開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性問(wèn)題研究

1 前言

開(kāi)關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、工作可靠、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通訊、軍事、民用、航空等各個(gè)領(lǐng)域。

在很多場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)電源，特別是通信開(kāi)關(guān)電源要有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，如對(duì)浪涌、電網(wǎng)電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力，對(duì)靜電、電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁波等的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及對(duì)設(shè)備供電的穩(wěn)定性。

一方面，因開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)管、整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器，是在高頻開(kāi)關(guān)的方式下工作，其電壓電流波形多為方波。在高壓大電流的方波切換過(guò)程中，將產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電壓及電流。這些諧波電壓及電流，一方面通過(guò)電源輸入線或開(kāi)關(guān)電源的輸出線傳出，對(duì)與電源在同一電網(wǎng)上供電的其它設(shè)備及電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，使設(shè)備不能正常工作;另一方面，嚴(yán)重的諧波電壓電流在開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾，從而造成開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源的性能降低。還有部分電磁場(chǎng)通過(guò)開(kāi)關(guān)電源機(jī)殼的縫隙，向周?chē)臻g輻射，與通過(guò)電源線、直流輸出線產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)，一起通過(guò)空間傳播的方式，對(duì)其它高頻設(shè)備及對(duì)電磁場(chǎng)比較敏感的設(shè)備造成干擾，引起其它設(shè)備工作異常。

因此，對(duì)開(kāi)關(guān)電源要限制由負(fù)載線、電源線產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾，及由輻射傳播的電磁場(chǎng)干擾，使處于同一電磁環(huán)境中的設(shè)備均能夠正常工作，互不干擾[1][2]。

2 國(guó)內(nèi)外電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)[1]

電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何設(shè)備構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。

要徹底消除設(shè)備的電磁干擾及對(duì)外部一切電磁干擾信號(hào)是不可能的。只能通過(guò)系統(tǒng)地制定設(shè)備與設(shè)備之間允許產(chǎn)生的電磁干擾大小及抵抗電磁干擾的能力的標(biāo)準(zhǔn)，才能使電氣設(shè)備及系統(tǒng)間達(dá)到電磁兼容的要求。國(guó)內(nèi)外大量的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，為系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備相互達(dá)到電磁兼容性制訂了約束條件。

國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)下屬的一個(gè)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化組織，設(shè)六個(gè)分會(huì)。早在1934年就開(kāi)展EMC標(biāo)準(zhǔn)的研究。其中第六分會(huì)(SCC)主要負(fù)責(zé)制定關(guān)于干擾測(cè)量接收機(jī)及測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)。CISPR16《無(wú)線電干擾和抗干擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范》對(duì)電磁兼容性測(cè)量接收機(jī)、輔助設(shè)備的性能以及校準(zhǔn)方法給出了詳細(xì)的要求。CISPR17《無(wú)線電干擾濾波器及抑制元件的抑制特性測(cè)量》制訂了濾波器的測(cè)量方法。CISPR22《信息技術(shù)設(shè)備無(wú)線電干擾限值和測(cè)量方法》規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備在0.15MHz~1000MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的電磁干擾限值。CISPR24《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測(cè)量方法》規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備對(duì)外部干擾信號(hào)的時(shí)域及頻域的抗干擾性能要求。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構(gòu)成了信息技術(shù)設(shè)備包括通信開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的電磁兼容性測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試方法要求，是目前通信開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性設(shè)計(jì)的最基本要求。

IEC最近也出版了大量的基礎(chǔ)性電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，其中最有代表性的是IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)定電子電氣設(shè)備的雷擊、浪涌(SURGE)、靜電放電(ESD)、電快速瞬變脈沖群(EFT)、電流諧波、電壓跌落、電壓瞬變及短時(shí)中斷、電壓起伏和閃爍、輻射電磁場(chǎng)、由射頻電磁場(chǎng)引起的傳導(dǎo)干擾抗擾度、傳導(dǎo)干擾及輻射干擾等的電磁兼容性要求。

另外，美國(guó)聯(lián)邦委員會(huì)制定的FCC15、德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)制訂的VDE0871、2A1、VDE0871、2A2、VDE0878，都對(duì)通信設(shè)備的電磁兼容性提出了要求。

我國(guó)對(duì)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的研究比較晚，采取的最主要的辦法是引進(jìn)、消化、吸收，洋為中用是國(guó)內(nèi)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)制訂的最主要方法。1998年，信息產(chǎn)業(yè)部根據(jù)CISPR22、IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)及ITU-T0.41標(biāo)準(zhǔn)，制定了YD/T983-1998《通信電源設(shè)備電磁兼容性限值及測(cè)量方法》，詳盡規(guī)定了通信電源設(shè)備包括通信開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性的具體測(cè)試項(xiàng)目、要求及測(cè)試方法，為通信電源電磁兼容性的檢驗(yàn)、達(dá)標(biāo)并通過(guò)入網(wǎng)檢測(cè)明確了設(shè)計(jì)目標(biāo)。