通信電源電磁兼容性分析與測試

1 引言

為保證通信設(shè)備穩(wěn)定可靠工作，電源在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的作用愈來愈重要。為此，國內(nèi)外通信電源研發(fā)和制造者作出了積極努力，各種通信電源不斷涌現(xiàn)，且趨向智能化，小型化、低功耗、高效率、長壽命，以滿足通信和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。近年來，國內(nèi)開始對通信電源的電磁兼容性提出一定要求，而歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已于90年代初期開始強(qiáng)制對電子產(chǎn)品及電氣設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性能檢測和改進(jìn)，以減少電磁環(huán)境污染，保證電子設(shè)備正?？煽窟\(yùn)轉(zhuǎn)，保護(hù)人類良好生態(tài)環(huán)境。我國于80年代中期開始建立軍用電磁兼容的測試手段，制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。隨著民用電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，為適應(yīng)國際市場要求，90年代我國民用電磁兼容檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。到目前已基本建立了能適應(yīng)國內(nèi)外需求，滿足不同行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的檢測手段，為提高我國電子產(chǎn)品電磁兼容性能奠定了良好基礎(chǔ)。通信電源作為通信電子產(chǎn)品的重要分支，其電磁兼容性能已引起國內(nèi)外同行廣泛關(guān)注，我國也制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通信電源廣泛用于通信網(wǎng)絡(luò)，為保證通信設(shè)備、廣播電視等系統(tǒng)可靠運(yùn)行，提高通信電源的電磁兼容性能勢在必行。

2 通信電源電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)及限值

我國通信電源執(zhí)行的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)基本參照了IEC61000系列、EN55022、EN50091-2：1996等國際和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

我國對通信電源電磁兼容執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有：

GB9254-1998“信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法”

YD/T983-1998“通信電源設(shè)備電磁兼容性限值及測量方法”

GB/T14745-93“信息技術(shù)設(shè)備不間斷電源通用技術(shù)條件”

說明：國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對高頻開關(guān)電源、電磁兼容性的抗擾度及傳導(dǎo)和輻射騷擾均給出了明確的技術(shù)要求和限制。對UPS不間斷電源，目前我國的國標(biāo)僅對小型UPS提出傳導(dǎo)和輻射騷擾電壓限值，抗擾度等級和判定準(zhǔn)則尚未明確規(guī)定。

近年來進(jìn)口的國外大、中型UPS不間斷電源在國外電磁兼容檢測機(jī)構(gòu)測試時執(zhí)行的是EN50091-2:1995歐洲標(biāo)準(zhǔn)，在我國新的國標(biāo)未制定之前，參照國際或歐洲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測是可行的，對大型(額定輸出電流大于400A)UPS輻射騷擾場強(qiáng)技術(shù)要求和限值，歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)正在做進(jìn)一步的研討修定，如提出采用30m距離法給定測量結(jié)果等，傳導(dǎo)騷擾的限值也正在考慮中。

測試中，UPS的工作狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：

(1)額定輸入電壓;

(2)普通操作模式;

(3)額定輸出功率的線性負(fù)載。

靜電放電抗擾度測試

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：IEC 801-2:1991

最低要求：3級

判定準(zhǔn)則：B類

射頻電磁場抗擾度測試

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：IEC 801-3:1984

最低要求：2級

判定準(zhǔn)則：A類

電快速瞬變脈沖群抗擾度測試

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：IEC 801-4:1988

最低要求：2級

判定準(zhǔn)則：A類

這項(xiàng)測試應(yīng)該在所有電源線和長度超過3m的電池連接線上進(jìn)行;對于I/O信號和控制信號電纜的測試電平要被2除。測試應(yīng)使用耦合鉗，最小持續(xù)時間為1分鐘。

浪涌(沖擊)抗擾度測試

正在考慮中(依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為IEC 801-5)

低頻信號抗擾度測試

工作中的UPS應(yīng)耐受電源線上的低頻信號傳導(dǎo)騷擾，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC1000-2-2，其詳細(xì)描述在標(biāo)準(zhǔn)的附錄D中。

3 通信電源電磁兼容問題分析

開關(guān)電源或UPS電源常出現(xiàn)電壓輸入端傳導(dǎo)騷擾電壓過大，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)限值要求。其原因通常是電源輸入端未加EMI濾波器，或?yàn)V波器性能不良，濾波頻段選擇不適當(dāng)以及電路布線不合理，分布參數(shù)產(chǎn)生影響等導(dǎo)致傳導(dǎo)騷擾電奪過大。若合理選擇品質(zhì)優(yōu)良的濾波器，陷波器以及精心布線，會顯著抑制電源輸入端的騷擾電壓。但應(yīng)特別注意所選元器件的指標(biāo)，尤其電感和電容器的過流、耐奪、絕緣性能，以避免降低電源輸出功率、絕緣耐奪性能。

開關(guān)電源輻射騷擾場強(qiáng)超過限值，通常是整流模內(nèi)部高頻開關(guān)部件，如高頻變壓器、控制器、晶振等屏蔽不良引起空間輻射。此外，機(jī)箱設(shè)計(jì)不合理，縫隙大、接觸導(dǎo)電不良，散熱孔與電磁波輻射波長相比過寬過大都會降低電源屏蔽性能。現(xiàn)代通信電源均采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)電源自動管理和遙控、遙信、遙測等功能。但微機(jī)控制器引起的輻射騷擾不容忽視，應(yīng)加以取舍或采取相應(yīng)措施。對于UPS電源輸出電壓端通常也應(yīng)加裝濾波器和鐵氧體磁環(huán)，以抑制輸出電壓端的射頻干擾。

新產(chǎn)品研發(fā)時應(yīng)特別注重電磁兼容指標(biāo)，請電磁兼容專家和對策工程師設(shè)計(jì)有關(guān)電路和結(jié)構(gòu)，并與電源工程師共同提出總體設(shè)計(jì)，避免后期整改所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。后期對產(chǎn)品電磁兼容性的整改成本會大大高于先期設(shè)計(jì)的投入。