전도 방출 측정은 전자기 적합성 테스트에 매우 중요한 역할을 합니다. 또한 스위칭 전원 공급 장치, 전자 기기, 산업 제어 장치, 의료 시스템 및 자동차 모듈을 테스트하는 실험실에서는 측정 품질이 수신기 품질뿐만 아니라 테스트 체인의 하드웨어에도 좌우됩니다. 이러한 지원 시스템에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다. EMI 측정 장비 특히, 선로 임피던스 제어에 적용될 인공 신경망의 경우, 성능이 저하되거나 성능이 보장되지 않으면 결과가 왜곡되어 잘못된 불합격, 잘못된 합격, 인증 주기 지연, 설계 개선에 대한 잘못된 결정으로 이어질 수 있습니다.
인공 네트워크라는 용어는 전원과 테스트 대상 장치 사이에 반복 가능한 임피던스를 제공하는 것을 목표로 하는 네트워크 유형을 설명하는 데 사용됩니다. 안정적인 임피던스가 없으면 전도 방출 동작이 크게 변동합니다.

임피던스 드리프트 관련 문제

전도성 방출 측정에서 주어진 주파수 범위(일반적으로 150kHz~30MHz)에 걸쳐 지정된 50옴 임피던스를 표시하려면 인공 네트워크가 필요합니다. 시간이 지남에 따라 커패시터의 노화, 저항의 허용 오차 변화, 열 순환, 내부 단자 산화 등으로 인해 내부 구성 요소의 드리프트가 발생합니다. 이러한 드리프트는 균일하지 않으며, 일반적으로 저주파 또는 중주파 영역에서 먼저 발생합니다. 이로 인해 측정 곡선이 불규칙해집니다.
이러한 상황이 발생할 경우, 사전 적합성 테스트 중에 기록된 노이즈 피크는 최종 인증 테스트에서 기록된 값보다 높거나 낮아질 수 있으며, 이로 인해 불필요한 기술적 수정이 필요한 설계 결정이 내려질 수 있습니다. 이를 수정하기 위해서는 주파수 대역 내 다양한 ​​주파수에서 임피던스의 크기와 위상을 확인하는 교정이 필요합니다. 전문가용 시스템은 LISN 단자에서 스윕 임피던스 검사를 수행하는 교정 장치를 사용합니다. 편차가 허용 값을 초과하면 소프트웨어 수정 대신 부품 블록을 교체합니다.
EMI 측정 장비 제조업체는 시험 연구소에서 지속적으로 작동하는 장비의 교체 시기를 제시하는데, 이는 장시간 온도에 노출될 경우 드리프트가 발생하기 때문입니다. 특히 고전압에서 작동하는 부품의 경우, 커패시터의 ESR 증가율이 상당한 편차를 초래합니다.

그림: EMI 측정 장비

일반적인 신호 접지 오류

측정값 변동의 가장 흔한 원인 중 하나는 챔버 접지면과 인공 네트워크 접지 기준점 사이의 부적절한 접지 접합입니다. 접지장의 미세한 불연속성은 교류 전도도의 차이에 의해 전류를 흐르게 하여 원치 않는 잡음을 합치거나 상쇄시킵니다. 이러한 문제는 일반적으로 LISN이 이동식 테이블 위에 설치되어 있거나 접지판 대신 연장 코드를 사용하여 연결된 경우에 발생합니다.
이 문제는 인공 네트워크 섀시, EMI 수신기의 접지 기준점 및 접지면 사이의 접지 연속성 저항을 확보함으로써 해결할 수 있습니다. 그러나 EMI 주파수 대역에서는 임피던스 값의 미세한 변화로 인해 공진 경로가 발생하여 방출 피크가 변할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 전략으로는 저인덕턴스 스트래핑을 사용하여 LISN을 본딩하고, 기계적 접점을 부착하며, 플로팅 랙 위치를 제거하는 것이 있습니다.

수신기 과부하

DUT(테스트 대상 장치)는 지정된 수준을 초과하는 스위칭 노이즈를 EMI 수신기에 직접 전달해서는 안 됩니다. 인공 네트워크의 노이즈 억제 부분이 제대로 작동하지 않을 경우, 고에너지 과도 현상이 수신기 프런트엔드로 직접 전달되어 의도치 않은 과부하를 초래합니다. 과부하가 발생하면 측정값이 상승하는 대신 스파이크가 사라집니다. 엔지니어들은 이를 방출량 감소로 잘못 인식하는 경우가 있습니다.
이 문제는 동적 과부하 시험을 통해 해결해야 합니다. 단일 부하 조건 측정이 아닌, 전류 부하 상태와 무부하 상태에서의 결과를 비교해야 합니다. 측정된 곡선이 수렴하지 않을 경우, 인공 회로망 내 감쇠 단계를 약화시켰을 가능성이 있습니다.
최신 EMI 측정 장비에는 사용자가 측정 결과 오류를 방지하는 데 사용할 수 있는 과부하 진단 기능이 포함되어 있습니다. 또한 일부 네트워크는 마모로 인한 손상이 시스템의 다른 부분에 영향을 미치지 않도록 교체 가능한 서지 보호 장치를 갖추고 있습니다.

표: 인공 신경망의 일반적인 오류 증상 및 근본 원인 매핑

케이블 배선 위치가 잘못되었습니다.

방출 시험에서 케이블 배치는 전도성 간섭으로서 방사 결합 픽업에 영향을 미치는 요소입니다. DUT로 연결되는 케이블이 챔버 벽, 금속 고정 장치 또는 작동 중인 스위칭 컨트롤러에 너무 가까이 배치되면 EMI 패턴이 크게 달라집니다. 케이블의 음영 영역에서는 낮은 측정값이 나타나고, 노출된 영역에서는 측정값이 증폭됩니다.
표준화된 지지 트레이를 사용하는 EMI 측정 장비의 경우 케이블 배선은 항상 동일합니다. 대부분의 오류는 측정 주기 사이에 작업자가 케이블을 이동시키면서 변경 사항을 기록하지 않아 발생합니다. 해결책은 테스트 문서에 케이블 배치도를 포함시키고 모든 측정 세션에서 동일한 배치를 따르는 것입니다.
입력 라인에서 너무 멀리 떨어진 곳에 인공 네트워크가 위치하면 케이블의 움직임이 제어되지 않아 큰 변동폭이 발생합니다.

장시간 테스트 중 열 불안정성

장시간 동작 시, 그리고 전원 공급 장치 스위칭이 발생할 경우, DUT의 내부 온도가 상승하여 방출 프로파일이 증가합니다. 엔지니어들은 LISN 또는 수신기에 결함이 있다고 잘못 판단하는 경우가 많지만, 이는 열로 인한 정상적인 현상입니다. 이러한 현상을 유발하는 테스트 문제는 인공 네트워크의 과열로 인해, 특히 고부하 근처에서 내부 임피던스가 변화하는 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해서는 DUT 주변뿐만 아니라 인공 네트워크 주변에도 환기를 실시해야 합니다. 3상 부하에 여러 개의 LISN을 동시에 사용할 경우 열 발생을 완전히 제거할 수는 없습니다. 전문적인 테스트 환경에서는 EMI 소자 주변의 온도를 일정하게 유지하기 위해 공기 흐름 통로를 분리하여 설계합니다.

다중 장비 비교 시 기준 방향이 잘못 설정됨

다른 연구실에서는 서로 다른 수신기, 네트워크, 케이블 배선을 사용하는 다양한 시스템의 결과를 비교합니다. 이러한 기준점이 없는 비교는 잘못된 판단입니다. 모든 비교 측정은 동일한 기준점, 즉 인공 네트워크를 기준으로 이루어져야 합니다.
이 문제는 보정된 LISN을 기준 네트워크로 사용하여 해결해야 합니다. 측정 데이터에는 타임스탬프, 보정 추세 및 기준 식별자가 포함되어야 합니다. EMI 측정 장비 제조업체는 사용자가 테스트 소스를 혼동하지 않도록 소프트웨어 로그에 시리얼 번호 추적 기능을 추가합니다. LISUN 최고의 EMI 측정 장비를 제공합니다.

스위칭 노이즈 고조파의 오해석

스위칭 주파수 고조파는 전력 전자 장치에서 발생하는 라인 주파수 잡음과 함께 나타납니다. 인공 네트워크 내부 필터가 스위칭 리플 주파수에서 공진하면 고조파의 진폭이 변합니다. 이는 DUT의 결함이 아니라 LISN의 공진으로 인한 것입니다. 엔지니어는 DUT 결함과 네트워크 공진을 구분할 수 있어야 합니다.
해결책은 두 LISN의 측정값 비교 및 ​​반복성에 있습니다. 두 번째 LISN에서 약간 다른 프로파일이 생성될 때 공진 편향이 발생합니다. 해결책은 내부 공진 주파수가 DUT 스위칭 주파수와 동일하지 않은 네트워크를 선택하는 것입니다.

입력 단자 도금의 노화 및 산화

기계적 산화가 일어나면 접점 저항이 증가합니다. 이로 인해 유도 전류가 집중되어 고주파수 대역에서 임피던스가 다소 변화합니다. 또한 산화된 단자는 접점에서 미세 아크를 발생시키는데, 이는 EMI 측정에서 광대역 펄스로 나타납니다.
이 문제에 대한 해결책으로는 단자 재정비 및 편조 스트랩 교체가 있습니다. 표면 처리 페이스트를 사용하는 방법도 있지만, 이 역시 오염 물질로 남지 않도록 제조업체의 주의가 필요합니다.

맺음말

방출 검증 과정에서 DUT(테스트 대상 장치)의 결함은 측정 오류의 원인이 되는 경우가 드뭅니다. 실험실에서 유효한 데이터에 의존해야 하는 경우에는 예외입니다. EMI 측정 장비인공 네트워크가 기준 요소가 됩니다. 신뢰할 수 없는 측정값의 일반적인 원인으로는 임피던스 드리프트, 부적절한 접지, 과열, 산화된 단자, 케이블 배선 오류 및 감쇠 단계 열화 등이 있습니다. 문제 해결은 수신기, LISN, 접지 연속성, 스위칭 공진 또는 열 효과 중 어떤 것이 이상 현상의 원인인지 파악하는 것을 포함합니다.
인공 신경망은 적절한 보정 조치가 이루어질 경우 제어된 임피던스 기준에서 원래의 기능을 회복할 수 있습니다. 따라서 실제 제품 동작이 장비 편향이 아닌 테스트 결과에 반영됩니다. 신뢰할 수 있는 방출 테스트는 적시에 설계 조정 또는 수정을 가능하게 하고, 적절한 인증을 제공하며, 전력 분배 시스템의 실제 환경에서 예측 가능한 동작을 보장합니다.