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)省了大量時間與資金。示波器的一項典型應(yīng)用就是在早期開發(fā)階段驗證 EMI 濾波器的有效性。

您的任務(wù)

開關(guān)電源 (SMPS) 的每個設(shè)計流程結(jié)束時，都必須執(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測試。開發(fā)人員必須驗證產(chǎn)品符合適用標(biāo)準(zhǔn)，方可將其投入市場。全面的一致性測試需要借助試驗室和合適的 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)計以及概念決策（例如選擇合適的開關(guān)頻率）。這會顯著影響產(chǎn)品的上市時間。通常，開發(fā)人員需要在一定程度上重新設(shè)計產(chǎn)品。如果在開發(fā)周期的早期階段執(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測試，可以大大降低這種風(fēng)險。在預(yù)一致性測試階段，您可以不必使用試驗室，但需要借助合適儀器，確保能夠以類似方法測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。

測試與測量解決方案

羅德與施瓦茨示波器提供強(qiáng)大易用的 FFT 分析功能，能夠測量頻率分量的幅度。用戶可以同時查看時域相關(guān)信號，從而將無用頻譜發(fā)射與時域事件相關(guān)聯(lián)。由此，示波器可用作功能強(qiáng)大的獨立式儀器，以在功率電子設(shè)計過程中執(zhí)行早期傳導(dǎo)發(fā)射測試。如果研發(fā)實驗室中無 EMI 接收機(jī)等專用設(shè)備以在設(shè)計階段執(zhí)行預(yù)一致性測量，示波器尤其有用。
越早考慮進(jìn)行 EMI 一致性測試，開發(fā)流程末期出現(xiàn) EMI 問題的可能性越低。及早發(fā)現(xiàn) EMI 問題既能降低成本，也能更輕松地解決問題。示波器是硬件開發(fā)和系統(tǒng)測試中常用的主要儀器，因此也可在研發(fā)過程中用作可靠的 EMI 相關(guān)測試工具。

測試裝置
要測量電源的傳導(dǎo)發(fā)射，需要借助線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (LISN) 以將被測設(shè)備從外部電源中解耦出來。LISN 的同軸輸出必須通過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)整時域窗口的垂直靈敏度，確保被測設(shè)備接通電源時輸入通道不會過載。

斷開被測設(shè)備的電源，以便進(jìn)行參考測量。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設(shè)備。

再次接通電源，然后進(jìn)行測量。根據(jù)已知的傳導(dǎo)發(fā)射限值驗證被測設(shè)備， 同時考慮 LISN 造成的任何額外衰減。

未使用輸入濾波器時的 EMI 頻譜

案例研究：EMI 濾波器的有效性
以下兩個屏幕截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&S?RTM3000 示波器執(zhí)行傳導(dǎo)發(fā)射測量。

通道 1 顯示測得的連接至 LISN 的時域信號。LISN 導(dǎo)致該信號出現(xiàn)衰減且衰減因子為 10 dB，因此將測量值與發(fā)射限值進(jìn)行對比時必須考慮此衰減。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 30 dB 衰減。

使用輸入濾波器時的 EMI 頻譜

要驗證較低頻率范圍內(nèi)的發(fā)射，用戶必須重復(fù)測量，并重點關(guān)注較低頻率。

總結(jié)

羅德與施瓦茨示波器具有強(qiáng)大的 FFT 功能，有助于設(shè)計人員調(diào)試電源的傳導(dǎo)發(fā)射。示波器是功率電子設(shè)計應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)測量儀器，因此也可用于在早期開發(fā)階段評估 EMI，進(jìn)而節(jié)省大量時間和資金。這樣能夠提高產(chǎn)品符合 EMI 標(biāo)準(zhǔn)的可能，避免在一致性測試失敗后重新設(shè)計產(chǎn)品。