交流穩(wěn)壓電源的電磁兼容

當前，隨著科學技術的發(fā)展，技術含量高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的電工、電子產(chǎn)品得到日益廣泛應用。而電磁干擾致使電工、電子產(chǎn)品的性能下降，無法工作的現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生，嚴重的可造成質(zhì)量事故和設備損壞以及其它損失。并且這個發(fā)展過程仍以日益增長的速度持續(xù)著。交流穩(wěn)壓電源的廣泛應用和發(fā)展，必然導致它們在其周圍空間產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加。也就是說，交流穩(wěn)壓電源不可避免地在電磁環(huán)境（EME）中工作。
因此，必須解決交流穩(wěn)壓電源在電磁環(huán)境中的適應能力。電磁兼容性（EMC）是一門關于抗電磁干擾（EMI）影響的科學。目前，就世界范圍來說，電磁兼容性問題已經(jīng)形成一門新的學科。電磁兼容的中心課題是研究控制和消除電磁干擾，使交流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)與其它設備聯(lián)系在一起工作時，不引起設備或系統(tǒng)的任何部分的工作性能的惡化或降低。一個設計理想的電子設備或系統(tǒng)應該既不輻射任何不希望的能量，又應該不受任何不希望有的能量的影響。
1 電磁干擾源
電磁干擾是影響交流穩(wěn)壓電源電磁兼容性的主要因素，它是電磁兼容性設計中需要研究的主要內(nèi)容。
1.1內(nèi)部干擾
內(nèi)部干擾是指交流穩(wěn)壓電源內(nèi)部各元部件之間的相互干擾。首先應使交流穩(wěn)壓電源設備內(nèi)部的電路互相不產(chǎn)生干擾。由于工作頻率比較高，數(shù)字電路和模擬電路混合設計的場合愈來愈多，大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其它部件造成干擾；設備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身或其它元件的穩(wěn)定性造成干擾。交流穩(wěn)壓電源產(chǎn)生的電磁干擾強度低于特定的極限值，這對于計算機設備十分重要。計算機設備中的脈沖電流會干擾周圍的設備，特別是無線電設備，如不采取有效的抑制輻射措施，計算機會嚴重影響系統(tǒng)的正常工作。要使設備對外界的電磁干擾有一定的抵抗能力，就必須提高設備在環(huán)境中承受周圍電磁干擾的能力，具備良好的電磁兼容效能穩(wěn)定性。
1.2外部干擾
外部干擾是指交流穩(wěn)壓電源外部因素對線路、設備的干擾。
外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統(tǒng)；外部大功率的設備在空間產(chǎn)生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統(tǒng)；空間電磁波對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾；工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變造成的干擾；由工業(yè)電網(wǎng)供電的設備和由電網(wǎng)電壓通過電源變壓器所產(chǎn)生的干擾。
2 電磁兼容性研究
2.1接地
接地目的有3個：
（1）接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定工作。
（2）防止外界電磁場的干擾。機殼接地可以使得由于靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。
（3）保證安全工作。

當發(fā)生直接雷電的電磁感應時，可避免電子設備的毀壞；當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機殼相通時，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。此外，很多醫(yī)療設備都與病人的人體直接相連，當機殼帶有110V或220V電壓時，將發(fā)生致命危險。
因此，接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。接地可以理解為一個等電位點或等電位面，是電路或系統(tǒng)的基準電位，但不一定為大地電位。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全，電子設備的機殼和機房的金屬構(gòu)件等必須與大地相連接，而且接地電阻一般要很小，不能超過規(guī)定值。
接地問題處理辦法：合理“接地”是減少“地”噪聲干擾的重要措施，必須予以特別注意。通常不管電源是誰供給，將地線匯集到公共點，然后和系統(tǒng)的公共端接在一起，所有電源1的負載都回到電源1公共端，所有的電源2負載都回到電源2的公共端，最后用一條粗導線將公共端連在一起。在多電源系統(tǒng)中，可能需要進行判斷性試驗，確定地線接法，以達到最佳的解決方案。
2.2 屏蔽
屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。
因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。
3 其它抑制干擾方法
（1）濾波
濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電平，因為干擾頻譜成份不同于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網(wǎng)絡無論是抑制干擾源和消除干擾耦合，或是增強接收設備的抗干擾能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡能把電路與電源隔離開，消除電路之間的耦合，并避免干擾信號進入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。
（2）正確選用無源元件
實用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。
（3）電路技術
有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結(jié)合屏蔽，采取平衡措施等電路技術。

平衡電路是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或?qū)ζ渌鼘Ь€都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導線所檢拾到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態(tài)信號，可在負載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術，例如接點網(wǎng)絡，整形電路，積分電路和選通電路等等?？傊?，采用電路技術也是抑制和防止干擾的重要措施。
（4）塑料金屬化處理
近年來，交流穩(wěn)壓電源及電子儀器向著“輕、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向發(fā)展。塑料機箱、塑料部件或面板廣泛地應用于交流穩(wěn)壓電源上，于是外界電磁波很容易穿透外殼或面板，對儀器的正常工作產(chǎn)生有害的干擾，而儀器所產(chǎn)生的電磁波，也非常容易輻射到周圍空間，影響其它電子儀器的正常工作。為了使這種電子儀器能滿足電磁兼容性要求，人們在實踐中，研究出塑料金屬化處理的工藝方法，如濺射鍍鋅、真空鍍（Al）、電鍍或化學鍍銅、粘貼金屬箔（Cu或Al）和涂覆導電涂料等。
經(jīng)過金屬化處理之后，使完全絕緣的塑料表面或塑料本身（導電塑料）具有金屬那樣反射、吸收、傳導和衰減電磁波的特性，從而起到屏蔽電磁波干擾的作用。實際應用中，采用導電涂料作屏蔽涂層，性能優(yōu)良而且價格適宜。在需要屏蔽的地方，做成一個封閉的導電殼體并接地，把內(nèi)外兩種不同的電磁波隔離開。實踐表明，若屏蔽材料能達到30～40dB以上衰減量的屏蔽效果時，就是實用、可行的。
（5）其他抑制措施
由于電子技術應用廣泛，而且各種干擾設備的輻射很復雜，要完全消除電磁干擾是不可能的。但是，根據(jù)電磁兼容性原理，可以采取許多技術措施減小電磁干擾，使電磁干擾控制到一定范圍內(nèi)，從而保證系統(tǒng)或設備的兼容性，例如，通信系統(tǒng)最初設計時，就應該嚴格進行現(xiàn)場電波測試，有針對性地選擇頻率及極化方式，避開雷達、移動通信等雜波干擾；高壓線選擇路徑時，應盡量繞開無線電臺（站）或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽；接收設備與工業(yè)干擾源設備適當配置，使接收設備與各種工業(yè)干擾源離開一定距離；在微波通信電路設計中，為了減少干擾，可采用天線高低站方式調(diào)整微波電路反射點，并利用山頭阻擋反射波，使之不能對直射波形成干擾。另外，微波鐵塔是獨立的高大建筑物，應采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。
4 總結(jié)
保證設備的電磁兼容性是一項復雜的技術任務，對于這個問題不存在萬能的解決方法。電磁兼容技術涉及面很廣，電磁兼容性領域也正在發(fā)展，重要的是掌握有關電磁兼容的基本原理，認真分析和試驗，就能選擇合適的解決問題方法。