一、前言
在AI服务器与高功率电力模块快速演进的浪潮中,电力的需求越来越大,当电力控制越来越大时,设计上相对不稳定性也越来越高,包括热效应、结构安全及间距要求、电子元器件选用、回授反应速度、突波涌流等等,因此要获得稳定可靠的产品是非常大的挑战。
现在大电能的产品发展快速,基本上法规是跟不上此一发展进度的,本文仅就其中EMC实验测试中的CE(Conduction Emission)传导辐射做一个探讨,探究若按一般性架设、参数补偿等,期间潜藏不确定的风险。
二、认知风险说明
一般EMC实验室,各项使用中的仪器设备,都会执行校正,取得校正参数数据后,会在执行测试中把低频段衰减量给予补偿回归,如此在小功率产品看似合理的事情,如今进入到大功率产品时,在执行CE测试,单一做LISN(Line -Impedance Stabilization Network)衰减补偿是有盲点存在的,这些盲点说明如下:
(1) CE测试法规的测试架设上需要经过LISN供电,LISN作用一来是作为阻抗匹配用,再来就是阻挡外来噪声串入,影响量测结果,以及避免产品内部的噪声能量传至外部,以致造成产品是正常的假象,在现行”产品”法规文章中有叙述,”可以”在LISN(AMN)与Source之间加入适合的滤波器,但是在架设图之中并未画出滤波器,容易让人误解;
(2) 如果产品在某一种负载下发生异常,类似共振情况时,由于LISN低频呈现低阻抗,因此如果没有加装滤波器时,有可能把这种共振现象立即消除,产品是有可能通过测试,但是发生共振的原因仍然存在(参见表一),如果将电力源输出,加入一个滤波器再接至LISN,这时候不稳定现象就不会受LISN影响,(参见表二),再者,一般大电力电路设计,是应该考虑产品前后Impedance值的范围(例如滤波器),避免共振问题发生。
表一(V-Network 参考CISPR 16-1-2)

根据目前市面上高功率滤波器与CDN电感设计 以下是常见电感值的范围:
差模电感值:100uH ~ 1mH
电感值越大抑制噪声能力高,但需要搭配系统需求去设计,避免影响反应速度。
表二

三、可行性做法探讨
为了满足设计、验证测试、实际场域运用等一致性质量要求,避免潜藏的疏漏,在此提出几个面向,希望各实验室均能留意(这些配套细节,在目前的规范中并未提及)
(1) CE测试架构,LISN之前建议增加滤波器,避免LISN在低频下阻抗偏低,影响测试误判,至于滤波器中的电感值,建议选用150uH~180uH;
(2) 大电力产品,Inrush Current很大,产品应该要具备缓启动功能,或者测试时,以逐步加载操作;另外,透过增加之滤波器,可以抑制涌流所产生之干扰;
(3)、大电力产品的设计,都必须将Input / Output 看出去的Impedance纳入考虑,因此不同电力层应该建立一致性参考标准,让设计有所依循,如此才能做到共通性、共享性模块产品。
四、结语
由上述分析来看大电能产品,在实际使用下,需要考虑各区块安全设计,如上述滤波器的重要性,另外就是未来要建立各区块参数,提供设计参考,建立一致性基准,让这类产品后续发展满足共通性、共享性模块式架构,更重要的是能节省资源。