Was ist ein künstliches Netzwerk in der EMV?

Abstract:Ohne fundierte Kenntnisse zu Was ist ein künstliches Netzwerk in der EMV? Die Prüfung ist grundlegend für die Durchführung reproduzierbarer Messungen der leitungsgebundenen elektromagnetischen Störungen (EMI). Ein künstliches Netzwerk, auch bekannt als Netzimpedanzstabilisierungsnetzwerk (LISN), stellt eine standardisierte Impedanzschnittstelle zwischen dem Stromnetz und dem Prüfling (EUT) bereit.

Diese Arbeit stellt eine technische Analyse künstlicher Netzwerke vor und behandelt Funktionsprinzipien sowie regulatorische Standards (CISPR 16-1-2, CISPR 15, EN55022) und konstruktionstechnischen Überlegungen. Die Diskussion umfasst Impedanzstabilisierung, Isolationsanforderungen und Kopplungsmechanismen. Darüber hinaus LISUN Die LISN-Serie wird als praktische Anwendung untersucht. Ihre Modelle decken einen Strombereich von 5 A bis 200 A ab und eignen sich sowohl für einphasige als auch dreiphasige Anwendungen im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz. Abschließend werden Auswahlrichtlinien für EMV-Prüflaboratorien gegeben.

1. Einleitung

Die Prüfung leitungsgebundener Störaussendungen ist ein entscheidender Bestandteil der EMV-Konformitätsprüfung elektronischer Produkte. Da die Impedanz realer Stromleitungen jedoch orts- und zeitabhängig variiert, sind direkte Messungen nicht reproduzierbar. Künstliche Netze – oft auch als Netzimpedanzstabilisierungsnetze (LISN) bezeichnet – lösen dieses Problem, indem sie dem Prüfling (EUT) über den relevanten Frequenzbereich (typischerweise 9 kHz bis 30 MHz) eine definierte, stabile Impedanz bereitstellen. Sie isolieren die Messung zudem von Netzbrummen und koppeln die Störsignale an den EMV-Empfänger. Dieser Artikel untersucht die technischen Grundlagen künstlicher Netze, die relevanten internationalen Normen und die technischen Aspekte, die genaue und reproduzierbare Messungen leitungsgebundener Störaussendungen gewährleisten.

LISN-C Künstliches Netzwerk | Netz zur Stabilisierung der Leitungsimpedanz

2. Rahmenwerk für Regulierungsstandards

2.1 CISPR 16-1-2: Die Kernspezifikation

CISPR 16-1-2 ist der grundlegende Standard, der die Leistungsanforderungen für künstliche Netzwerke definiert. Er legt die Nennimpedanz (50 Ω), die Impedanztoleranz, die Isolation (Einfügedämpfung) und die Kopplungseigenschaften fest. Alle konformen LISNs müssen diese Anforderungen im festgelegten Frequenzbereich erfüllen. Der Standard umfasst auch asymmetrische künstliche Netzwerke (AANs) und Kopplungs-/Entkopplungsnetzwerke für Emissionen (CDNE) für höhere Frequenzen.

2.2 Produktspezifische Emissionsnormen

Produktfamilien beziehen sich bei der Festlegung ihrer eigenen Emissionsgrenzwerte auf CISPR 16-1-2 für Messgeräte. Zum Beispiel:

• CISPR 15 / EN55015 gilt für Beleuchtungsanlagen.
• CISPR 32 / EN55022 gilt für Informationstechnologiegeräte.
• GB 17743-2007 ist das chinesische Äquivalent für Beleuchtungseinrichtungen.
• In den Vereinigten Staaten verlangt FCC Part 15 außerdem, dass LISNs den Anforderungen von CISPR 16-1-2 entsprechen.

Künstliche Netzwerke, die für Konformitätsprüfungen eingesetzt werden, müssen anhand dieser Standards validiert werden; LISUN Die LISN-Serie gibt ausdrücklich die Einhaltung von CISPR 16-1-2 und FCC an. EN55015 und EN55022.

3. Technische Kernprinzipien

3.1 Impedanzstabilisierung und Netzwerktopologie

Das künstliche Netzwerk bietet dem Prüfling (EUT) über das gesamte Messband eine Impedanz von 50 Ω. Dies wird durch eine V-Netzwerk-Topologie erreicht, bestehend aus einer Serieninduktivität (typischerweise 50 μH oder 250 μH) und Parallelkondensatoren, die am Messanschluss mit einem 50-Ω-Widerstand abgeschlossen sind. Die Induktivität blockiert HF-Störungen aus dem Stromnetz und leitet gleichzeitig Netzfrequenzstrom; die Kondensatoren bieten einen niederohmigen Pfad zur Masse für HF-Signale. LISUN Die LISN-Serie implementiert ein 50 Ω/50 μH-Netzwerk (mit zusätzlichen 5 Ω bei einphasigen Modellen), um die Anforderungen von CISPR 16-1-2 zu erfüllen.

3.2 Isolations- und Filterleistung

Die Isolation (oder Einfügungsdämpfung) beschreibt, wie gut das Netzwerk Störungen aus dem Netz dämpft. CISPR 16-1-2 schreibt Mindestisolationswerte vor (z. B. > 60 dB oberhalb von 150 kHz). Eine hohe Isolation gewährleistet, dass Netzstörungen die Messung der Emissionen des Prüflings nicht beeinflussen. Das Filternetzwerk im LISN, bestehend aus Serieninduktivität und Parallelkondensatoren, sorgt für diese Isolation. Professionelle LISNs verwenden sorgfältig ausgelegte Induktivitäten (häufig Luftspulen), um Linearität zu gewährleisten und Sättigung bei hohen Strömen zu vermeiden.

3.3 Kopplungs- und Messanschluss

Die vom Prüfling erzeugte Störspannung wird über einen kapazitiven Spannungsteiler an den 50-Ω-Messanschluss gekoppelt. Der Anschluss muss eine präzise Impedanz von 50 Ω aufweisen, um die Impedanz an den Eingang des EMV-Empfängers anzupassen und Reflexionen zu vermeiden. Die Koppelkondensatoren müssen einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) und eine niedrige äquivalente Serieninduktivität (ESL) besitzen, um einen flachen Frequenzgang zu gewährleisten. LISUN Die LISN-Serie ist mit hochwertigen Komponenten ausgestattet, um die Signalintegrität im gesamten Frequenzband von 9 kHz bis 30 MHz zu gewährleisten.

4. Anforderungen an die Anlagenkonstruktion

Die Entwicklung eines präzisen künstlichen Netzwerks erfordert sorgfältige Beachtung der Komponentenauswahl, des mechanischen Aufbaus und der Erdung.

Induktivitäten: Luftspulen werden bevorzugt, um Sättigung und Nichtlinearitäten, insbesondere bei hohen Strömen, zu vermeiden. Mehrlagige Luftspulen müssen die Zwischenwicklungskapazität minimieren, um die Eigenresonanz über 30 MHz zu halten.

Kondensatoren: Metallisierte Polypropylen-Folienkondensatoren werden aufgrund ihres niedrigen ESR-Werts und hohen Isolationswiderstands häufig zur Netzblockierung eingesetzt. Koppelkondensatoren benötigen stabile dielektrische Materialien (z. B. Keramik) mit niedrigem Spannungskoeffizienten.

Erdung: Eine niederinduktive Verbindung zur Massefläche ist unerlässlich. Das Gehäuse sollte über mehrere Erdungsbolzen verfügen, und für die Verbindungen werden geflochtene Bänder anstelle von Drähten verwendet.

Thermisches Management: Modelle mit hohem Stromverbrauch (z. B. 100 A, 200 A) benötigen eine ausreichende Wärmeabfuhr, um eine Abweichung der Bauteilwerte zu verhindern.

5. Praktische Umsetzung: LISUN LISN-Serie

Das LISUN Die LISN-Serie bietet eine Reihe künstlicher Netze für vielfältige Testanforderungen – von einphasigen Niedrigleistungsgeräten bis hin zu dreiphasigen Hochleistungs-Industriemaschinen. Tabelle 1 fasst die wichtigsten Spezifikationen der Serie gemäß der Produktdokumentation zusammen.

Tabelle 1. LISUN LISN-Serienspezifikationen

Alle Modelle entsprechen CISPR 16-1-2, CISPR 15, EN55015, EN55022und den Anforderungen der FCC. LISN-C (16 A) Einphasen-Systeme sind eine gängige Wahl für allgemeine Unterhaltungselektronik, während die LISN-T-Serie für Drehstromgeräte wie Industrieantriebe und große Beleuchtungssysteme konzipiert ist. Der Frequenzbereich der Drehstrommodelle beginnt bei 150 kHz und entspricht damit den typischen Grenzwerten für leitungsgebundene Störaussendungen solcher Geräte. Jedes Gerät wird mit einem Kalibrierungszertifikat geliefert, das seine Impedanz- und Isolationseigenschaften bestätigt.

6. Diskussion: Auswahlrichtlinien für Testlaboratorien

Bei der Auswahl eines künstlichen neuronalen Netzes sollten Ingenieure Folgendes berücksichtigen:

• Strom- und Spannungswerte: Müssen die maximalen Nennwerte des Prüflings, einschließlich des Einschaltstroms, überschreiten.
• Frequenzbereich: Stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen Messbänder abgedeckt sind (z. B. 9 kHz–30 MHz für die meisten kommerziellen Standards; 150 kHz–30 MHz für Drehstromgeräte).
• Phasenkonfiguration: Einphasig oder dreiphasig, abhängig vom Prüfling.
• Impedanznetzwerk: Überprüfen Sie, ob das Netzwerk die Spezifikation 50 Ω/50 μH (oder eine andere erforderliche Spezifikation) erfüllt.
• Kalibrierung und Rückverfolgbarkeit: Wählen Sie Modelle mit akkreditierten Kalibrierungszertifikaten, um die Messgenauigkeit zu gewährleisten.
• Erdung und Integration: Achten Sie auf eine optimale Anordnung und Verbindung zur Erdungsebene, um parasitäre Effekte zu minimieren.

Das LISUN Die Serie bietet ein umfassendes Portfolio, sodass Labore anhand dieser Kriterien das passende Modell auswählen können. Beispielsweise würde ein Labor, das hauptsächlich einphasige IT-Geräte testet, das folgende Modell finden: LISN-C geeignet, während ein Labor, das dreiphasige Industrieprodukte testet, sich für die LISN100A-T or LISN200A-T.

7. Fazit

Für diejenigen, die Klarheit suchen über Was ist ein künstliches Netzwerk in der EMV?Es dient als unverzichtbares Werkzeug für reproduzierbare Störaussendungsmessungen und bietet eine standardisierte Impedanzschnittstelle, Abschirmung gegen Netzstörungen und eine korrekte Ankopplung an den Messempfänger. Die Einhaltung von CISPR 16-1-2 und produktspezifischen Normen wie CISPR 15 und EN55022 ist für gültige Testergebnisse zwingend erforderlich. Technische Aspekte – darunter die Linearität der Induktivität, die Qualität der Kondensatoren, die Erdung und das Wärmemanagement – ​​beeinflussen die Messgenauigkeit direkt. LISUN Die LISN-Serie ist ein Beispiel für eine ausgereifte Produktlinie, die diese Anforderungen über ein breites Spektrum an Strom- und Phasenkonfigurationen hinweg erfüllt und EMV-Labore bei der Gewinnung zuverlässiger Konformitätsdaten unterstützt.