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開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來(lái)源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):103
核心提示:

       摘要:本文介紹了開關(guān)電源的電磁兼容技術(shù)的基本概念,并詳細(xì)闡述了利用濾波器解決開關(guān)電源的電磁兼容問題的方法。 Abstract:This article summarizes the basic concept of the switching power EMC, and introduces the method of making use of the Filter to solve the switching power EMC. Keyword:Electromagnetic Compatibility Filter
1  引言

    電磁兼容是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù),它以電氣和無(wú)線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ),并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域,如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣,幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域,如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有:電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測(cè)量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

    電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility,簡(jiǎn)稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思,即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi),另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz ~400GHz,研究對(duì)象除傳統(tǒng)設(shè)備外,還涉及芯片級(jí),直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。
電磁兼容三要素是干擾源(騷擾源)、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問題,電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。

2  電磁兼容技術(shù)名詞

(1)電磁兼容性

    電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作,且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

(2)電磁騷擾

    電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為:經(jīng)過電源,通過信號(hào)線或控制電纜、場(chǎng)滲透,經(jīng)過天線直接進(jìn)入;通過電纜耦合,從其他設(shè)備來(lái)的傳導(dǎo)干擾;電子系統(tǒng)內(nèi)部場(chǎng)耦合;其他設(shè)備的輻射干擾;電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場(chǎng);寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng);外部環(huán)境場(chǎng)等。

(3)電磁環(huán)境

    電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象,它可能與有用信號(hào)疊加或組合。

(4)電磁輻射

    電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象!半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申,將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測(cè)量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射,任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。

(5)脈沖

    脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變,隨后又迅速返回至其初始值的物理量。

(6)共模干擾和差模干擾

    電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對(duì)大地或電線對(duì)大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的,而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的,由于線路阻抗的不平衡,兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化,所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后,差模分量的衰減要比共模大,這是因?yàn)榫間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因,共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射,而差模則不會(huì),因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡(jiǎn)便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線,得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值,然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線(其中一根是地線),探測(cè)其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的,則線路中干擾電流是共模的;反之則是差模的。

(7)抗擾度電平和敏感性電平

    抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平。也就是說,超過此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以,對(duì)某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言,抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。

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