Měření vedeného vyzařování je velmi závislé na testování elektromagnetické shody. Také v laboratořích, které testují spínané zdroje napájení, elektronické spotřebiče, průmyslové řídicí jednotky, lékařské systémy a automobilové moduly, není kvalita měření založena pouze na kvalitě přijímače, ale také na hardwaru v řetězci testu. Mezi tyto podpůrné systémy patří mimo jiné... Zařízení pro měření EMI a zejména umělá síť, která má být použita při regulaci impedance vedení. Jakmile se výkon začne odchylovat nebo není zaručen, výsledky se stanou klamavými a výsledkem jsou falešné chyby, falešné schválení, zpožděné certifikační cykly a chybná rozhodnutí o vylepšení návrhu.
Termín umělá síť se používá k popisu typu sítě, jejímž cílem je zajistit opakovatelnou impedanci mezi zdrojem energie a testovaným zařízením. Chování vedení emise se dramaticky mění bez stabilní impedance.

Problém související s driftem impedance

Pro zobrazení specifikované impedance 50 ohmů v celém frekvenčním rozsahu daném měřením emise vedené vedením, obvykle v rozsahu 150 kHz až 30 MHz, je zapotřebí umělá síť. Postupem času se vnitřní součástky začínají měnit, protože kondenzátory stárnou, rezistory také mění svou toleranci, dochází k tepelným cyklům a vnitřní oxidaci svorek. Drift není rovnoměrný a nejčastěji se zpočátku pohybují oblasti nízkých nebo středních frekvencí. To způsobuje nepravidelné křivky měření.
V případě tohoto výskytu budou šumové špičky zaznamenané během předběžných zkoušek shody vyšší nebo nižší než špičky při plných certifikačních zkouškách a výsledkem budou konstrukční rozhodnutí, která povedou k zbytečným technickým opravám. K nápravě je nutná kalibrace pro potvrzení velikosti a fáze impedance na různých frekvencích ve frekvenčním pásmu. Systémy profesionální úrovně používají kalibrační přípravky, které provádějí kontrolu impedance v terminálech LISN. Pokud odchylka překročí akceptovanou hodnotu, budou bloky součástek nahrazeny, místo aby byly vyměněny pomocí softwarové korekce.
Výrobci přístrojů pro měření elektromagnetického rušení (EMI) doporučují dobu výměny zařízení, která pracují nepřetržitě v testovacích laboratořích, protože dlouhodobé vystavení teplotě způsobuje drift. Rychlost nárůstu ESR kondenzátoru se stává významnou odchylkou, pokud součástky pracují s velmi vysokým napětím.

Obrázek: Zařízení pro měření EMI

Běžné chyby uzemnění signálu

Nevhodné propojení mezi půdorysem komory a umělou referenční zemí sítě je jednou z nejčastějších příčin odchylek v měření. Malé nespojitosti v zemním poli a rozdíly ve střídavých vodičích přenášejí proud, aby se spojily nebo potlačily nežádoucí šumy. Tento problém se obvykle vyskytuje v případech, kdy je LISN umístěn na pohyblivém stole nebo je připojen pomocí prodlužovacích kabelů namísto lepených desek.
Nápravu lze provést zajištěním kontinuity zemního odporu mezi šasi umělé sítě, referenčním bodem uzemnění EMI přijímače a zemní rovinou. Nicméně při EMI frekvencích rezonanční dráha v důsledku malých změn hodnot impedance změní emisní špičky. Nápravná strategie zahrnuje propojení LISN pomocí páskování s nízkou indukčností, připojení mechanických kontaktů a odstranění plovoucích pozic stojanů.

Přetížení přijímače

Testované zařízení by nemělo vydávat do přijímače EMI přímý spínací šum v úrovních přesahujících specifikované úrovně. V případě selhání potlačovacích sekcí umělé sítě postupují vysokoenergetické přechodové jevy přímo na vstup přijímače a vedou k neúmyslnému přetížení. Při přetížení se naměřené hodnoty nebudou zvyšovat, ale naopak, špičky zmizí. To je inženýry mylně vnímáno jako zlepšení emisí.
Toto je třeba vyřešit pomocí dynamické zkoušky přetížením. Spíše než měření jednoho stavu zatížení by se výsledky měly porovnávat při proudovém zatížení a klidovém stavu. Pokud se měřené křivky nezhroutí, mohou být stupně útlumu v umělé síti oslabeny.
Současné přístroje pro měření elektromagnetického rušení (EMI) také obsahují diagnostické funkce pro přetížení, které mohou uživatelé využít k zamezení zkreslení výsledků. Jiné sítě mají vyměnitelné přepěťové sekce, aby se zajistilo, že opotřebení neovlivní zbytek systému.

Tabulka: Typické příznaky poruch a mapování jejich hlavních příčin pro umělé sítě

Nesprávné umístění kabeláže

V provedených emisních testech je vedení kabelů faktorem ovlivňujícím vyzařované rušení jako vedené rušení. Pokud jsou kabely k testovanému zařízení umístěny příliš blízko stěn komory, kovových armatur nebo pracujících spínacích řídicích jednotek, vzory elektromagnetického rušení se podstatně liší. Stínové zóny na kabelu vedou k nízkým hodnotám a exponované oblasti na kabelu vedou ke zesíleným hodnotám.
Vedení kabelů je vždy podobné, pokud se používá zařízení pro měření EMI se standardizovanými nosnými žlaby. Většina poruch vzniká v důsledku toho, že obsluha přesouvá kabely mezi měřicími cykly, aniž by změny zachytila. Řešením je umístit schémata uspořádání kabelů do zkušební dokumentace a dodržovat stejné umístění napříč celými relacemi.
Umělé sítě, které jsou umístěny příliš daleko od vstupních vedení, vedou k nekontrolovanému pohybu kabelu, což způsobuje velké variační pásmo.

Tepelná nestabilita během dlouhodobého testování

Při delším provozu a při přepínání napájení: vnitřní teplota zkoušeného zařízení zvyšuje emisní profil. Inženýři se mylně domnívají, že je vadný LISN nebo přijímač. Chování vyvolané teplem je však normální. Problémem při testování, který k tomu vede, je přehřátí umělé sítě a změny vnitřní impedance, zejména v blízkosti vysokého zatížení.
Aby se tento problém vyřešil, měla by být ventilace implementována nejen přímo kolem zkoušeného zařízení, ale také kolem umělé sítě. Při současném použití několika LISN na zátěžích tří fází nelze teplo eliminovat. Profesionální testovací prostředí mají izolované kanály pro proudění vzduchu, které zajišťují konstantní teplotu kolem prvků EMI.

Nesprávná orientace referencí během porovnávání více zařízení

Jiné laboratoře porovnávají výsledky různých systémů s různými přijímači, různými sítěmi a vedením kabelů. Toto nereferenční srovnání je chybné. Všechny cykly srovnávacího měření musí být provedeny na stejném referenčním bodě, kterým je umělá síť.
Toto je nutné opravit vydáním jednoho kalibrovaného LISN, který bude sloužit jako referenční síť. Data týkající se měření by měla obsahovat časové razítko, kalibrační trend a referenční identifikátor. Výrobci měřicích přístrojů EMI přidávají do softwarových protokolů sériové sledování, aby se zajistilo, že si uživatelé nebudou moci zaměnit zdroje testů. LISUN poskytuje nejlepší zařízení pro měření EMI.

Chybná interpretace harmonických složek spínacího šumu

Harmonické s přepínanou frekvencí jsou doprovázeny šumem na síťové frekvenci generovaným výkonovou elektronikou. Při rezonanci vnitřního filtru umělé sítě na frekvenci přepínacího zvlnění se harmonické mění v amplitudě. Nejedná se o chyby zkoušeného zařízení (DUT), ale o rezonanci LISN. Inženýři by měli být schopni rozlišit artefakty zkoušeného zařízení a rezonanci sítě.
Řešení spočívá v porovnání měření dvou LISN a v opakovatelnosti. Rezonanční zkreslení je pozorováno, když druhý LISN generuje mírně odlišné profily. Řešením je zvolit síť, jejíž vnitřní frekvenční rezonance není na stejné frekvenci jako spínací frekvence zkoušeného zařízení.

Stárnutí pokovování vstupních svorek a oxidace

Odpor kontaktů se zvyšuje při mechanické oxidaci. Vliv způsobené koncentrace indukovaného proudu poněkud posouvá impedanci při vyšší frekvenci. Oxidované svorky také vytvářejí mikrooblouky v kontaktních bodech, které se při měření EMI jeví jako širokopásmové pulzy.
Řešení tohoto problému zahrnuje renovaci koncovek a výměnu opletení. Jiné používají pastu na úpravu povrchu, ale opět se očekávají preventivní opatření výrobce, aby nezanechávala kontaminaci.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Vady v testovaném zařízení jsou zřídka zdrojem chyb měření během prováděné validace emisí. V případech, kdy jsou laboratoře závislé na platných Zařízení pro měření elektromagnetického rušení, umělá síť by byla referenčním prvkem. Mezi běžné příčiny nespolehlivých údajů patří drift impedance, nesprávné uzemnění, přehřátí, oxidované svorky, chyby ve vedení kabelů a degradace útlumového stupně. Řešení problémů zahrnuje určení zdroje zvláštností, kterým je přijímač, LISN, kontinuita uzemnění, spínací rezonance nebo tepelné efekty.
Umělé sítě mohou v případě provedení vhodné korekční akce obnovit své využití v řízených impedančních referencích. Skutečné chování produktu se pak odráží v testovacích rozhodnutích, na rozdíl od zkreslení zařízení. Důvěryhodné provedení emisních testů usnadňuje včasné úpravy nebo modifikace návrhu, řádnou certifikaci a předvídatelné chování v reálných podmínkách energetických distribučních systémů.