Arus mode diferensial dan mode umum dapat menyebabkan produk Anda menghasilkan emisi terpancar dan terkonduksi. Ketiga teknik ini dapat membantu Anda mengukurnya.
Jika Anda sudah lama menangani masalah EMC, Anda mungkin pernah menemukan istilah “arus mode umum”, yang sering kali menyebabkan emisi radiasi. Arus mode umum (CM) dan mode diferensial (DM) dari input daya catu daya dapat menyebabkan emisi konduksi dari kabel. Batasan interferensi elektromagnetik (EMI) yang dilakukan di seluruh dunia dapat menyebabkan produk gagal dalam uji kepatuhan.
Beberapa mekanisme menciptakan arus mode umum (ICM). Arus mode diferensial (IDM) dihasilkan dari tegangan input yang menggerakkan sirkuit konversi daya switching. Arus CM biasanya dihasilkan dari gangguan peralihan perangkat daya yang digabungkan secara kapasitif ke bidang referensi atau struktur sasis. Penyearahan dan peralihan daya menyebabkan arus peralihan harmonik yang tinggi. Kami menggunakan pemfilteran masukan untuk meminimalkan gangguan peralihan (EMI) dari sambungan ke sumber listrik atau port masukan DC.
Gambar 1 menunjukkan bagaimana bagian-bagian berbeda dari filter garis mempengaruhi arus DM dan CM. Misalnya, “X” kapasitor ditambah induktansi DM dari tersedak dapat mengurangi DM EMI. Dengan cara yang sama, kapasitor “Y” ditambah induktansi CM dari choke dapat mengurangi CM EMI. Kemampuan untuk mengukur kontribusi EMI DM dan CM secara terpisah memungkinkan kita menentukan nilai komponen filter yang sesuai untuk meminimalkan EMI yang digabungkan ini.
Metode yang biasa dilakukan untuk mengevaluasi emisi yang dilakukan (CE) adalah melalui jaringan stabilisasi impedansi-impedansi saluran (LISN). Sayangnya, ini hanya memplot kombinasi DM dan CM EMI pada sisi Jalur atau Netral pada masukan listrik AC. Untuk merancang filter masukan dengan benar, kita perlu mengukur DM dan CM EMI secara terpisah.
Ada tiga metode yang saya gunakan untuk membantu memisahkan komponen kebisingan DM dan CM: probe arus RF, perangkat dari Tekbox yang disebut “LISN Mate,” dan penganalisis baru dari EMZER, yang disebut EMScope.
Metode pemeriksaan arus RF
Ini mungkin cara yang paling sederhana. Probe arus RF, ketika dihubungkan ke penganalisis spektrum, dapat mengukur arus harmonik RF yang sangat kecil yang menghasilkan EMI terkonduksi. Dengan menjepit probe arus di sekitar kabel saluran dan kabel netral, kami mengukur total CM EMI (Gambar 2).
Dengan membalikkan salah satu kabel ini (tidak peduli yang mana), kami mengukur DM EMI dua kali, yaitu 6 dB lebih tinggi (Gambar 3).
Gambar 4 menunjukkan plot gabungan DM dan CM EMI. Kita dapat melihat tegangan DM lebih tinggi dari CM pada frekuensi terendah dalam kasus catu daya AC ini.
Metode LISN Mate
Mengevaluasi pasokan listrik untuk emisi terkonduksi memerlukan LISN. Tekbox Digital Solutions merilis perangkat bernama LISN Mate (Gambar 5). LISN Mate menyertakan sirkuit yang memisahkan sinyal harmonik DM dari CM, yang berguna untuk mengevaluasi rangkaian filter. Tekbox menetapkannya dari 30 kHz hingga 110 MHz tetapi mencirikannya hingga 150 MHz.
Untuk memisahkan DM dan CM menggunakan LISN Mate, diperlukan dua LISN yang terhubung seperti pada Gambar 6.
Gambar 7 menunjukkan DM dan CM EMI dari papan demo konverter DC-DC TI TPS54525. Dua LISN DC Tekbox TBOH01 terpisah digunakan. Plot DM lebih tinggi dari plot CM dalam kasus ini, jadi saya akan memulai dengan filter DM, seperti kapasitor “X” pada input DC. Kemungkinan besar, kita juga memerlukan CM choke atau setidaknya induktor seri di jalur +DC.
Untuk dapat melihat perbedaan DM versus CM EMI, kita dapat menentukan komponen filter yang tepat.
metode EMscope
EMscope (Gambar 8)adalah instrumen lengkap yang berisi dua LISN 50 µH dan penganalisis spektrum yang mencakup 9 kHz hingga 30 MHz (opsi diperluas hingga 110 MHz) dan dapat menampilkan emisi terkonduksi (Line-Gnd, Neutral-Gnd), DM atau CM EMI, atau kombinasi keempatnya dalam satu tampilan. Ia juga memiliki detektor puncak, puncak kuasi, dan rata-rata dan dapat menampilkan kombinasi apa pun atau ketiganya secara bersamaan. Karena EMScope adalah penganalisis berbasis FFT real-time, penyisirannya cepat, dengan pembaruan untuk semua jejak yang ditampilkan setiap detik.
Gambar 9 menunjukkan hasil plot DM dan CM dari bola lampu Utilitech LED 60 W (setara) yang lebih tua dibandingkan dengan standar CISPR 15 EMC untuk luminer. Itu gagal total.
Saya menikmati kemudahan dan keserbagunaan EMScope dan fakta bahwa EMScope dapat digunakan dengan browser web apa pun.
Kit filter saluran listrik
Saya akan menutup artikel ini dengan menyebutkan salah satu kit favorit saya dari Würth Elektronik: “Design Your Filter Kit,” nomor 744998 (Gambar 10). Kit ini dapat membantu Anda merancang filter EMI untuk aplikasi DC atau AC. Manual instruksi yang disertakan membantu memilih komponen yang tepat tergantung pada plot DM atau CM yang diukur menggunakan tiga metode di atas.
Kesimpulan
Meskipun probe arus RF agak mahal, probe ini juga paling mudah digunakan untuk memisahkan DM dan CM EMI. Tekbox LISN Mate akan berguna jika Anda menyiapkan bangku tes khusus untuk mengukur emisi pasokan listrik. Setelah diatur, pengukurannya relatif cepat.
Saya menyukai keserbagunaan EMScope dan dengan harga kurang dari $10k, akan menjadi tambahan berharga untuk bangku tes Anda. Ini tidak hanya akan menampilkan DM dan CM EMI, tetapi emisi yang dilakukan garis konvensional dan netral, dengan deteksi puncak, kuasi-puncak, atau rata-rata, semuanya ditampilkan sekaligus atau dalam kombinasi. Oleh karena itu, ini berfungsi dengan baik untuk pengujian pra-kepatuhan atau bahkan kepatuhan. serta membantu desain filter.