電源電子設(shè)備的電磁兼容

電源電子設(shè)備的電磁兼容１引言隨著電子技技術(shù)的迅速發(fā)發(fā)展，現(xiàn)代的的電子設(shè)備已已廣泛地應(yīng)用用于人類生活活的各個(gè)領(lǐng)域域。當(dāng)前，電電子設(shè)備已處處于飛速發(fā)展展的時(shí)期，并并且這個(gè)發(fā)展展過程仍以日日益增長(zhǎng)的速速度持續(xù)著。電電子設(shè)備的廣廣泛應(yīng)用和發(fā)發(fā)展，必然導(dǎo)導(dǎo)致它們?cè)谄淦渲車臻g產(chǎn)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)場(chǎng)電平的不斷斷增加。也就就是說，電子子設(shè)備不可避避免地在電磁磁環(huán)境（EME）中工作。因因此，必須解解決電子設(shè)備備在電磁環(huán)境境中的適應(yīng)能能力。電磁兼兼容性（EMC）是一門關(guān)關(guān)于抗電磁干干擾（EMI）影響的科科學(xué)。目前，就就世界范圍來來說，電磁兼兼容性問題已已經(jīng)形成一門門新的學(xué)科。電電磁兼容的中中心課題是研研究控制和消消除電磁干擾擾，使電子設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)與與其它設(shè)備聯(lián)聯(lián)系在一起工工作時(shí)，不引引起設(shè)備或系系統(tǒng)的任何部部分的工作性性能的惡化或或降低。一個(gè)個(gè)設(shè)計(jì)理想的的電子設(shè)備或或系統(tǒng)應(yīng)該既既不輻射任何何不希望的能能量，又應(yīng)該該不受任何不不希望有的能能量的影響。２電磁干擾源的的分類各種形式的的電磁干擾是是影響電子設(shè)設(shè)備電磁兼容容性的主要因因素，因此，它它是電磁兼容容性設(shè)計(jì)中需需要研究的重重要內(nèi)容。2－1內(nèi)部干干擾內(nèi)部干擾是是指電子設(shè)備備內(nèi)部各元部部件之間的相相互干擾，包包括以下幾種種。（1）工作作電源通過線線路的分布電電容和絕緣電電阻產(chǎn)生漏電電造成的干擾擾；(與工作頻率率有關(guān))（2）信號(hào)號(hào)通過地線、電電源和傳輸導(dǎo)導(dǎo)線的阻抗互互相耦合，或或?qū)Ь€之間的的互感造成的的干擾；（3）設(shè)備備或系統(tǒng)內(nèi)部部某些元件發(fā)發(fā)熱，影響元元件本身或其其它元件的穩(wěn)穩(wěn)定性造成的的干擾；（4）大功功率和高電壓壓部件產(chǎn)生的的磁場(chǎng)、電場(chǎng)場(chǎng)通過耦合影影響其它部件件造成的干擾擾。2－2外部干干擾外部干擾是是指電子設(shè)備備或系統(tǒng)以外外的因素對(duì)線線路、設(shè)備或或系統(tǒng)的干擾擾，包括以下下幾種。（1）外部部的高電壓、電電源通過絕緣緣漏電而干擾擾電子線路、設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)；；（2）外部部大功率的設(shè)設(shè)備在空間產(chǎn)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁磁場(chǎng)，通過互互感耦合干擾擾電子線路、設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)；；（3）空間間電磁波對(duì)電電子線路或系系統(tǒng)產(chǎn)生的干干擾；（4）工作作環(huán)境溫度不不穩(wěn)定，引起起電子線路、設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部元器件參參數(shù)改變?cè)斐沙傻母蓴_；（5）由工工業(yè)電網(wǎng)供電電的設(shè)備和由由電網(wǎng)電壓通通過電源變壓壓器所產(chǎn)生的的干擾。３干擾的傳遞途途徑當(dāng)干擾源的的頻率較高、干干擾信號(hào)的波波長(zhǎng)又比被干干擾的對(duì)象結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸小，或或者干擾源與與被干擾者之之間的距離r>>λ／2π時(shí)，則干擾擾信號(hào)可以認(rèn)認(rèn)為是輻射場(chǎng)場(chǎng)，它以平面面電磁波形式式向外副射電電磁場(chǎng)能量進(jìn)進(jìn)入被干擾對(duì)對(duì)象的通路。（2）干擾擾信號(hào)以漏電電和耦合形式式，通過絕緣緣支承物等（包包括空氣）為為媒介，經(jīng)公公共阻抗的耦耦合進(jìn)入被干干擾的線路、設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)。如果干擾源源的頻率較低低，干擾信號(hào)號(hào)的波長(zhǎng)λ比被干擾對(duì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺尺寸長(zhǎng)，或者者干擾源與干干擾對(duì)象之間間的距離r<<λ／2π，則干擾源源可以認(rèn)為是是似穩(wěn)場(chǎng)，它它以感應(yīng)場(chǎng)形形式進(jìn)入被干干擾對(duì)象的通通路。（3）干擾擾信號(hào)可以通通過直接傳導(dǎo)導(dǎo)方式引入線線路、設(shè)備或或系統(tǒng)。４電磁兼容性設(shè)設(shè)計(jì)的基本原原理４－１接地接地是電子子設(shè)備的一個(gè)個(gè)很重要問題題。接地目的的有三個(gè)：（1）接地地使整個(gè)電路路系統(tǒng)中的所所有單元電路路都有一個(gè)公公共的參考零零電位，保證證電路系統(tǒng)能能穩(wěn)定地干作作。（2）防止止外界電磁場(chǎng)場(chǎng)的干擾。機(jī)機(jī)殼接地可以以使得由于靜靜電感應(yīng)而積積累在機(jī)殼上上的大量電荷荷通過大地泄泄放，否則這這些電荷形成成的高壓可能能引起設(shè)備內(nèi)內(nèi)部的火花放放電而造成干干擾。另外，對(duì)對(duì)于電路的屏屏蔽體，若選選擇合適的接接地，也可獲獲得良好的屏屏蔽效果。（3）保證證安全工作。當(dāng)當(dāng)發(fā)生直接雷雷電的電磁感感應(yīng)時(shí)，可避避免電子設(shè)備備的毀壞；當(dāng)當(dāng)工頻交流電電源的輸入電電壓因絕緣不不良或其它原原因直接與機(jī)機(jī)殼相通時(shí)，可可避免操作人人員的觸電事事故發(fā)生。此此外，很多醫(yī)醫(yī)療設(shè)備都與與病人的人體體直接相連，當(dāng)當(dāng)機(jī)殼帶有110V或220V電壓時(shí)，將將發(fā)生致命危危險(xiǎn)。因此，接地地是抑制噪聲聲防止干擾的的主要方法。接接地可以理解解為一個(gè)等電電位點(diǎn)或等電電位面，是電電路或系統(tǒng)的的基準(zhǔn)電位，但但不一定為大大地電位。為為了防止雷擊擊可能造成的的損壞和工作作人員的人身身安全，電子子設(shè)備的機(jī)殼殼和機(jī)房的金金屬構(gòu)件等，必必須與大地相相連接，而且且接地電阻一一般要很小，不不能超過規(guī)定定值。電路的接地地方式基本上上有三類，即即單點(diǎn)接地、多多點(diǎn)接地和混混合接地。單單點(diǎn)接地是指指在一個(gè)線路路中，只有一一個(gè)物理點(diǎn)被被定義為接地地參考點(diǎn)。其其它各個(gè)需要要接地的點(diǎn)都都直接接到這這一點(diǎn)上。多多點(diǎn)接地是指指某一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)中各個(gè)接地地點(diǎn)都直接接接到距它最近近的接地平面面上，以使接接地引線的長(zhǎng)長(zhǎng)度最短。接接地平面，可可以是設(shè)備的的底板，也可可以是貫通整整個(gè)系統(tǒng)的地地導(dǎo)線，在比比較大的系統(tǒng)統(tǒng)中，還可以以是設(shè)備的結(jié)結(jié)構(gòu)框架等等等?；旌辖拥氐厥菍⒛切┲恢恍韪哳l接地地點(diǎn)，利用旁旁路電容和接接地平面連接接起來。但應(yīng)應(yīng)盡量防止出出現(xiàn)旁路電容容和引線電感感構(gòu)成的諧振振現(xiàn)象。４－２屏面屏蔽就是對(duì)對(duì)兩個(gè)空間區(qū)區(qū)域之間進(jìn)行行金屬的隔離離，以控制電電場(chǎng)、磁場(chǎng)和和電磁波由一一個(gè)區(qū)域?qū)α砹硪粋€(gè)區(qū)域的的感應(yīng)和輻射射。具體講，就就是用屏蔽體體將元部件、電電路、組合件件、電纜或整整個(gè)系統(tǒng)的干干擾源包圍起起來，防止干干擾電磁場(chǎng)向向外擴(kuò)散；用用屏蔽體將接接收電路、設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)包包圍起來，防防止它們受到到外界電磁場(chǎng)場(chǎng)的影響。因?yàn)槠帘误w體對(duì)來自導(dǎo)線線、電纜、元元部件、電路路或系統(tǒng)等外外部的干擾電電磁波和內(nèi)部部電磁波均起起著吸收能量量（渦流損耗耗）、反射能能量（電磁波波在屏蔽體上上的界面反射射）和抵消能能量（電磁感感應(yīng)在屏蔽層層上產(chǎn)生反向向電磁場(chǎng)，可可抵消部分干干擾電磁波）的的作用，所以以屏蔽體具有有減弱干擾的的功能。屏蔽體材料料選擇的原則則是：（1）當(dāng)干干擾電磁場(chǎng)的的頻率較高時(shí)時(shí)，利用低電電阻率（高電電導(dǎo)率）的金金屬材料中產(chǎn)產(chǎn)生的渦流（P=I2R，電阻率越越低（電導(dǎo)率率越高），消消耗的功率越越大），形成成對(duì)外來電磁磁波的抵消作作用，從而達(dá)達(dá)到屏蔽的效效果。（2）當(dāng)干干擾電磁波的的頻率較低時(shí)時(shí)，要采用高高導(dǎo)磁率的材材料，從而使使磁力線限制制在屏蔽體內(nèi)內(nèi)部，防止擴(kuò)擴(kuò)散到屏蔽的的空間去。（3）在某某些場(chǎng)合下，如如果要求對(duì)高高頻和低頻電電磁場(chǎng)都具有有良好的屏蔽蔽效果時(shí)，往往往采用不同同的金屬材料料組成多層屏屏蔽體。４－３其它抑抑制干擾方法法（1）濾波波濾波是抑制制和防止干擾擾的一項(xiàng)重要要措施。濾波波器可以顯著著地減小傳導(dǎo)導(dǎo)干擾的電平平，因?yàn)楦蓴_擾頻譜成份不不等于有用信信號(hào)的頻率，濾濾波器對(duì)于這這些與有用信信號(hào)頻率不同同的成份有良良好的抑制能能力，從而起起到其它干擾擾抑制難以起起到的作用。所所以，采用濾濾波網(wǎng)絡(luò)無論論是抑制干擾擾源和消除干干擾耦合，或或是增強(qiáng)接收收設(shè)備的抗干干擾能力，都都是有力措施施。用阻容和和感容去耦網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能把電路路與電源隔離離開，消除電電路之間的耦耦合，并避免免干擾信號(hào)進(jìn)進(jìn)入電路。對(duì)對(duì)高頻電路可可采用兩個(gè)電電容器和一個(gè)個(gè)電感器（高高頻扼流圈）組組成的CLCMπ型濾波器。濾濾波器的種類類很多，選擇擇適當(dāng)?shù)臑V波波器能消除不不希望的耦合合。（2）正確確選用無源元元件實(shí)用的無源源元件并不是是“理想”的，其特性性與理想的特特性是有差異異的。實(shí)用的的元件本身可可能就是一個(gè)個(gè)干擾源，因因此正確選用用無源元件非非常重要。有有時(shí)也可以利利用元件具有有的特性進(jìn)行行抑制和防止止干擾。（3）電路路技術(shù)有時(shí)候采用用屏蔽后仍不不能滿足抑制制和防止干擾擾的要求，可可以結(jié)合屏蔽蔽，采取平衡衡措施等電路路技術(shù)。平衡衡電路是指雙雙線電路中的的兩根導(dǎo)線與與連接到這兩兩根導(dǎo)線的所所有電路，對(duì)對(duì)地或?qū)ζ渌鼘?dǎo)線都具有有相同的阻抗抗。其目的在在于使兩根導(dǎo)導(dǎo)線所檢拾到到的干擾信號(hào)號(hào)相等。這時(shí)時(shí)的干擾噪聲聲是一個(gè)共態(tài)態(tài)信號(hào)，可在在負(fù)載上自行行消失。另外外，還可采用用其它一些電電路技術(shù)，例例如接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，整形電路路，積分電路路和選通電路路等等?？傊捎秒娐仿芳夹g(shù)也是抑抑制和防止干干擾的重要措措施。5電磁兼容性性問題的規(guī)范范和標(biāo)準(zhǔn)干擾特別委委員會(huì)（CISPR），主要研研究無線電系系統(tǒng)中干擾噪噪聲的測(cè)量。1976年，CISPR開始制訂電電磁干擾的EMI標(biāo)準(zhǔn)。1900年10月在幾經(jīng)修修訂基礎(chǔ)上公公布再版標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，隨后該委委員會(huì)還與國國際無線通信信資詢委員會(huì)會(huì)一起審議，為為電子產(chǎn)品電電磁兼容性的的檢測(cè)制訂數(shù)數(shù)據(jù)要求及具具體方法。制制訂了以信息息技術(shù)裝置噪噪聲為對(duì)象的的“工業(yè)、科學(xué)學(xué)及醫(yī)療用無無線電儀器的的干擾特性允允許值及其測(cè)測(cè)量方法”（標(biāo)準(zhǔn)11號(hào)）；“車輛、機(jī)動(dòng)動(dòng)船和火花點(diǎn)點(diǎn)火發(fā)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝置無線電電干擾特性的的測(cè)量方法及及允許值”（標(biāo)準(zhǔn)12號(hào)）；“無線電和電電視接收機(jī)的的無線電干擾擾特性的測(cè)量量方法及允許許值”（標(biāo)準(zhǔn)13號(hào)）等。直直至1992年中期，國國際EMI標(biāo)準(zhǔn)才最終終完善起來。CISPR推薦的容限限已為世界上上許多國家所所采納，并作作為其國家條條例的基礎(chǔ)。無線電發(fā)射射機(jī)功率電平平是影響周圍圍無線電電子子設(shè)備，產(chǎn)生生干擾電平的的一個(gè)重要因因素。因此無無線電發(fā)射機(jī)機(jī)功率電平應(yīng)應(yīng)該受到限制制。例如，根根據(jù)無線電通通信咨詢委員員會(huì)357-1號(hào)建議，在在衛(wèi)星通信系系統(tǒng)和地面微微波中繼通信信線路共同使使用的（5800～8100MMHz）頻段上，當(dāng)當(dāng)給到天線上上的功率不超超過13dBW時(shí)，應(yīng)該限限制微波中繼繼通信線路的的發(fā)射機(jī)有效效輻射功率（即即發(fā)射機(jī)功率率和天線增益益的乘積）數(shù)數(shù)值為55dBW。建議同時(shí)時(shí)限制衛(wèi)星通通信的地面站站的功率及通通信衛(wèi)星輻射射功率通量密密度。許多其其它的無線電電業(yè)務(wù)，例如如業(yè)余無線電電愛好者的，移移動(dòng)通信系統(tǒng)統(tǒng)等的發(fā)射機(jī)機(jī)功率的最大大值也應(yīng)該受受到限制。頻率規(guī)劃在在全國和全世世界范圍內(nèi)已已被廣泛采用用，是提高射射頻資源利用用率的一種途途徑，也是保保證無線電電電子設(shè)備電磁磁兼容性的重重要措施之一一。因此應(yīng)嚴(yán)格按照照國際協(xié)議（無無線電頻率分分配表）和全全國文件，實(shí)實(shí)行國家、地地區(qū)的頻帶劃劃分和業(yè)務(wù)之之間的頻帶分分配。根據(jù)頻頻率—空間分配的的原理進(jìn)行無無線頻道分配配。頻率規(guī)劃劃必須保證每每個(gè)無線電電電子設(shè)備干擾擾電平最小，或或消除干擾，由由國家無線電電管理委員會(huì)會(huì)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)。近年來，我我國許多部門門都在開展電電磁兼容性的的試驗(yàn)研究和和有關(guān)技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的制定工工作，制定了了一系列標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和規(guī)范。例例如，國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB39007-83為工業(yè)無線線電干擾基本本測(cè)量方法；；GB48224.1-884為工業(yè)、科科學(xué)和醫(yī)療射射頻設(shè)備無線線電干擾允許許值；GB62779-86為車輛、機(jī)機(jī)動(dòng)船和火花花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置無無線電特性測(cè)測(cè)量方法及允允許值等。國國家無線電管管理委員會(huì)對(duì)對(duì)工、科、醫(yī)醫(yī)等電子設(shè)備備的使用頻率率、帶寬和最最大輻射場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)都作出了具具體規(guī)定。這這對(duì)保證電子子設(shè)備的正常常工作和人民民的正常生活活以及促進(jìn)現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)術(shù)更迅速發(fā)展展，都起了重重要的作用。6一些典型電電磁兼容性問問題的解決由于電子技技術(shù)在各行各各業(yè)中的廣泛泛應(yīng)用，在人人類活動(dòng)的空空間無處不充充斥著電磁波波，因此，電電子設(shè)備不解解決電磁波干干擾問題，就就不能兼容工工作。在實(shí)際際應(yīng)用中，人人們?cè)谘芯靠箍垢蓴_技術(shù)方方面也積累了了大量的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，不斷地研研究出許多實(shí)實(shí)用的方法來來消除電磁干干擾。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)汽汽車工作時(shí)，電電磁干擾相當(dāng)當(dāng)突出，嚴(yán)重重時(shí)會(huì)損壞電電子元器件。因因此，汽車電電子設(shè)備的電電磁環(huán)境最為為惡劣，汽車車電子設(shè)備的的電磁兼容性性問題也特別別受到人們的的重視。汽車車點(diǎn)火所產(chǎn)生生的高頻輻射射最為突出。日日本和美國等等先進(jìn)國家的的環(huán)保部門為為防止汽車電電氣噪聲對(duì)環(huán)環(huán)境的污染，規(guī)規(guī)定只能使用用帶阻尼（如如碳芯）的屏屏蔽線作為點(diǎn)點(diǎn)火線，實(shí)踐踐表明這是很很有效的措施施。為了解決微微電技術(shù)，尤尤其是計(jì)算機(jī)機(jī)在汽車上的的應(yīng)用和推廣廣，根據(jù)需要要和實(shí)際要求求，可以設(shè)計(jì)計(jì)出效果良好好的濾波電路路，置于前級(jí)級(jí)可使大多數(shù)數(shù)因傳導(dǎo)而進(jìn)進(jìn)入系統(tǒng)的干干擾噪聲消除除在電路系統(tǒng)統(tǒng)的入口處；；可以設(shè)置隔隔離電路，如如變壓器隔離離和光電隔離離等解決通過過電源線、信信號(hào)線和地線線進(jìn)入電路的的傳導(dǎo)干擾，同同時(shí)阻止因公公共阻抗、長(zhǎng)長(zhǎng)線傳輸而引引起的干擾；；也可以設(shè)置置能量吸收回回路，從而減減少電路、器器件吸收的噪噪聲能量；或或通過選擇元元器件和合理理安排電路系系統(tǒng)，使干擾擾的影響減小小。微機(jī)設(shè)備的的軟件抗干擾擾主要是穩(wěn)定定內(nèi)存數(shù)據(jù)和和保證程序指指針。微機(jī)是是一個(gè)可編程程控制裝置，軟軟件可以支持持和加強(qiáng)硬件件的抗干擾能能力。如果微微機(jī)系統(tǒng)中隨隨機(jī)內(nèi)存RAM主要用于測(cè)測(cè)量和控制時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的暫時(shí)時(shí)存放，內(nèi)存存空間較小，對(duì)對(duì)存放的數(shù)據(jù)據(jù)而言，若將將采集到的幾幾組數(shù)據(jù)求平平均值作為采采樣結(jié)果，可可避免在采集集時(shí)因干擾而而破壞了數(shù)據(jù)據(jù)的真實(shí)性；；如果存放在在隨機(jī)內(nèi)存中中的數(shù)據(jù)因干干擾而丟失或或者數(shù)據(jù)發(fā)生生變化，可以以在隨機(jī)內(nèi)存存區(qū)設(shè)置檢驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)志；為了了減少干擾對(duì)對(duì)隨機(jī)內(nèi)存區(qū)區(qū)的破壞，可可在隨機(jī)存儲(chǔ)儲(chǔ)器芯片的寫寫信號(hào)線上加加觸發(fā)裝置，只只有在CPU寫數(shù)據(jù)時(shí)才才發(fā)。軟件抗抗干擾的措施施也很多，如如數(shù)字濾波程程序、抗窄脈脈沖的延時(shí)程程序、邏輯狀狀態(tài)的真?zhèn)闻信袆e等。有時(shí)時(shí)候，必須采采用軟件和硬硬件相結(jié)合的的辦法才能抑抑制干擾，常常用的辦法是是設(shè)置一個(gè)定定時(shí)器，從而而保護(hù)程序正正常運(yùn)行。近年來，電電子儀器向著著“輕、薄、短短、小”和多功能、高高性能及成本本低方向發(fā)展展。塑料機(jī)箱箱、塑料部件件或面板廣泛泛地應(yīng)用于電電子儀器上，于于是外界電磁磁波很容易穿穿透外殼或面面板，對(duì)儀器器的正常工作作產(chǎn)生有害的的干擾，而儀儀器所產(chǎn)生的的電磁波，也也非常容易輻輻射到周圍空空間，影響其其它電子儀器器的正常工作作。為了使這這種電子儀器器能滿足電磁磁兼容性要求求，人們?cè)趯?shí)實(shí)踐中，研究究出塑料金屬屬化處理的工工藝方法，如如濺射鍍鋅、真真空鍍（AL）、電鍍或或化學(xué)鍍銅、粘粘貼金屬箔（Cu或AL）和涂覆導(dǎo)導(dǎo)電涂料等。經(jīng)經(jīng)過金屬化處處理之后，使使完全絕緣的的塑料表面或或塑料本身（導(dǎo)導(dǎo)電塑料）具具有金屬那樣樣反射（如手手機(jī)）。吸收收、傳導(dǎo)和衰衰減電磁波的的特性，從而而起到