阻抗,不損耗功率傳輸。
50歐_Receiver位于接收機內(nèi)部,其作用是將噪聲電流轉(zhuǎn)換為噪聲電壓,就這么簡單,沒有其他的作用,阻抗匹配統(tǒng)一50Ω。至于阻抗為什么是50Ω而不是其他整數(shù)值,這里就不詳解了。為了阻抗匹配(高頻電路由于波長和線長相近,要用傳輸線理論來考慮),防止反射,散射發(fā)生,接收機也必須使用50歐電阻。
1kΩ 用于給0.1uF的電容放電。在一次測試結(jié)束后,50歐斷開,需要將電容接地來提供電荷釋放路徑,否則在高壓EMC測試中,0.1uF電容會一直都有200V以高壓,放電時間保守估計要10分鐘,設(shè)計者考慮到這個問題,便增加了1kΩ的電阻。
50Ω_dummyload(虛擬負載) 則是為了保持兩根線的對稱性。EMC測試過程中,Phase與Neutral Line上均有干擾電流,沒接頻譜分析儀的線路干擾仍然存在,需要連接50歐電阻給其提供通路,否則會影響到連接頻譜分析儀線路上的測試結(jié)果