线性科技DC2130A双LISN演示板：EMI测量的得力助手

在电子设备的设计与测试过程中，电磁干扰（EMI）测量是确保产品符合相关标准和性能要求的关键环节。线性科技（Linear Technology）的DC2130A演示板为DC/DC转换器的传导EMI测量提供了一个便捷且高效的解决方案。下面，让我们深入了解一下这款演示板的特点、性能以及使用方法。

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一、DC2130A概述

DC2130A演示板与频谱分析仪配合使用，可在宽频率范围和EMI水平下方便地对DC/DC转换器进行传导EMI测量。它不仅能覆盖汽车传导EMI测试的最高频率，还能检测到采用最新芯片和印刷电路板设计的低噪声电力电子设备产生的低EMI水平。此外，对CISPR 25传导EMI频率范围高端（108MHz以上）的测量，有助于预测开放测试场地（OATS）或电波暗室（ALSE）的辐射测量结果，而无需进行昂贵且繁琐的测试。

二、关键特性

1. -10dB和+30dB LISNs

DC2130A包含两个完全独立的线路阻抗稳定网络（LISNs），通过电路板中心的刻痕分隔。每个LISN都有一个50Ω高频（HF）输出，通过隔板式SMA连接器连接到频谱分析仪。其中一个LISN标记为 -10dB，它会将被测设备（DUT）的传导RF噪声衰减 -10dB；另一个LISN增益为 +30dB，出厂时配置为 +30dB独立增益级，也可轻松配置为 +30dB LISN，只需将C21焊盘上的电容重新焊接到C17焊盘即可。

2. 电感和电流额定值

每个LISN具有5.5µH的电感，与LISN输入电源侧的电容形成二阶滤波器，模拟DUT常见的线束阻抗，并将DUT测量与输入电源产生的射频隔离。电感的电流额定值为10A，限制了DC2130A从输入电源到DUT的电流。

3. 频率范围和增益校正

• -10dB LISN：如果对600MHz以上的频率进行增益校正，可用于高达800MHz的测量。在低频时，其输出与其他LISN类似，通常无需进行增益校正。
• +30dB LISN和 +30dB独立增益级：如果在10MHz至47MHz和2GHz至2.5GHz范围内进行增益校正，可用于10MHz至2.5GHz的测量。

4. 频谱分析仪设置

使用 -10dB LISN时，频谱分析仪必须设置为 -10dB的外部增益（衰减）；使用 +30dB LISN或独立增益级时，频谱分析仪必须设置为 +30dB的外部增益。

5. 输入电源电压限制

LISN输入电源电压额定值为60VDC（VIN+相对于VIN -）。输入电源端子处有极化电容，不允许使用交流电压和相反极性的电压。

三、保护措施

1. 频谱分析仪和LISN放大器输入保护

LISNs通过高通滤波器将DUT端子处的噪声传输到频谱分析仪，高通滤波器在信号到达频谱分析仪之前阻挡所有直流电压。 -10dB LISN接口电路包含限幅二极管，用于保护后续接收器或频谱分析仪的敏感输入级。只要频谱内容不超过80dBµV，限幅二极管不会因过多的RF信号而产生额外的失真。 +30dB增益级由两个LTC6431放大器串联组成，其测量输出受LTC6431放大器特性限制，峰值 - 峰值约为2V，功率约为20dBm。 +30dB增益级的输入由1nF 560nH高通滤波器保护。

2. LISN放大器电源

提供端子用于连接外部电源，为 +30dB增益级放大器供电。放大器电源端子处的电压随后由LT1965 LDO调节至5V，防止外部电源因过压损坏LTC6431放大器。LTC6431增益级放大器从外部电源吸取约200mA的输入电流。绿色高亮度LED指示外部电源正在供电。用户可向DC2130A放大器电源端子提供5.4V至20V的电压，但高于6V的电源电压只会产生额外的热量，14V是更实际的外部电源电压限制。

四、性能总结

参数	条件	最小值	典型值	最大值
最大输入电压（VIN+，VIN -）		60V
最大DUT电流（IDUT）		10A
LISN电感			5.5µH
-10dB LISN最高 -10dB增益频率	增益降至通带增益 -10dB以下3dB		600MHz
-10dB LISN可用增益最高频率	进行增益校正		800MHz
+30dB LISN和 +30dB放大器30dB增益最低和最高频率	增益在通带增益30dB的 -3dB范围内		46MHz至2GHz
+30dB LISN和 +30dB放大器可用增益最低和最高频率	进行增益校正		10MHz至2.5GHz
噪声系数（500MHz）			3.6dB
最小外部电源电压（VEXT）				5.4V
最大外部电源电压（VEXT）		20V
外部电源输入电流			200mA

五、快速启动程序

1. -10dB LISN

• 连接输入电源（关闭电源）、DUT和频谱分析仪。
• 对于预合规测试，尽量缩短LISN到DUT的导线长度，以减少外部信号的拾取并降低高频阻抗变换。如果按照特定标准进行测试，导线长度应符合标准要求。
• 打开输入电源并进行测量。注意避免在输入电源开启时连接或断开电缆，以免感应线路瞬变损坏测量接收器输入。

2. +30dB LISN

• 确保耦合电容焊接在C17焊盘上，而不是C21焊盘。
• 连接输入电源（关闭电源）、DUT和频谱分析仪。
• 缩短LISN到DUT的导线长度。
• 在5.4V - 20V和GND端子之间连接5.4V至14V的直流电源或电池，两个放大器IC的总负载约为200mA，板上的绿色LED应亮起。如果电源可调，将其设置为6V以限制LT1965线性稳压器（U3）的不必要功耗。
• 打开输入电源并进行测量。

3. +30dB独立增益级

• 确保耦合电容焊接在C21焊盘上，而不是C17焊盘。
• 在5.4V - 20V和GND端子之间连接5.4V至14V的直流电源或电池，两个放大器IC的总负载约为200mA，绿色LED应亮起。
• 连接频谱分析仪。
• 连接输入源进行放大，输出最大幅度约为2V峰值 - 峰值和20dBm。

4. -10dB和 +30dB LISNs共模隔离

• 确保耦合电容焊接在C17焊盘上。
• 连接输入电源（关闭电源）、DUT和频谱分析仪。
• 连接两个LISN的VIN -，未连接到测量仪器的SMA连接器应添加50Ω终端。
• 缩短LISN到DUT的导线长度。
• 在 +30dB LISN的5.4V - 20V和GND端子之间连接5.4V至14V的直流电源或电池，两个放大器IC的总负载约为200mA，一个LISN上的绿色LED应亮起。
• 打开输入电源并进行测量。

5. -10dB LISNs共模隔离

• 连接输入电源（关闭电源）、DUT和频谱分析仪。
• 连接两个LISN的VIN -，未连接到测量仪器的SMA连接器应添加50Ω终端。
• 缩短LISN到DUT的导线长度。
• 打开输入电源并进行测量。

6. +30dB LISNs共模隔离

• 确保耦合电容焊接在C17焊盘上。
• 连接输入电源（关闭电源）、DUT和频谱分析仪。
• 连接两个LISN的VIN -，未连接到测量仪器的SMA连接器应添加50Ω终端。
• 缩短LISN到DUT的导线长度。
• 在两个LISN的5.4V - 20V和GND端子之间连接5.4V至14V的直流电源或电池，每个LISN上的两个放大器IC的总负载约为200mA，每个LISN上的绿色LED应亮起。
• 打开输入电源并进行测量。

六、修改和其他用途

1. 增加最大DUT电流

可以用空气线圈代替DC2130A的铁氧体电感，以将最大DUT电流增加到10A以上。例如，在30mm直径的棒上缠绕18圈70mm长的铜线可获得5µH的电感。只要电感为5µH，所有尺寸都可以调整，调整电感最简便的方法是改变长度或减少匝数。此时，电流限制仅由铜线的热性能决定。空气线圈在100MHz以上的高频范围内比铁氧体电感有更多的谐振，可通过在绕组的一部分上放置电阻来阻尼，如在VIN侧的一半绕组上使用270Ω电阻。

2. 利用 +30dB低噪声放大器

+30dB宽带低噪声放大器除了作为LISN前置放大器外，还可作为频谱分析仪的通用前置放大器。其3dB至4dB的噪声系数可用于放大磁探头（如Tektronix CT1或CT6）以及磁嗅探探头的信号。低噪声系数使得单匝嗅探探头的使用成为可能，单匝嗅探探头可由任何50Ω同轴电缆轻松制作，将内导体绕成几毫米直径的单匝，然后将内导体焊接到电缆屏蔽层，在焊点上套上热缩管可防止探测时意外接地短路。单匝源阻抗相对于50Ω较低，因此嗅探探头可直接连接到放大器输入SMA连接器。

3. 改善 -10dB LISN增益和阻抗与频率的关系

-10dB LISN在22MHz左右出现的额外衰减是由1.1µH L2 - L6电感和PCB焊盘面积电容的谐振引起的，用50Ω源测量时衰减约为2dB。可通过将电感从PCB上移除并悬空焊接L2 - L6（仅连接DUT +和VIN +插孔）来消除谐振。但由于电感悬空安装时热阻增加，最大DUT电流需要从10A降额。不过，与空气线圈相比，铁氧体电感在100MHz以上的频率没有高Q谐振的优势。

七、注意事项

线性科技提供的DC2130A演示板仅用于工程开发或评估目的，并非用于商业用途。该演示板可能在设计、营销和制造相关的保护考虑方面不完整，可能不符合欧盟电磁兼容性指令或其他法规的技术要求。用户在使用时需承担产品的正确和安全处理责任，并采取适当的静电放电预防措施。如果评估套件不符合演示板手册中的规格，可在交付日期起30天内退还以获得全额退款。

总之，DC2130A演示板为DC/DC转换器的传导EMI测量提供了一个功能强大且灵活的解决方案。通过合理使用和适当的修改，它可以满足不同的测试需求，帮助工程师更好地进行电磁兼容性设计和测试。你在实际使用DC2130A演示板时遇到过哪些问题呢？欢迎分享你的经验和见解。