如何为LISN建模

描述

LISN 的香料模型

如前所述,简单的 LISN 可以看作是我们的 EUT 的低通滤波器,并归一化从我们的 EUT 输入电源端子看到的阻抗。LISN 原理图经常出现在相关的 EMC 标准中。因此,要为我们的 EUT 创建一个香料模型,最好的办法是从标准中检查 LISN 模型。

在本次讨论中,假设我们使用来自 MIL-STD 461 的“标准”50 uH LISN(参见下图 1)。我们应该注意的第一件事是频谱分析仪需要进行两次测量,一次用于“正”电源输入,第二次用于“负”输入引脚(如果我们连接到火线和零线,我们需要重复Live 和 Neutral 之间的测量值和)。

请注意,测量值始终以地球为参考(见图 1)。

现在我们可以将Vc称为V1 和V2 (称为 EARTH) 上的共模电压,将Vd称为V1 和V2上的差分电压。我们可以通过共模电压和差模电压的定义来说明

Vc = (V1+V2)/2

Vd = (V1-V2)/2

稍后我们将开始进行一些模拟时,将使用上述等式。

电源线

图 1.典型的“50 uHenry”LISN。图片由 Francesco Poderico 提供

我们现在可以估计任何电路的共模电压和差模电压,假设如下:

1. 我们知道我们的 EUT 和接地板 Cp 之间的寄生电容(我们在第 1 部分中看到过,你还记得吗?)

2. 我们不会因为糟糕的布局而产生辐射(我们将在本系列后面看到,环形天线的创建如何产生共模噪声)

3. 由于没有大容量电容器,我们没有排放。

Cp的估计

Cp 通常在 20 pF 到 200 pF 之间。在我的设计中,我估计 Cp 如下:除了我的 EUT空气。我可以使用公式 C= A/s 其中是空气的介电常数,s = 80 cm 和 A = 10 * x * y ( x,y = PCB 尺寸); 例如,对于 100 cm x 50 cm 的 PCB,Cp 约为 110 pF。

电源线的阻抗估算

我们需要在刚才看到的 LISN 模型中添加一个电源线模型。该模型可以像串联一个小电阻的电感器一样简单(我忽略了电缆的寄生电容,因为这有助于我们过滤 Vc 和 Vd)。

要估算电缆的寄生电感,最准确的方法是在电缆数据表中检查电缆每米的电感。如果此信息不可用,另一种方法是使用 LCR 表测量,如下图所示。

电源线

图 2.通过上述设置,我们可以使用 LCR 表测量电缆电感。图片由 Francesco Poderico 提供

一旦我们估计了电缆电感,我们就可以将其添加到我们的 spice 模型中。假设我们的电缆有一个 1 H 的电感和一个 0.01 欧姆的串联电阻。我们的香料模型变为:

电源线

图 3.带有 LISN + 电源线模型的 Spice 模型。图片由 Francesco Poderico 提供

电容器型号

理想电容器的阻抗随频率降低,其关系遵循以下定律:Zc = 1/C。不幸的是,理想的电容器并不存在,因此我们必须至少添加两个寄生元件。

1. ESR(等效串联电阻)

2. ESL(等效串联电感)

3. Rp(电容并联电阻,本次分析可以忽略)

ESR 和 ESL 通常在电容器数据表中提供。但是,如果不是,请使用 LCR 表测量它们。

现在我们准备好进行一些有趣的模拟了!请继续关注第 4 部分。

在这里,我们学习了如何为 LISN 建模、如何估计 Cp、如何评估电源线电感,以及为开关中涉及的所有电容器使用合适的模型至关重要。在下一部分中,我们将通过一些示例来了解这一点。 

      审核编辑:彭静
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jf_53186458 2023-02-16
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