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发表于 昨天 20:27 | 查看: 5| 回复: 0

如果你对电磁兼容性(EMC)测试中的传导发射(CE)测量有所接触,那你一定绕不开一个关键设备——线性阻抗稳定网络(LISN)

那么,LISN到底是什么?简单理解,它是一个串接在电源与被测设备(DUT)之间的“三通”装置。它身兼多职:

  1. 持续为DUT提供纯净的交流或直流供电。
  2. 在射频范围内,为DUT电源端口提供一个精确、稳定的阻抗——标准规定大多为 50Ω // 50μH + 5Ω。这能排除电网本身阻抗波动,确保测试结果具有可重复性。
  3. 有效隔离电网侧的干扰,并把DUT沿电源线传出的电磁噪声“拾取”出来,耦合至测量接收机或频谱仪。

下图清晰展示了LISN在EMI测试链路中的经典位置与接线拓扑。

电子测试系统连接示意图,左侧市电电源接入中间绿色电源端,内置50μH LISN及RF OUT接口连接接收机,右侧为被测设备DUT

标准的AC LISN内部并不简单,它是由电感、电容和电阻精密组合而成的滤波与隔离网络。一幅典型的交流LISN参考原理图能很好地说明其内部构造。

AC LISN示意电路图,展示主电源输入端经多级LC网络到设备的连接结构

之前我在云栈社区分享过制作DC LISN的经验,其实AC LISN的原理与它非常接近。考虑到很多朋友对DIY这方面的需求,我把自己动手制作的产品与市场上一款成熟的商用设备——Schwarzbeck NNBM8124——放在一起做了个对比测试。

左右对比图,左侧为自制的黄色DIY LISN模块,右侧为Schwarzbeck NNBM8124商用仪器

结果怎么样?说出来你可能不信,从4格对比图中可以看到,在相同的测试条件下,自制LISN与Schwarzbeck的底噪水平几乎没有差异。即便是在全频段扫描下,两者表现的频谱曲线趋势也能高度吻合。

四格对比频谱图,展示DIY与Schwarzbeck LISN在P线和N线的底噪及传导发射测试结果对比

传导发射测试频谱图,横轴频率150KHz至108MHz,多条标记点显示DIY设备的测量结果

另一张频谱分析图,与上一张测试条件相同,下方标注为Schwarzbeck NNBM8124的对比结果

这就证明了,我们亲手打造的平价版LISN,用在产品研发阶段的摸底测试中,是完全够格的。这是一个极具性价比的低成本替代方案,能帮助你在进入正式认证实验室前,及早发现并解决大部分的EMC问题。

如果你也想动手做一个,可以先看下我整理的这套AC LISN电路图。它包含了完整的电源入口、RFI滤波器、PCB主控模块、监测输出端口以及DUT输出插座的连接逻辑。

完整的AC LISN电子电路原理图,包含电源输入、RFI滤波器、PCB及监测输出等模块连接关系

更进一步,一张高细节的PCB板级原理图揭示了这个设计的核心。它展示了一个完善的电路是如何通过多级LC滤波网络和精心设计的限幅器,来确保采样信号线性度与仪表安全的。

PCB板级电路原理图,展示输入滤波、多级电感电容网络以及限幅器监测电路

物理上,它看起来可能就是这样一块满满当当但功能分明的板子,上面有醒目的电感线圈和滤波电容。

一块装配好的绿色DIY LISN电路板,集成线圈、电容器与多个同轴连接器

当你把所有部件装进机箱,连接好变压器和接线端子,一个完整的工程样品就呈现在眼前了,内部结构非常具有工业美感。

金属机箱内部的DIY LISN设备,可见电路板、橙色电感、蓝色继电器和白色电源模块等

制作完成后,还可以利用阻抗分析工具来验证其性能。例如,检测L与N线的阻抗模值(|Z|)和相位(θ)是否落在CISPR标准的限制曲线之内。

LISN阻抗特性分析图,展示L线和N线的阻抗模值与相位频率变化,并与CISPR限值对比

以下几点核心的安全和设计要点,请在动手前务必牢记:
进行AC LISN实验时,安全是第一位的。

传导发射测量基本接线图,强调使用隔离变压器和外部保护装置的连接方式

  1. 必须使用隔离变压器! 交流市网( AC Mains )侧的前端强烈建议匹配一个隔离变压器。它能将你的待测件与电网进行电气隔离,极大降低操作风险。
  2. 谨慎选择耦合电容值。 不要为了追求低频效果而盲目选用过大的电容。50Hz/60Hz 的工频电压在过大的电容上会产生可观的漏电流,轻则导致家里的漏电保护开关跳闸,重则带来触电风险。
  3. 不同标准要区分对待。 CISPR、FCC、不同行业标准规定的 LISN 参数是有差异的,要根据你遵循的测试标准来微调设计。

还有一个非常直观的手绘电路,是参考 B 站上一位 UP 主的视频教程,你可以去搜来看看。视频链接在此:https://www.bilibili.com/video/BV1PXH3eXEDU/,在动手中加深理解。

参考B站视频的手绘AC LISN电路原理图,元件包括50mH电感和0.1μF电容等

B站UP主手持DIY设备讲解电路板,板上有绕线电感、多色导线与接线端子

如果你在测试中需要模拟人手接触对设备产生的额外寄生影响,也就是所谓的“模拟手”,只需在电路输出端增加一个简单的 RC 网络到地即可:一个 510Ω(±10%)的电阻,再串联一个 220pF(±20%)的电容

模拟手电路原理图,由一个510Ω电阻和一个220pF电容串联后接地

完工之后,多对比、多测试、多优化,这是一个硬件工程师成长必经的过程。遇上难题别怕,因为所有的技术门槛,都是暂时的。

除此之外,日常的进阶学习也必不可少。如果你想系统性地提升硬件知识体系,不论是在设计、调试还是测试阶段,拥有一个高质量的参考资料库能让你事半功倍。我平时除了啃芯片原厂的数据手册,也会在 技术文档 专区里找一些经筛选的硬核资料,里面的实战经验、架构解析和避坑指南,常常能提供一些和常规方案截然不同的解决思路。

希望这篇文章能帮助你顺利点燃自己的 DIY 之魂,用更低成本获得有效的 EMC 预测试能力。




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