交流穩壓電源的電磁兼容
發布時間:2012-01-26
中心議題:
- 交流穩壓電源存在的內外部電磁幹擾情況
- 電磁兼容性的相關研究及其它抑製幹擾的方法
解決方案:
- 接地、屏蔽、濾波
- 正確選用無源元件
- 平衡措施等電路技術
當前,隨著科學技術的發展,技術含量高、內部結構複雜的電工、電子產品得到日益廣泛應用。而電磁幹擾致使電工、dianzichanpindexingnengxiajiang,wufagongzuodexianxiangyejingchangfasheng,yanzhongdekezaochengzhiliangshiguheshebeisunhuaiyijiqitasunshi。bingqiezhegefazhanguochengrengyiriyizengchangdesuduchixuzhe。jiaoliuwenyadianyuandeguangfanyingyonghefazhan,birandaozhitamenzaiqizhouweikongjianchanshengdediancichangdianpingdebuduanzengjia。yejiushishuo,jiaoliuwenyadianyuanbukebimiandizaidiancihuanjing(EME)中工作。
因此,必須解決交流穩壓電源在電磁環境中的適應能力。電磁兼容性(EMC)是一門關於抗電磁幹擾(EMI)影響的科學。目前,就世界範圍來說,電磁兼容性問題已經形成一門新的學科。電dian磁ci兼jian容rong的de中zhong心xin課ke題ti是shi研yan究jiu控kong製zhi和he消xiao除chu電dian磁ci幹gan擾rao,使shi交jiao流liu穩wen壓ya電dian源yuan係xi統tong與yu其qi它ta設she備bei聯lian係xi在zai一yi起qi工gong作zuo時shi,不bu引yin起qi設she備bei或huo係xi統tong的de任ren何he部bu分fen的de工gong作zuo性xing能neng的de惡e化hua或huo降jiang低di。一yi個ge設she計ji理li想xiang的de電dian子zi設she備bei或huo係xi統tong應ying該gai既ji不bu輻fu射she任ren何he不bu希xi望wang的de能neng量liang,又you應ying該gai不bu受shou任ren何he不bu希xi望wang有you的de能neng量liang的de影ying響xiang。
1 電磁幹擾源
電磁幹擾是影響交流穩壓電源電磁兼容性的主要因素,它是電磁兼容性設計中需要研究的主要內容。
1.1內部幹擾
內(nei)部(bu)幹(gan)擾(rao)是(shi)指(zhi)交(jiao)流(liu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu)各(ge)元(yuan)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)。首(shou)先(xian)應(ying)使(shi)交(jiao)流(liu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)路(lu)互(hu)相(xiang)不(bu)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)。由(you)於(yu)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)比(bi)較(jiao)高(gao),數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)和(he)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)混(hun)合(he)設(she)計(ji)的(de)場(chang)合(he)愈(yu)來(lai)愈(yu)多(duo),大(da)功(gong)率(lv)和(he)高(gao)電(dian)壓(ya)部(bu)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)、電場通過耦合影響其它部件造成幹擾;設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)某(mou)些(xie)元(yuan)件(jian)發(fa)熱(re),影(ying)響(xiang)元(yuan)件(jian)本(ben)身(shen)或(huo)其(qi)它(ta)元(yuan)件(jian)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)造(zao)成(cheng)幹(gan)擾(rao)。交(jiao)流(liu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)強(qiang)度(du)低(di)於(yu)特(te)定(ding)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi),這(zhe)對(dui)於(yu)計(ji)算(suan)機(ji)設(she)備(bei)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。計(ji)算(suan)機(ji)設(she)備(bei)中(zhong)的(de)脈(mai)衝(chong)電(dian)流(liu)會(hui)幹(gan)擾(rao)周(zhou)圍(wei)的(de)設(she)備(bei),特(te)別(bie)是(shi)無(wu)線(xian)電(dian)設(she)備(bei),如(ru)不(bu)采(cai)取(qu)有(you)效(xiao)的(de)抑(yi)製(zhi)輻(fu)射(she)措(cuo)施(shi),計(ji)算(suan)機(ji)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。要(yao)使(shi)設(she)備(bei)對(dui)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)有(you)一(yi)定(ding)的(de)抵(di)抗(kang)能(neng)力(li),就(jiu)必(bi)須(xu)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)在(zai)環(huan)境(jing)中(zhong)承(cheng)受(shou)周(zhou)圍(wei)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li),具(ju)備(bei)良(liang)好(hao)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)效(xiao)能(neng)穩(wen)定(ding)性(xing)。
1.2外部幹擾
外部幹擾是指交流穩壓電源外部因素對線路、設備的幹擾。
外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而幹擾電子線路、設備或係統;外部大功率的設備在空間產生很強的磁場,通過互感耦合幹擾電子線路、設備或係統;空間電磁波對電子線路或係統產生的幹擾;工作環境溫度不穩定,引起電子線路、設備或係統內部元器件參數改變造成的幹擾;由工業電網供電的設備和由電網電壓通過電源變壓器所產生的幹擾。
2 電磁兼容性研究
2.1接地
接地目的有3個:
(1)接地使整個電路係統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位,保證電路係統能穩定工作。
(2)fangzhiwaijiediancichangdeganrao。jikejiedikeyishideyouyujingdianganyingerjileizaijikeshangdedaliangdianhetongguodadixiefang,fouzezhexiedianhexingchengdegaoyakenengyinqishebeineibudehuohuafangdianerzaochengganrao。lingwai,duiyudianludepingbiti,ruoxuanzeheshidejiedi,yekehuodelianghaodepingbixiaoguo。
(3)保證安全工作。當發生直接雷電的電磁感應時,可避免電子設備的毀壞;當dang工gong頻pin交jiao流liu電dian源yuan的de輸shu入ru電dian壓ya因yin絕jue緣yuan不bu良liang或huo其qi它ta原yuan因yin直zhi接jie與yu機ji殼ke相xiang通tong時shi,可ke避bi免mian操cao作zuo人ren員yuan的de觸chu電dian事shi故gu發fa生sheng。此ci外wai,很hen多duo醫yi療liao設she備bei都dou與yu病bing人ren的de人ren體ti直zhi接jie相xiang連lian,當dang機ji殼ke帶dai有you110V或220V電壓時,將發生致命危險。
因(yin)此(ci),接(jie)地(di)是(shi)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)的(de)主(zhu)要(yao)方(fang)法(fa)。接(jie)地(di)可(ke)以(yi)理(li)解(jie)為(wei)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei)點(dian)或(huo)等(deng)電(dian)位(wei)麵(mian),是(shi)電(dian)路(lu)或(huo)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)準(zhun)電(dian)位(wei),但(dan)不(bu)一(yi)定(ding)為(wei)大(da)地(di)電(dian)位(wei)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)雷(lei)擊(ji)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)的(de)損(sun)壞(huai)和(he)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)人(ren)身(shen)安(an)全(quan),電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)機(ji)殼(ke)和(he)機(ji)房(fang)的(de)金(jin)屬(shu)構(gou)件(jian)等(deng)必(bi)須(xu)與(yu)大(da)地(di)相(xiang)連(lian)接(jie),而(er)且(qie)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)一(yi)般(ban)要(yao)很(hen)小(xiao),不(bu)能(neng)超(chao)過(guo)規(gui)定(ding)值(zhi)。
接地問題處理辦法:合理“接地”是減少“地”噪聲幹擾的重要措施,必須予以特別注意。通常不管電源是誰供給,將地線彙集到公共點,然後和係統的公共端接在一起,所有電源1的負載都回到電源1公共端,所有的電源2負載都回到電源2的公共端,最後用一條粗導線將公共端連在一起。在多電源係統中,可能需要進行判斷性試驗,確定地線接法,以達到最佳的解決方案。
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2.2 屏蔽
屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離,以控製電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個係統的幹擾源包圍起來,防止幹擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、設備或係統包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。
因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或係統等外部的幹擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界麵反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,可抵消部分幹擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱幹擾的功能。
3 其它抑製幹擾方法
(1)濾波
lvboshiyizhihefangzhiganraodeyixiangzhongyaocuoshi。lvboqikeyixianzhudijianxiaochuandaoganraodedianping,yinweiganraopinpuchengfenbutongyuyouyongxinhaodepinlv,lvboqiduiyuzhexieyuyouyongxinhaopinlvbutongdechengfenyoulianghaodeyizhinengli,congerqidaoqitaganraoyizhinanyiqidaodezuoyong。suoyi,caiyonglvbowangluowulunshiyizhiganraoyuanhexiaochuganraoouhe,huoshizengqiangjieshoushebeidekangganraonengli,doushiyoulicuoshi。yongzurongheganrongquouwangluonengbadianluyudianyuangelikai,xiaochudianluzhijiandeouhe,bingbimianganraoxinhaojinrudianlu。duigaopindianlukecaiyonglianggedianrongqiheyigedianganqi(高頻扼流圈)組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多,選擇適當的濾波器能消除不希望的耦合。
(2)正確選用無源元件
實用的無源元件並不是“理想”de,qitexingyulixiangdetexingshiyouchayide。shiyongdeyuanjianbenshenkenengjiushiyigeganraoyuan,yincizhengquexuanyongwuyuanyuanjianfeichangzhongyao。youshiyekeyiliyongyuanjianjuyoudetexingjinxingyizhihefangzhiganrao。
(3)電路技術
有(you)時(shi)候(hou)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)後(hou)仍(reng)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)抑(yi)製(zhi)和(he)防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)的(de)要(yao)求(qiu),可(ke)以(yi)結(jie)合(he)屏(ping)蔽(bi),采(cai)取(qu)平(ping)衡(heng)措(cuo)施(shi)等(deng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)。平(ping)衡(heng)電(dian)路(lu)是(shi)指(zhi)雙(shuang)線(xian)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)與(yu)連(lian)接(jie)到(dao)這(zhe)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)的(de)所(suo)有(you)電(dian)路(lu),對(dui)地(di)或(huo)對(dui)其(qi)它(ta)導(dao)線(xian)都(dou)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)阻(zu)抗(kang)。其(qi)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)使(shi)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)所(suo)檢(jian)拾(shi)到(dao)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)相(xiang)等(deng)。這(zhe)時(shi)的(de)幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲(sheng)是(shi)一(yi)個(ge)共(gong)態(tai)信(xin)號(hao),可(ke)在(zai)負(fu)載(zai)上(shang)自(zi)行(xing)消(xiao)失(shi)。另(ling)外(wai),還(hai)可(ke)采(cai)用(yong)其(qi)它(ta)一(yi)些(xie)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu),例(li)如(ru)接(jie)點(dian)網(wang)絡(luo),整(zheng)形(xing)電(dian)路(lu),積(ji)分(fen)電(dian)路(lu)和(he)選(xuan)通(tong)電(dian)路(lu)等(deng)等(deng)。總(zong)之(zhi),采(cai)用(yong)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)也(ye)是(shi)抑(yi)製(zhi)和(he)防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)的(de)重(zhong)要(yao)措(cuo)施(shi)。
(4)塑料金屬化處理
近年來,交流穩壓電源及電子儀器向著“輕、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向發展。塑料機箱、塑(su)料(liao)部(bu)件(jian)或(huo)麵(mian)板(ban)廣(guang)泛(fan)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)交(jiao)流(liu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)上(shang),於(yu)是(shi)外(wai)界(jie)電(dian)磁(ci)波(bo)很(hen)容(rong)易(yi)穿(chuan)透(tou)外(wai)殼(ke)或(huo)麵(mian)板(ban),對(dui)儀(yi)器(qi)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)產(chan)生(sheng)有(you)害(hai)的(de)幹(gan)擾(rao),而(er)儀(yi)器(qi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo),也(ye)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)輻(fu)射(she)到(dao)周(zhou)圍(wei)空(kong)間(jian),影(ying)響(xiang)其(qi)它(ta)電(dian)子(zi)儀(yi)器(qi)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。為(wei)了(le)使(shi)這(zhe)種(zhong)電(dian)子(zi)儀(yi)器(qi)能(neng)滿(man)足(zu)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)要(yao)求(qiu),人(ren)們(men)在(zai)實(shi)踐(jian)中(zhong),研(yan)究(jiu)出(chu)塑(su)料(liao)金(jin)屬(shu)化(hua)處(chu)理(li)的(de)工(gong)藝(yi)方(fang)法(fa),如(ru)濺(jian)射(she)鍍(du)鋅(xin)、真空鍍(Al)、電鍍或化學鍍銅、粘貼金屬箔(Cu或Al)和塗覆導電塗料等。
經過金屬化處理之後,使完全絕緣的塑料表麵或塑料本身(導電塑料)具有金屬那樣反射、吸收、傳chuan導dao和he衰shuai減jian電dian磁ci波bo的de特te性xing,從cong而er起qi到dao屏ping蔽bi電dian磁ci波bo幹gan擾rao的de作zuo用yong。實shi際ji應ying用yong中zhong,采cai用yong導dao電dian塗tu料liao作zuo屏ping蔽bi塗tu層ceng,性xing能neng優you良liang而er且qie價jia格ge適shi宜yi。在zai需xu要yao屏ping蔽bi的de地di方fang,做zuo成cheng一yi個ge封feng閉bi的de導dao電dian殼ke體ti並bing接jie地di,把ba內nei外wai兩liang種zhong不bu同tong的de電dian磁ci波bo隔ge離li開kai。實shi踐jian表biao明ming,若ruo屏ping蔽bi材cai料liao能neng達da到dao30~40dB以上衰減量的屏蔽效果時,就是實用、可行的。
(5)其他抑製措施
由you於yu電dian子zi技ji術shu應ying用yong廣guang泛fan,而er且qie各ge種zhong幹gan擾rao設she備bei的de輻fu射she很hen複fu雜za,要yao完wan全quan消xiao除chu電dian磁ci幹gan擾rao是shi不bu可ke能neng的de。但dan是shi,根gen據ju電dian磁ci兼jian容rong性xing原yuan理li,可ke以yi采cai取qu許xu多duo技ji術shu措cuo施shi減jian小xiao電dian磁ci幹gan擾rao,使shi電dian磁ci幹gan擾rao控kong製zhi到dao一yi定ding範fan圍wei內nei,從cong而er保bao證zheng係xi統tong或huo設she備bei的de兼jian容rong性xing,例li如ru,通tong信xin係xi統tong最zui初chu設she計ji時shi,就jiu應ying該gai嚴yan格ge進jin行xing現xian場chang電dian波bo測ce試shi,有you針zhen對dui性xing地di選xuan擇ze頻pin率lv及ji極ji化hua方fang式shi,避bi開kai雷lei達da、移動通信等雜波幹擾;高壓線選擇路徑時,應盡量繞開無線電台(站)或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽;接收設備與工業幹擾源設備適當配置,使接收設備與各種工業幹擾源離開一定距離;在(zai)微(wei)波(bo)通(tong)信(xin)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong),為(wei)了(le)減(jian)少(shao)幹(gan)擾(rao),可(ke)采(cai)用(yong)天(tian)線(xian)高(gao)低(di)站(zhan)方(fang)式(shi)調(tiao)整(zheng)微(wei)波(bo)電(dian)路(lu)反(fan)射(she)點(dian),並(bing)利(li)用(yong)山(shan)頭(tou)阻(zu)擋(dang)反(fan)射(she)波(bo),使(shi)之(zhi)不(bu)能(neng)對(dui)直(zhi)射(she)波(bo)形(xing)成(cheng)幹(gan)擾(rao)。另(ling)外(wai),微(wei)波(bo)鐵(tie)塔(ta)是(shi)獨(du)立(li)的(de)高(gao)大(da)建(jian)築(zhu)物(wu),應(ying)采(cai)用(yong)完(wan)善(shan)的(de)接(jie)地(di)、屏蔽等避雷措施。
4 總結
保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)是(shi)一(yi)項(xiang)複(fu)雜(za)的(de)技(ji)術(shu)任(ren)務(wu),對(dui)於(yu)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)不(bu)存(cun)在(zai)萬(wan)能(neng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)。電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)技(ji)術(shu)涉(she)及(ji)麵(mian)很(hen)廣(guang),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)領(ling)域(yu)也(ye)正(zheng)在(zai)發(fa)展(zhan),重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)掌(zhang)握(wo)有(you)關(guan)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li),認(ren)真(zhen)分(fen)析(xi)和(he)試(shi)驗(yan),就(jiu)能(neng)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)方(fang)法(fa)。
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