一、前言
在AI伺服器與高功率電力模組快速演進的浪潮中,電力的需求越來越大,當電力控制越來越大時,設計上相對不穩定性也越來越高,包括熱效應、結構安全及間距要求、電子元器件選用、回授反應速度、突波湧流等等,因此要獲得穩定可靠的產品是非常大的挑戰。
現在大電能的產品發展快速,基本上法規是跟不上此一發展進度的,本文僅就其中EMC實驗測試中的CE(Conduction Emission)傳導輻射做一個探討,探究若按一般性架設、參數補償等,期間潛藏不確定的風險。
二、認知風險說明
一般EMC實驗室,各項使用中的儀器設備,都會執行校正,取得校正參數資料後,會在執行測試中把低頻段衰減量給予補償回歸,如此在小功率產品看似合理的事情,如今進入到大功率產品時,在執行CE測試,單一做LISN(Line -Impedance Stabilization Network)衰減補償是有盲點存在的,這些盲點說明如下:
(1) CE測試法規的測試架設上需要經過LISN供電,LISN作用一來是作為阻抗匹配用,再來就是阻擋外來雜訊串入,影響量測結果,以及避免產品內部的雜訊能量傳至外部,以致造成產品是正常的假像,在現行”產品”法規文章中有敘述,”可以”在LISN(AMN)與Source之間加入適合的濾波器,但是在架設圖之中並未畫出濾波器,容易讓人誤解;
(2) 如果產品在某一種負載下發生異常,類似共振情況時,由於LISN低頻呈現低阻抗,因此如果沒有加裝濾波器時,有可能把這種共振現象立即消除,產品是有可能通過測試,但是發生共振的原因仍然存在(參見表一),如果將電力源輸出,加入一個濾波器再接至LISN,這時候不穩定現象就不會受LISN影響,(參見表二),再者,一般大電力電路設計,是應該考慮產品前後Impedance值的範圍(例如濾波器),避免共振問題發生。
表一(V-Network 參考CISPR 16-1-2)

根據目前市面上高功率濾波器與CDN電感設計 以下是常見電感值的範圍:
差模電感值:100uH ~ 1mH
電感值越大抑制雜訊能力高,但需要搭配系統需求去設計,避免影響反應速度。
表二

三、可行性做法探討
為了滿足設計、驗證測試、實際場域運用等一致性品質要求,避免潛藏的疏漏,在此提出幾個面向,希望各實驗室均能留意(這些配套細節,在目前的規範中並未提及)
(1) CE測試架構,LISN之前建議增加濾波器,避免LISN在低頻下阻抗偏低,影響測試誤判,至於濾波器中的電感值,建議選用150uH~180uH;
(2) 大電力產品,Inrush Current很大,產品應該要具備緩啟動功能,或者測試時,以逐步載入操作;另外,透過增加之濾波器,可以抑制湧流所產生之干擾;
(3)、大電力產品的設計,都必須將Input / Output 看出去的Impedance納入考慮,因此不同電力層應該建立一致性參考標準,讓設計有所依循,如此才能做到共通性、共用性模組產品。
四、結語
由上述分析來看大電能產品,在實際使用下,需要考慮各區塊安全設計,如上述濾波器的重要性,另外就是未來要建立各區塊參數,提供設計參考,建立一致性基準,讓這類產品後續發展滿足共通性、共用性模組式架構,更重要的是能節省資源。