開關電源電磁兼容性問題研究

1 前言

開關電源因具有體積小、重量輕、效率高、工作可靠、可遠程監(jiān)控等優(yōu)點，而廣泛應用于工業(yè)、通訊、軍事、民用、航空等各個領域。

在很多場合，開關電源，特別是通信開關電源要有很強的抗電磁干擾能力，如對浪涌、電網(wǎng)電壓波動的適應能力，對靜電、電場、磁場及電磁波等的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及對設備供電的穩(wěn)定性。

一方面，因開關電源內部的功率開關管、整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器，是在高頻開關的方式下工作，其電壓電流波形多為方波。在高壓大電流的方波切換過程中，將產生嚴重的諧波電壓及電流。這些諧波電壓及電流，一方面通過電源輸入線或開關電源的輸出線傳出，對與電源在同一電網(wǎng)上供電的其它設備及電網(wǎng)產生干擾，使設備不能正常工作;另一方面，嚴重的諧波電壓電流在開關電源內部產生電磁干擾，從而造成開關電源內部工作的不穩(wěn)定，使電源的性能降低。還有部分電磁場通過開關電源機殼的縫隙，向周圍空間輻射，與通過電源線、直流輸出線產生的輻射電磁場，一起通過空間傳播的方式，對其它高頻設備及對電磁場比較敏感的設備造成干擾，引起其它設備工作異常。

因此，對開關電源要限制由負載線、電源線產生的傳導干擾，及由輻射傳播的電磁場干擾，使處于同一電磁環(huán)境中的設備均能夠正常工作，互不干擾[1][2]。

2 國內外電磁兼容性標準[1]

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

要徹底消除設備的電磁干擾及對外部一切電磁干擾信號是不可能的。只能通過系統(tǒng)地制定設備與設備之間允許產生的電磁干擾大小及抵抗電磁干擾的能力的標準，才能使電氣設備及系統(tǒng)間達到電磁兼容的要求。國內外大量的電磁兼容性標準，為系統(tǒng)內的設備相互達到電磁兼容性制訂了約束條件。

國際無線電干擾特別委員會(CISPR)是國際電工委員會(IEC)下屬的一個電磁兼容標準化組織，設六個分會。早在1934年就開展EMC標準的研究。其中第六分會(SCC)主要負責制定關于干擾測量接收機及測量方法的標準。CISPR16《無線電干擾和抗干擾度測量設備規(guī)范》對電磁兼容性測量接收機、輔助設備的性能以及校準方法給出了詳細的要求。CISPR17《無線電干擾濾波器及抑制元件的抑制特性測量》制訂了濾波器的測量方法。CISPR22《信息技術設備無線電干擾限值和測量方法》規(guī)定了信息技術設備在0.15MHz~1000MHz頻率范圍內產生的電磁干擾限值。CISPR24《信息技術設備抗擾度限值和測量方法》規(guī)定了信息技術設備對外部干擾信號的時域及頻域的抗干擾性能要求。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構成了信息技術設備包括通信開關電源設備的電磁兼容性測試內容及測試方法要求，是目前通信開關電源電磁兼容性設計的最基本要求。

IEC最近也出版了大量的基礎性電磁兼容性標準，其中最有代表性的是IEC61000系列標準。它規(guī)定電子電氣設備的雷擊、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、電壓瞬變及短時中斷、電壓起伏和閃爍、輻射電磁場、由射頻電磁場引起的傳導干擾抗擾度、傳導干擾及輻射干擾等的電磁兼容性要求。

另外，美國聯(lián)邦委員會制定的FCC15、德國電氣工程師協(xié)會制訂的VDE0871、2A1、VDE0871、2A2、VDE0878，都對通信設備的電磁兼容性提出了要求。

我國對電磁兼容性標準的研究比較晚，采取的最主要的辦法是引進、消化、吸收，洋為中用是國內電磁兼容性標準制訂的最主要方法。1998年，信息產業(yè)部根據(jù)CISPR22、IEC61000系列標準及ITU-T0.41標準，制定了YD/T983-1998《通信電源設備電磁兼容性限值及測量方法》，詳盡規(guī)定了通信電源設備包括通信開關電源的電磁兼容性的具體測試項目、要求及測試方法，為通信電源電磁兼容性的檢驗、達標并通過入網(wǎng)檢測明確了設計目標。