什么是EMC测试中的人工电源网络？

摘要：理解什么是EMC测试中的人工电源网络对于进行可重复的传导电磁干扰(EMI)测量至关重要。人工电源网络，也称为线路阻抗稳定网络(LISN)，在电源主电源和受试设备(EUT)之间提供标准化的阻抗接口。

本文对人工电源网络进行了技术分析，涵盖了工作原理、法规标准(CISPR 16-1-2, CISPR 15, EN55022)和工程设计考虑。讨论内容包括阻抗稳定、隔离要求和耦合机制。此外，还以LISUN LISN系列为例进行了实际应用考察，其型号涵盖5A至200A，覆盖单相和三相应用，频率范围为9kHz至30MHz。本文最后为EMC测试实验室提供了选型指南。

1. 引言

传导发射测试是电子产品的电磁兼容(EMC)合规性关键组成部分。然而，实际电力线的阻抗随地点和时间变化，使得直接测量结果不可重复。人工电源网络——通常称为线路阻抗稳定网络(LISN)——通过在感兴趣的频率范围（通常为9kHz至30MHz）内为EUT提供确定的、稳定的阻抗来解决这个问题。它还将测量与来自电源的噪声隔离开来，并将干扰信号耦合到EMI接收机。本文探讨了人工电源网络的技术基础、相关的国际标准以及确保准确和可重复传导发射测量的工程考虑。

2. 法规标准框架

2.1 CISPR 16-1-2：核心规范

CISPR 16-1-2是定义人工电源网络性能要求的基础标准。它规定了标称阻抗(50 Ω)、阻抗容差、隔离（插入损耗）和耦合特性。所有合规的LISN必须在指定频率范围内满足这些要求。该标准还涵盖了用于更高频率的非对称人工电源网络(AAN)和发射耦合/去耦网络(CDNE)。

2.2 产品特定发射标准

产品系列在引用CISPR 16-1-2作为测量装置的同时，设定其自身的发射限值。例如：

• CISPR 15 / EN55015 适用于照明设备。
• CISPR 32 / EN55022 适用于信息技术设备。
• GB 17743-2007 是照明设备的中国等效标准。
• 美国的FCC Part 15也要求使用符合CISPR 16-1-2的LISN。

用于合规性测试的人工电源网络必须根据这些标准进行验证；LISUN LISN系列明确声明符合CISPR 16-1-2、FCC、EN55015和EN55022。

3. 核心技术原理

3.1 阻抗稳定与网络拓扑

人工电源网络在整个测量频段内为EUT呈现50 Ω阻抗。这是通过一个由串联电感（通常为50 μH或250 μH）和并联电容器组成的V型网络拓扑实现的，并在测量端口端接一个50 Ω电阻。电感器在传输工频电流的同时阻断来自电源的射频噪声；电容器为射频信号提供到地的低阻抗路径。LISUN LISN系列实现了50 Ω/50 μH网络（单相型号中额外增加了5 Ω）以满足CISPR 16-1-2的要求。

3.2 隔离与滤波性能

隔离度（或插入损耗）量化了网络衰减来自电源侧噪声的能力。CISPR 16-1-2规定了最小隔离度值（例如，高于150kHz时 >60 dB）。高隔离度确保电源的环境噪声不影响EUT发射的测量。LISN内部的滤波网络结合了串联电感和并联电容器，提供了这种隔离。专业的LISN使用精心设计的电感器（通常是空心电感）以保持线性度并避免在大电流下饱和。

3.3 耦合与测量端口

EUT产生的干扰电压通过电容分压器耦合到50 Ω测量端口。该端口必须保持精确的50 Ω阻抗以匹配EMI接收机输入并防止反射。耦合电容器必须具有低等效串联电阻(ESR)和电感(ESL)，以确保平坦的频率响应。LISUN LISN系列采用高质量元件设计，以在9 kHz–30 MHz频段内保持信号完整性。

4. 设备工程设计要求

设计精密人工电源网络需要仔细关注元件选择、机械布局和接地。

电感器：首选空心电感以避免饱和和非线性，尤其是在大电流下。多层空心设计必须最小化绕组间电容，以使自谐振频率高于30 MHz。

电容器：金属化聚丙烯薄膜电容器因其低ESR和高绝缘电阻而常用于电源阻断。耦合电容器需要稳定的介电材料（例如陶瓷）和低电压系数。

接地：与接地平面进行低电感连接至关重要。机箱应有多个接地螺柱，连接使用编织带而不是导线。

热管理：高电流型号（例如100 A、200 A）需要足够的散热以防止元件值漂移。

5. 实际应用：LISUN LISN系列

LISUN LISN系列提供多种人工电源网络，覆盖从低功率单相设备到高功率三相工业机械的各种测试需求。表1总结了该系列的主要规格，如产品文档所述。

表1. LISUN LISN系列规格

型号	最大电流	最大电压	相位配置	频率范围	阻抗网络
LISN-A	5 A	AC/DC 250 V	单相 L/N/PE	9 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH + 5 Ω
LISN-C	16 A	AC/DC 250 V	单相 L/N/PE	9 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH + 5 Ω
LISN-H	36 A	AC/DC 250 V	单相 L/N/PE	9 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH + 5 Ω
LISN50A-T	50 A*4	AC 400 V / DC 600 V	三相 L1/L2/L3/N	150 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH
LISN100A-T	100 A*4	AC 400 V / DC 600 V	三相 L1/L2/L3/N	150 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH
LISN200A-T	200 A*4	AC 400 V / DC 600 V	三相 L1/L2/L3/N	150 kHz – 30 MHz	50 Ω / 50 μH

所有型号均符合CISPR 16-1-2、CISPR 15、EN55015、EN55022和FCC要求。LISN-C（16A单相）是通用消费电子产品的常见选择，而LISN-T系列适用于三相设备，如工业驱动器和大型照明系统。三相型号的频率范围始于150 kHz，与此类设备的典型传导发射限值一致。每个单元均附带校准证书，验证其阻抗和隔离特性。

6. 讨论：测试实验室的选型指南

在选择人工电源网络时，工程师应考虑：

• 电流和电压额定值：必须超过EUT的最大额定值，包括浪涌电流。
• 频率范围：确保覆盖所有要求的测量频段（例如，大多数商业标准为9 kHz–30 MHz；三相设备为150 kHz–30 MHz）。
• 相位配置：根据EUT选择单相或三相。
• 阻抗网络：验证网络是否满足50 Ω/50 μH（或其他要求）的规范。
• 校准与可追溯性：选择带有认可校准证书的型号以保持测量完整性。
• 接地与集成：考虑物理布局和与接地平面的连接，以最小化寄生效应。

LISUN系列提供了全面的产品组合，允许实验室根据这些标准选择合适的型号。例如，主要测试单相IT设备的实验室会发现LISN-C适用，而测试三相工业产品的实验室会选择LISN100A-T或LISN200A-T。

7. 结论

什么是EMC中的人工电源网络，它是可重复传导发射测试的基本工具，提供标准化的阻抗接口、与电源噪声的隔离以及到测量接收机的适当耦合。符合CISPR 16-1-2以及CISPR 15和EN55022等产品特定标准是获得有效测试结果的必要条件。工程考虑——包括电感器线性度、电容器质量、接地和热管理——直接影响测量精度。LISUN LISN系列是经过精心设计的产品线典范，在广泛的电流和相位配置范围内满足这些要求，支持EMC实验室获得可靠的合规数据。

 

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