emc實(shí)驗室必備設備：線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )（LISN）簡(jiǎn)介

1 引言

        傳導干擾以電壓或電流的共模(不對稱(chēng))和差模(對稱(chēng))形式出現。共模干擾是指相線(xiàn)由地形成的回路干擾;差模干擾是指相線(xiàn)之間形成的回路干擾。

         LISN，Line Impedance Stabilization Network的縮寫(xiě)，即線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )，也會(huì )被稱(chēng)作AMN，人工電源網(wǎng)絡(luò )(Artificial Mains Network)。它是傳導干擾測試中主要的測量?jì)x器，目前電子電氣設備電源端口的傳導干擾測試主要是通過(guò)線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行測量。

圖1 單線(xiàn)LISN

圖2 4線(xiàn)LISN

2 LISN的作用

         傳導發(fā)射測試(CE)的目的是測量存在于產(chǎn)品電源線(xiàn)上的噪聲電流。

         在不同的測試場(chǎng)地，電源網(wǎng)上存在的環(huán)境噪聲也不同。外部的環(huán)境電磁噪聲通過(guò)交流電源線(xiàn)進(jìn)入被測樣品，影響測量結果的準確性。雖然電流探頭也可以進(jìn)行傳導發(fā)射的測量，但不同電源系統的阻抗有很大區別。這種負載阻抗的變化影響到從電源線(xiàn)傳導出去的噪聲電流的大小。為了保證測試場(chǎng)地之間的一致性，各試驗場(chǎng)地從產(chǎn)品電源線(xiàn)看進(jìn)去的阻抗必須是穩定的。

圖3 傳導干擾測試布置簡(jiǎn)圖

于是便有了LISN。它用于被測樣品(EUT)和電源輸入之間，來(lái)實(shí)現如下功能和需求：

         1)隔離。LISN放在電網(wǎng)電源與被測樣品之間，濾去來(lái)自電網(wǎng)電源的電磁噪聲，給被測樣品提供純凈的電源，從而保證測量結果的準確性。同樣也會(huì )隔離來(lái)自被測樣品的騷擾信號，防止過(guò)多的電磁干擾流向電網(wǎng)電源影響同一線(xiàn)路的其它設備。

         2)供電。給測樣品提供電源，且不能影響電網(wǎng)電源對被測樣品正常供電。

         3)阻抗穩定。在測量頻率范圍內提供標準規定的穩定線(xiàn)路阻抗。人為的擬制一個(gè)穩定的線(xiàn)路阻抗，為傳導發(fā)射電壓的測量統一測試條件。一般在測量頻段范圍內提供50Ω網(wǎng)絡(luò )阻抗。

         4)信號拾取。利用LISN的高通濾波器使EUT產(chǎn)生的干擾信號耦合至EMI接收機上，并阻止電網(wǎng)電源電壓加至EMI接收機。

3 LISN的分類(lèi)

        LISN有兩種基本類(lèi)型：用于耦合不對稱(chēng)電壓的V型和分別用于耦合對稱(chēng)電壓和不對稱(chēng)電壓的Δ型。在CISPR16標準中，分別規定了不同頻率范圍內的LISN使用原則和類(lèi)型，見(jiàn)圖4。

圖4 LISN的分類(lèi)

        LISN的阻抗為騷擾輸出端端接50Ω負載時(shí)，在EUT端測得的相對于參考地的阻抗。

現對常用LISN做簡(jiǎn)單介紹：

1)50 Ω / 50 μH + 5Ω V型LISN，適用于9kHz-150kHz頻率范圍。

圖5

2)50 Ω / 50 μH V型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖6

3)50 Ω / 5 μH + 1Ω V型LISN，適用于150kHz-108MHz頻率范圍。

圖7

4)150 Ω V型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖8

5)150 Ω Δ型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖9

4 LISN的結構和原理

             目前國內EMC專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室依據的檢測標準，使用多為50Ω/50μH V型LISN。下圖是一個(gè)滿(mǎn)足CISPR 25和ISO 7637-2規定的線(xiàn)路阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )。需要在正和負電源線(xiàn)上分別串入一個(gè)LISN。

圖10

          電路圖中1μF和5μH，用于過(guò)濾電網(wǎng)來(lái)自電網(wǎng)電源的干擾，為被測樣品提供“純凈”的電源。一個(gè)供電系統會(huì )連接多臺電子電氣設備，這些設備在工作的時(shí)候會(huì )將自身的噪聲引入供電網(wǎng)絡(luò )。這些電磁噪聲如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)濾(隔離)，會(huì )被EMI接收機測量到，從而影響測試結果的準確性和可重復性。

圖11

         電路圖中0.1μF電容用于隔直通交，電路中直流成分會(huì )傳輸至EMI接收機導致?lián)p壞，以及電容能吸收騷擾信號中的峰值電壓。 0.1μF電容在測試頻率范圍內具有較低阻抗，不影響測試結果，而對于50Hz供電頻率具有較大阻抗。

圖12

        1kΩ 用于給0.1μF的電容放電。在一次測試結束后，EMI接收機RF端口斷開(kāi)，需要將電容接地來(lái)提供電荷釋放路徑，否則在高壓EMC測試中，0.1μF電容上會(huì )一直有高壓存在，短時(shí)間內無(wú)法完全放電，需要通過(guò)對地的1kΩ電阻進(jìn)行泄放。

圖13

         LISN RF端口50Ω Termination(終端負載) 則是為了保持兩根線(xiàn)的對稱(chēng)性。EMC測試過(guò)程中，L線(xiàn)(+)與N線(xiàn)(-)上均有干擾電流，未進(jìn)行測量的線(xiàn)路干擾仍然存在，需要通過(guò)LISN的RF端口端接50歐電阻為其提供通路，否則會(huì )影響到測量線(xiàn)路上的測試結果。

圖14

5 使用注意事項

下圖是GB/T 9254.1中傳導干擾測試臺式設備EUT布置示例：

圖15 臺式EUT測試布置示例

         從圖中可以看出標準對試驗布置有許多細節要求，例如高度、距離、長(cháng)度等。究其原因，是因為GB/T 9254.1標準要求的電源線(xiàn)測試限值要求為60dBμV，從dB轉換到電壓為1000μV也就是1mV，對應到電流就是20μA，μA級別的電流是很小的量，接地電阻、距離、高度等方面的布置細節都很有可能會(huì )影響到這個(gè)電流的大小。所以標準對EMC測試Setup各個(gè)要求進(jìn)行細化，其目的是保證測試結果是可信、可重復，盡可能減少影響因素，而導致測試結果不準確，或者更換場(chǎng)地導致測試結果無(wú)法重復。所以按照標準進(jìn)行測試布置非常重要，否則試驗數據可能無(wú)效。

        傳導干擾試驗的共模電流/電壓是經(jīng)過(guò)LISN的外殼到金屬接地參考平面(GRP)，然后回到受試設備(EUT)，因此，LISN與接地參考平面之間的連接方式對測量結果有非常大的影響。FCC標準要求LISN的接地阻抗不得高于2.5mΩ。

         無(wú)論是單線(xiàn)LISN還是可以測試多線(xiàn)的LISN，其外殼與接地參考平面應使用短粗的導體，*好是L型銅板進(jìn)行連接，從而保證足夠低的接地阻抗。

          另外需要注意LISN的GND必須連接**地，這里說(shuō)的**地和與金屬接地參考平面板之間的連接不是一回事。前者是為了**，后者是為了測量準確性。