單相半橋升壓型 PFC 傳導性雜訊量測和分析
2.3 傳導性雜訊測量和分離
傳導性雜訊會因為產品別、國別，而有不同的規格。但是，基本的評定方法 並沒有差別。所測試的成分為線-接地間的非對稱電壓，大多用 dBμV 表示。為了 使此一電壓在實驗是能夠定量化，可以將由電子機器的電源線往電功率供給源所 進去的阻抗規格化。此一規格化阻抗有很多規格，但是，逐漸統一為50Ω[19]。
在傳導性電磁干擾量測中，電源阻抗穩定網路(Line Impedance Stabilizing Network, LISN)有三大功能：隔離電源端與待測端的雜訊，攫取待測端的雜訊以供 量測，確保由電子機器所觀看進去的阻抗成為一定性。實際上，由於測試儀器本 身具有輸入阻抗，LISN 的定阻抗電路為利用測試器本身的輸入阻抗。
LISN 的內部電路與等效電路如圖 2.2(a)所示，其等效電路由兩個電感L1和電 容C1、C2各兩個所組成。對 60Hz 這類的低頻電源而言，電感形同短路，電容形 同開路，等效電路如圖2.2(b)所示，所以低頻電源可穿過 LISN 供給待測物；而對 於高頻雜訊，等效電路如圖2.2(c)所示，電感形同開路，電容形同短路，如此一來，
待測物所產生的雜訊將通過測試器本身的輸入阻抗 50 Ω 電阻上，而不反灌回電 源，同理，電源側的雜訊亦不會通過 LISN 被量測到。表 2.2 為 LISN 在特定頻率 下各元件阻抗值。
LISN
G
50Ω
50Ω L
N
B A
待 測 物 C2
C2
C2
C2
C1
C1
C1
C1
L1
L1 L1
(a) 內部電路
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LISN
G
50Ω
50Ω L
N
待 測 物
(b) 低頻等效電路
LISN
G
50Ω
50Ω L
N
待 測 物
(c) 高頻等效電路 圖2.2 電源阻抗網路頻率特性
表2.2 LISN 在特定頻率下各元件阻抗值
元件 Z60Hz(Ω) Z150kHz(Ω) Z450kHz(Ω) Z30MHz(Ω)
L1 0.003 47.1 141.3 9420
C1 2.654K 1.06 0.354 0.0053
C2 26.54K 10.6 3.54 0.053
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圖2.3為傳導性雜訊量測圖，在火線和中性線上的電流如下表示：
DM CM
L i i
i) =) +) (2-1)
DM CM
N i i
i) =) −) (2-2) 在LISN 的火線端與中性線可測其電壓值如下表示：
Ω +
=(CM DM)50
L i i
v) ) ) (2-3)
Ω
−
=(CM DM)50
L i i
v) ) ) (2-4) 因為共模和差模雜訊不是純量，所以LISN 只能量測共模或差模雜訊的向量和及向 量差。
LISN
DM
C2
C2
待 測 物
頻譜分析儀 頻譜分析儀 G
CM
C2
C2
C1
C1
C1
50Ω
50Ω
L L L
N
1
1
突波抑制器 突波抑制器 CM
圖2.3 傳導性電磁干擾雜訊量測共模和差模接線圖
LISN 雖然可以取出待測物的雜訊，但是其取出的雜訊卻是混雜著共模與差模 雜訊。若是光靠LISN 取出的雜訊，想要正確的設計出濾波器來抑制雜訊是非常不 容易的。為了有效的抑制雜訊，有必要從LISN 取出的雜訊中再分離出共模與差模
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雜訊，從分離出的共模與差模雜訊中，各別為其設計濾波器，方可完全抑制雜訊 並符合所需規格。以下介紹差模拒斥網路法(Differential Mode Rejection Network, DMRN)法來分離出共模與差模雜訊。
差模拒斥網路法的線路結構乃是由5 個無感性的精密電阻所組成，如圖 2.4 所 示。依據共模雜訊的定義，在 DMRN 所測得的共模雜訊量如圖 2.5(a)所示，為實 際值的二分之一，所以在頻譜分析儀上的共模雜訊需加上 3dB 才是實際值。若是 以DMRN 來量測差模雜訊如圖 2.5 (b)所示，因為此時的 DMRN 可視為一組平衡電 橋，所以DMRN 量測不到差模雜訊，這也是 DMRN 名稱的由來。
DMRN
50Ω L
N
16.7Ω
50Ω
16.7Ω
16.7Ω
50Ω G
接收顯示器
圖2.4 差模拒斥網路的電路架構
50Ω L
N
16.7Ω
50Ω
16.7Ω
16.7Ω
50Ω
G 接收顯示器
IL,CM
IL,CM
VCM
VCM
V0,CM = 0.5V VCM
VCM
CM
(a) 共模雜訊
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50Ω L
N
16.7Ω
50Ω
16.7Ω
16.7Ω
50Ω G
接收顯示器 IDM
IDM
0.25I DM 0.25I
DM
VDM
VDM
V0,DM =0 V0,DM =0 VDM
VDM
VDM
VDM
0.75I DM 0.75I
DM
(b) 差模雜訊
圖2.5 差模拒斥網路量測原理說明
圖2.6為DMRN量測時的線路連接圖。事實上，DMRN的使用方法為：先如圖 2.6接線，此時依據所得的共模雜訊設計共模雜訊濾波器。除去DMRN並接上所設 計的共模雜訊濾波器，接下來便可量測得到差模雜訊，再依據所得的差模雜訊設 計差模雜訊濾波器，如此可得完整的濾波器。
LISN
DMRN ICM
G 電 IDM
源
ICM
待測物
接收顯示器 0.5VCM
ICM-IDM
ICM+IDM LISN
DMRN ICM
G 電 IDM
源
ICM
待測物
接收顯示器 0.5VCM
ICM-IDM
ICM+IDM
圖2.6 使用 DMRN 量測傳導性電磁干擾的線路連接圖
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表2.3為各種雜訊分離法比較得知DMRN的設計步驟比較繁複，但是其材料的 取得最為容易且較不會有飽和與頻寬問題，若是不論量測步驟的繁複與否，DMRN 實在不失為量測傳導性電磁干擾的最佳工具。
表2.3 各種分離技術比較
分離技術 成本 頻率響應(MHz) 組合元件 輸出 電流探棒 高 15 電流浪大器和探棒 2CM/2DM CM/DM辨識網路 中 10 射頻變壓器 2CM/2DM
差模拒斥網路 低 30 精密電阻 0.5CM
主動雜訊分離器 中 20 高頻運算放大器 2CM/2DM 功率結合器 高 30 0°和180°功率結合器 2CM/ 2DM