FPC1000 / FPC1500을 사용하여 스위칭 모드 전원공급장치에 대해 EMI 디버깅 수행

EMI debugging a switched-mode power supply with R&S®FPC1000/R&S®FPC1500

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목표

오늘날의 R&D 엔지니어들은 까다로운 시장 출시 기간 목표를 달성해야 하는 상황에 직면해 있습니다. 제품 배포 일정을 연장하고 제품 출시를 미루는 방법은 기회 및 시장 점유율 상실의 측면에서 상당한 비용이 들어간다는 것이 증명되었습니다. 상당수의 제품이 처음에는 EMC 컴플라이언스에 불합격합니다. 매일 디버깅하고 EMI 문제를 격리 및 해결하는 데 시간을 할애하면 시장 출시 기간이 늦어지게 됩니다.

 

PCB, 필터링, 접지 바운스, 소프트웨어 등

 

 

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로데슈바르즈 솔루션

이러한 문제를 해결하기 위해서는 제품 설계 주기에서 EMI 테스트를 수행하는 것이 타당합니다. 그러면 일반적으로 제품 개발 주기의 끝에 수행되는 EMC 컴플라이언스 테스트에 합격할 가능성이 높아집니다. 앞서 설명한 대로 개발 주기의 후반부에서 EMI 문제를 수정하는 비용은 조기에 문제를 수정하는 비용보다 더 비싸다는 것을 입증할 수 있습니다. 설계 주기 체크포인트에 통합된 예방 조치를 통해 비용이 많이 드는 프로젝트 지연을 방지할 수 있습니다. 스위칭 모드 전원공급장치가 좋은 예입니다. 스위칭 전원공급장치가 포함된 설계에서는 철저한 테스트가 필요합니다. 높은 전력과 전류를 결합하면 스위치를 빠르게 켜고 끌 수 있으므로, EMI의 포텐셜이 증가합니다.

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일반적인 마미크로스트립 라인의 자기장 및 전기장 라인

 

 

Radiated emission

Radiated emission은 모든 전기 회로에 존재하는 특성입니다. Radiated emission 테스트는 제품에서 생성되는 비의도적 방사의 전자기장 강도를 측정합니다.

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Radiated emission 셋업 : Radiated emission 테스트는 탐지에 니어필드 프로브를 사용합니다. 이 셋업은 H필드 프로브를 사용하여 EUT의 EMI 방사를 측정합니다.

 

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간편한 셋업

EMI 디버깅 세션에는 단 몇 단계만 필요합니다.

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• 적정한 R&S®HZ-17 근접장 프로브를 R&S®FPC1000 또는 R&S®FPC1500 Analyzer RF 입력에 연결합니다.
• 프로브를 테스트 보드 또는 모듈로 이동합니다
• R&S®ELEKTRA EMI Software(R&S®ELEMI-E)는 결과를 쉽게 문서화할 수 있는 방법을 제공합니다.

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R&S®HZ-17은 2개의 프로브를 포함합니다. 대형 링 타입 프로브는 뛰어난 게인을 특징으로 하며 개요 측정에 적합합니다. 소형 프로브에는 핀 타입 팁이 있습니다. 게인이 우수하며 넓은 트레이스 레벨에 이르는 공간 분해능에 탁월합니다. 어느 프로브를 사용하든지 아래 그림에 표시된 대로 분극을 고려하십시오. 필드 라인은 프로브 수용 영역에 수직이어야 합니다.

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방사 방출의 관련 주파수 대역은 1 μs 미만의 스위칭 과도 현상으로 인한 높은 주파수 간섭을 측정할 수 있는 30 MHz~1000 MHz입니다.

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설계자는 구성요소 선택 또는 이전 측정값을 기준으로 테스트 보드 또는 모듈의 몇 가지 중요 주파수를 이미 알고 있습니다. R&S®FPC에서 그에 따라 주파수와 대역을 설정해야 합니다. 한계 라인을 사용하여 화면에 합격/불합격을 표시하고 EMI 설계 최적화 후 개선을 쉽게 모니터링할 수 있습니다.

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개방형 인쇄 기판을 사용한 실험실 벤치에서의 비최종 셋업은 고주파수에서 커플링 문제를 유발할 수 있으며 그러한 커플링 문제는 기판을 금속 인클로저에 장착하고 최적의 접지 연결을 하면 약화됩니다.

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스위칭 모드 전원공급장치에서의 완화 조치

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EUT가 방출 제한을 초과할 경우 PCB 레이아웃 최적화(즉, 트레이스 단축, 커플링 방지) 또는 활성 테스트(즉, 측정된 방출에 따라 구성요소 선택)를 고려하십시오.

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Conducted emission

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EMI 측정은 Radiated emission과 주전원 방향으로 전파되는 Conducted emission으로 구성됩니다. 따라서 RF 신호를 주전원에서 분리하여 50 Ω으로 안정화해야 합니다. 이 작업은 라인 임피던스 안정화 네트워크를 사용하여 수행할 수 있습니다.

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실험실은 노이즈가 있을 수 밖에 없으며, 전기 환경이 지속적으로 바뀝니다. 접지 기준 면은 반복 가능한 측정에 필요합니다. 차폐된 챔버를 사용하면 주변 신호 수신을 피하는 데 도움이 됩니다.

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Conducted emission 셋업 - LISN은 선로 유도 간섭 측정을 위해 단상 V-네트워크를 장착하고 있습니다. 이 구성은 장비(EUT)에서 전원선으로 결합되는 RF 에너지 수준을 분석합니다. ​

 

간편한 셋업

로데슈바르즈는 전도 EMI 측정을 위한 간단한 솔루션을 제공합니다.

 

절연 변압기를 통해 R&S®HM6050-2 LISN을

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• 주전원에 연결하십시오.
• EUT
• BNC 케이블을 통해 R&S®FPC Spectrum Analyzer 연결
• 라인 스위칭에 직렬/USB 어댑터를 사용하고 원격 제어를 위해 R&S®FPC에 LAN 연결을 사용하는 R&S®ELEKTRA EMI(R&S®ELEMI-E)를 실행하는 PC기기를 R&S®ELEKTRA EMI에서 설정하면 간단한 "푸시 플레이" 방식으로 측정 셋업이 미리 구성된 소프트웨어를 통해 제어됩니다.

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150 kHz~30 MHz의 주파수 대역에서 피크 탐지기와 병렬 평균 탐지기를 사용해 개요 측정을 수행하면 스위칭 주파수의 기본 주파수와 고조파가 생성됩니다.

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처음에는 LISN의 위상 L1 또는 위상 N에 대한 설정만 사용하여 측정이 수행되므로 다른 위상의 진폭이 더 높은지 파악해야 합니다. 경우에 따라 테스트 시퀀스를 여러 번 반복해야 합니다.

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스위칭 모드 전원공급장치에서의 완화 조치

EUT가 방출 제한을 초과할 경우 스위칭 PSU 레이아웃 최적화(트레이스 단축, 커플링 방지, GND 연결 최적화)를 고려하십시오. 페라이트도 도움이 될 수 있지만 먼저 효율적인 PCB 설계가 필요합니다. 추가 차폐는 일반적으로 비용이 많이 드는 또 다른 옵션입니다.

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