emc实验室必备设备：线性阻抗稳定网络（LISN）简介

1 引言

        传导干扰以电压或电流的共模(不对称)和差模(对称)形式出现。共模干扰是指相线由地形成的回路干扰;差模干扰是指相线之间形成的回路干扰。

         LISN，Line Impedance Stabilization Network的缩写，即线性阻抗稳定网络，也会被称作AMN，人工电源网络(Artificial Mains Network)。它是传导干扰测试中主要的测量仪器，目前电子电气设备电源端口的传导干扰测试主要是通过线性阻抗稳定网络进行测量。

图1 单线LISN

图2 4线LISN

2 LISN的作用

         传导发射测试(CE)的目的是测量存在于产品电源线上的噪声电流。

         在不同的测试场地，电源网上存在的环境噪声也不同。外部的环境电磁噪声通过交流电源线进入被测样品，影响测量结果的准确性。虽然电流探头也可以进行传导发射的测量，但不同电源系统的阻抗有很大区别。这种负载阻抗的变化影响到从电源线传导出去的噪声电流的大小。为了保证测试场地之间的一致性，各试验场地从产品电源线看进去的阻抗必须是稳定的。

图3 传导干扰测试布置简图

于是便有了LISN。它用于被测样品(EUT)和电源输入之间，来实现如下功能和需求：

         1)隔离。LISN放在电网电源与被测样品之间，滤去来自电网电源的电磁噪声，给被测样品提供纯净的电源，从而保证测量结果的准确性。同样也会隔离来自被测样品的骚扰信号，防止过多的电磁干扰流向电网电源影响同一线路的其它设备。

         2)供电。给测样品提供电源，且不能影响电网电源对被测样品正常供电。

         3)阻抗稳定。在测量频率范围内提供标准规定的稳定线路阻抗。人为的拟制一个稳定的线路阻抗，为传导发射电压的测量统一测试条件。一般在测量频段范围内提供50Ω网络阻抗。

         4)信号拾取。利用LISN的高通滤波器使EUT产生的干扰信号耦合至EMI接收机上，并阻止电网电源电压加至EMI接收机。

3 LISN的分类

        LISN有两种基本类型：用于耦合不对称电压的V型和分别用于耦合对称电压和不对称电压的Δ型。在CISPR16标准中，分别规定了不同频率范围内的LISN使用原则和类型，见图4。

图4 LISN的分类

        LISN的阻抗为骚扰输出端端接50Ω负载时，在EUT端测得的相对于参考地的阻抗。

现对常用LISN做简单介绍：

1)50 Ω / 50 µH + 5Ω V型LISN，适用于9kHz-150kHz频率范围。

图5

2)50 Ω / 50 µH V型LISN，适用于150kHz-30MHz频率范围。

图6

3)50 Ω / 5 µH + 1Ω V型LISN，适用于150kHz-108MHz频率范围。

图7

4)150 Ω V型LISN，适用于150kHz-30MHz频率范围。

图8

5)150 Ω Δ型LISN，适用于150kHz-30MHz频率范围。

图9

4 LISN的结构和原理

             目前国内EMC专业实验室依据的检测标准，使用多为50Ω/50µH V型LISN。下图是一个满足CISPR 25和ISO 7637-2规定的线路阻抗稳定网络。需要在正和负电源线上分别串入一个LISN。

图10

          电路图中1µF和5µH，用于过滤电网来自电网电源的干扰，为被测样品提供“纯净”的电源。一个供电系统会连接多台电子电气设备，这些设备在工作的时候会将自身的噪声引入供电网络。这些电磁噪声如果没有经过过滤(隔离)，会被EMI接收机测量到，从而影响测试结果的准确性和可重复性。

图11

         电路图中0.1µF电容用于隔直通交，电路中直流成分会传输至EMI接收机导致损坏，以及电容能吸收骚扰信号中的峰值电压。 0.1µF电容在测试频率范围内具有较低阻抗，不影响测试结果，而对于50Hz供电频率具有较大阻抗。

图12

        1kΩ 用于给0.1µF的电容放电。在一次测试结束后，EMI接收机RF端口断开，需要将电容接地来提供电荷释放路径，否则在高压EMC测试中，0.1µF电容上会一直有高压存在，短时间内无法完全放电，需要通过对地的1kΩ电阻进行泄放。

图13

         LISN RF端口50Ω Termination(终端负载) 则是为了保持两根线的对称性。EMC测试过程中，L线(+)与N线(-)上均有干扰电流，未进行测量的线路干扰仍然存在，需要通过LISN的RF端口端接50欧电阻为其提供通路，否则会影响到测量线路上的测试结果。

图14

5 使用注意事项

下图是GB/T 9254.1中传导干扰测试台式设备EUT布置示例：

图15 台式EUT测试布置示例

         从图中可以看出标准对试验布置有许多细节要求，例如高度、距离、长度等。究其原因，是因为GB/T 9254.1标准要求的电源线测试限值要求为60dBµV，从dB转换到电压为1000µV也就是1mV，对应到电流就是20µA，µA级别的电流是很小的量，接地电阻、距离、高度等方面的布置细节都很有可能会影响到这个电流的大小。所以标准对EMC测试Setup各个要求进行细化，其目的是保证测试结果是可信、可重复，尽可能减少影响因素，而导致测试结果不准确，或者更换场地导致测试结果无法重复。所以按照标准进行测试布置非常重要，否则试验数据可能无效。

        传导干扰试验的共模电流/电压是经过LISN的外壳到金属接地参考平面(GRP)，然后回到受试设备(EUT)，因此，LISN与接地参考平面之间的连接方式对测量结果有非常大的影响。FCC标准要求LISN的接地阻抗不得高于2.5mΩ。

         无论是单线LISN还是可以测试多线的LISN，其外壳与接地参考平面应使用短粗的导体，*好是L型铜板进行连接，从而保证足够低的接地阻抗。

          另外需要注意LISN的GND必须连接**地，这里说的**地和与金属接地参考平面板之间的连接不是一回事。前者是为了**，后者是为了测量准确性。