摘要:本文介紹了開關電源的電磁兼容技術的基本概念,并詳細闡述了利用濾波器解決開關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科的綜合性應用學科。作為邊緣技術,它以電氣和無線電技術的基本理論為基礎,并涉及許多新的技術領域,如微波技術、微電子技術、計算機技術、通信和網(wǎng)絡技術以及新材料等。電磁兼容技術應用的范圍很廣,幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領域,如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點內(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、電磁干擾的抑制技術、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標準與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗技術、電磁泄漏與靜電放電等。
電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility,簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設備(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。這便是設備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術涉及的頻率范圍寬達0 GHz ~400GHz,研究對象除傳統(tǒng)設備外,還涉及芯片級,直到各種艦船、航天飛機、洲際導彈甚至整個地球的電磁環(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 電磁兼容技術名詞
(1)電磁兼容性
電磁兼容性是指設備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作,且不對該環(huán)境中任何事物構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備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或者無生命物質(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,通過信號線或控制電纜、場滲透,經(jīng)過天線直接進入;通過電纜耦合,從其他設備來的傳導干擾;電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合;其他設備的輻射干擾;電子設備外部耦合到內(nèi)部場;寬帶發(fā)射機天線系統(tǒng);外部環(huán)境場等。
(3)電磁環(huán)境
電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象,它可能與有用信號疊加或組合。
(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~的含義有時也可引申,將電磁感應現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設備機殼的開口、通風孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機殼的非理想連接面等進行輻射。RFI/EMI也可由進入敏感設備的導線和電纜進行輻射,任何一個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大地或電線對大地之間。共模干擾有時也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾。這是載流導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。這是載流導體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串擾耦合到電路中的,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存在的,由于線路阻抗的不平衡,兩種干擾在傳輸中還會相互轉(zhuǎn)化,所以情況十分復雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后,差模分量的衰減要比共模大,這是因為線間阻抗與線-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向鄰近空間輻射,而差模則不會,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。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨環(huán)繞每根導線,得出單根導線的感應值,然后再環(huán)繞兩根導線(其中一根是地線),探測其感應情況。如感應值是增加的,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時的最大騷擾電平。也就是說,超過此電平時該裝置、設備或者系統(tǒng)就會出現(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,對某一裝置、設備或者系統(tǒng)而言,抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。