使用R&S®FPC1000/R&S®FPC1500 频谱分析仪对开关电源进行 EMI 调试

目前，研发工程师需要完成具有挑战性的产品上市时间目标。延长产品开发时间和推迟产品发布会错失机遇和市场份额，从而付出高昂代价。大量产品在首次进行 EMC 一致性测试时都会不合格。工程师进行调试、隔离故障和校正 EMI 问题的每一天，都是在推迟产品的上市时间。

典型微带线上的磁场线和电场线
罗德与施瓦茨解决方案
要应对这些挑战，可以在产品设计周期执行 EMI 测试。这可以提高产品通过 EMC 一致性测试的概率；此测试通常在产品开发末期进行。如图所示，在产品开发末期校正 EMI 问题的成本要超过早期校正。在设计周期检查点中整合预防措施，有助于避免出现成本高昂的项目延期问题。开关电源便是一个很好的例子。在开关电源的相关设计中，需要进行测试多方位。高功率以及快速接通和断开电流存在巨大的 EMI 风险。

辐射发射装置：辐射发射测试使用近场探头进行探测。此装置使用磁场探头测量被测设备的 EMI 辐射。
辐射发射
所有电路都会出现辐射发射。辐射发射测试测量产品产生的无意发射的电磁场强度。
设置简单
EMI调试只需几个步骤：
将合适的R&S®HZ-17近场探头连接到R&S®FPC1000或R&S®FPC1500分析仪的射频输入端
将探头移至被测电路板或模块上
R&S®ELEKTRA EMI软件（R&S®ELEMI-E）便于记录结果
R&S®HZ-17 包含两个探头。较大的环型探头具备出色的增益，适用于概要测量。较小的探头有一个插孔式探头尖端， 并且也具备出色的增益，适用于低至电路板迹线的空间分辨率测量。如下图所示，无论使用哪一个探头，都需要考虑极化问题。场线必须垂直于探头接收区域。
辐射发射的相应频率范围为30 MHz至1000 MHz，以测量因不足1 μs的开关瞬态变化导致的高频干扰。
根据组件选择或先前进行的测量，设计人员已经知道被测电路板或模块的临界频率。必须在 R&S®FPC 上相应地设置频率和跨度。限值线可在显示屏上用作合格/不合格指示，并轻松监控 EMI 设计优化后的改进情况。
实验台上带有开路印刷电路板的非最终装置会导致高频耦合问题，如果电路板安装在金属外壳中且接地良好，可解决这个问题。
适用于开关电源的应对措施
如果被测设备超过发射限值，可以优化印刷电路板布局（例如缩短迹线、避免耦合），或进行主动测试（例如基于测量发射的组件选择）。

传导发射装置
传导发射
EMI 测量不仅包括辐射发射，还包括传播至电源的传导发射。传导发射测量需要将射频信号与电源分离并稳定在 50 Ω。这可以使用线路阻抗稳定网络 (LISN)。
实验室是一个噪杂且不断变化的电气环境， 因此需要借助参考接地面进行重复测量。使用屏蔽暗室有助于避免接收周围环境中的信号。
设置简单
罗德与施瓦茨提供简单的传导 EMI 测量解决方案。
将R&S®HM6050-2 LISN分别连接到以下设备
通过隔离变压器连接到电源
被测设备
通过BNC电缆连接到R&S®FPC频谱分析仪
通过串行/USB适配器电缆连接到运行R&S®ELEKTRA EMI软件（R&S®ELEMI-E）的电脑以交换线路，并通过LAN连接到R&S®FPC以进行远程控制
使用 R&S®ELEKTRA EMI 软件设置仪器之后，可以通过简单的“即按即用”方式根据预先配置的测量装置使用软件控制仪器。
在150 kHz至30 MHz频率范围内使用峰值检波器和并行平均值检波器进行概要测量，可获得开关频率的基波和谐波分量。
由于最初仅设置为在 LISN 的 L1 阶段或 N 阶段进行测量，因此需要测定其他阶段的幅度是否更大。在一些情况下，必须多次重复测试序列。
适用于开关电源的应对措施
如果被测设备超过发射限值，可以优化开关电源布局（例如缩短迹线、避免耦合、优化接地连接）。也可使用铁氧体，但这需要借助良好的印刷电路板设计。还可以提供额外屏蔽，但这通常成本较为昂贵。

审核编辑 黄宇