基于開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)探討

　　摘要：

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備同時(shí)也朝著功能集成化，體積小型化方向發(fā)展，這給我們帶來(lái)諸多的便利，但是各種電子設(shè)備之間的電磁耦合也成了工程師們面對(duì)的主要問(wèn)題。電子環(huán)境污染的危害性不亞于傳統(tǒng)的環(huán)境污染。而電磁污染作為環(huán)境污染的一部分也被提上了議程。本文簡(jiǎn)單介紹了一種圍繞電源本身在進(jìn)行整機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)所需要注意的技術(shù)問(wèn)題以及設(shè)計(jì)的思路方法。

　　0引言：

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備同時(shí)也朝著功能集成化，體積小型化方向發(fā)展，這給我們帶來(lái)諸多的便利，但是各種電子設(shè)備之間的電磁耦合也成了工程師們面對(duì)的主要問(wèn)題。電子環(huán)境污染的危害性不亞于傳統(tǒng)的環(huán)境污染。而電磁污染作為環(huán)境污染的一部分也被提上了議程。電子設(shè)備在正常工作時(shí)候，會(huì)承受各種電磁干擾，包括自身內(nèi)部器件的相互干擾，以及周圍其他電子設(shè)備的干擾，同時(shí)會(huì)對(duì)周圍其他的電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。電子設(shè)備在不同應(yīng)用環(huán)境中(家用、工控、電力)要求差異性非常大，這方面可以參考通用標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61000-6系列或者對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的行業(yè)要求。

　　這種電磁干擾在傳輸途徑方面主要是包括兩個(gè)方面：一是沿著線束進(jìn)行傳輸，這方面主要包括沿著電源端口進(jìn)行傳輸以及信號(hào)端口進(jìn)行傳輸;另一方面主要是沿著空間進(jìn)行傳輸。

　　1電磁干擾：

　　電源在它的應(yīng)用環(huán)境中必須符合對(duì)應(yīng)的最低發(fā)射能量要求，否則就會(huì)對(duì)周圍環(huán)境的設(shè)備產(chǎn)生干擾，標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61000-6按照通用類型的要求，分為工業(yè)環(huán)境設(shè)備要求和住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)環(huán)境的發(fā)射要求;對(duì)于電源這種通用類產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)初期電磁干擾定位除非是特別的型號(hào)，否則都會(huì)按照IEC/EN61000-6-3或者IEC/EN61000-6-4執(zhí)行設(shè)計(jì)。

　　隨著電源的體積不斷的小型化，功率密度不斷的增加，對(duì)于電源本身的電磁干擾設(shè)計(jì)難度不斷的加大，MORNSUN目前市場(chǎng)上所有的AC-DC不僅內(nèi)置了濾波器，同時(shí)在變壓器屏蔽方面、功率器件噪聲吸收方面都投入了大量的設(shè)計(jì)成本，滿足承諾的指標(biāo)要求;R2代小功率DC-DC產(chǎn)品全部采用六面屏蔽結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足行業(yè)EN55022/CISPR 22、EN55011/CISPR 11的CLASS A要求，符合基礎(chǔ)性行業(yè)的等級(jí)要求。

　　雖然電源自身電磁干擾方面投入了很大的設(shè)計(jì)成本，也符合承諾的各項(xiàng)指標(biāo)要求，但是電源在市場(chǎng)應(yīng)用方面還是難免出現(xiàn)電磁干擾超標(biāo)的問(wèn)題;此時(shí)，很多的設(shè)計(jì)工程師都會(huì)認(rèn)為問(wèn)題的根源在于電源，這方面的認(rèn)識(shí)其實(shí)是有誤區(qū)的，因?yàn)殡姶鸥蓴_傳導(dǎo)騷擾測(cè)試項(xiàng)目，主要是針對(duì)電源端口的，那么電源端口就成了他的傳輸路逕，所有的電磁干擾都會(huì)經(jīng)過(guò)電源端口到達(dá)被測(cè)設(shè)備，但是測(cè)試設(shè)備測(cè)試到的電磁干擾除了來(lái)自電源本身外，主要的部分還包括整機(jī)中的其他部分產(chǎn)生的電磁干擾，以及設(shè)備內(nèi)部寄生參數(shù)的諧振產(chǎn)生的電磁干擾，這一類電磁干擾會(huì)通過(guò)電源端口耦合到測(cè)試設(shè)備，電源內(nèi)部的濾波器是無(wú)法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)這部分電磁干擾進(jìn)行濾波，電源應(yīng)用環(huán)境千差萬(wàn)別，所有電源設(shè)計(jì)濾波器部分都是以解決自身的干擾為首要考慮條件的同時(shí)，濾波器衰減特性及頻譜特性盡量會(huì)預(yù)留最大的余量，但不可能兼容所有應(yīng)用場(chǎng)合;那么這就要求我們的整機(jī)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電源前端時(shí)候，一定要按照電源廠家推薦的應(yīng)用電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如：LH15產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)EMI超標(biāo)問(wèn)題(見(jiàn)下圖)。

　　上圖為MORNSUN電源LH15-10B05傳導(dǎo)騷擾測(cè)試結(jié)果，此結(jié)果符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求，而且余量非常充分。

　　上圖為MORNSUN電源LH15-10B05的電源應(yīng)用到某品牌產(chǎn)品上面后，整機(jī)測(cè)試傳導(dǎo)騷擾結(jié)果，此結(jié)果無(wú)法符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求，甚至連CLASS A都無(wú)法滿足要求，更不用說(shuō)設(shè)計(jì)余量。

　　所以電源即使內(nèi)部電磁干擾設(shè)計(jì)等級(jí)再高，在應(yīng)用過(guò)程中一定要留應(yīng)用部分，具體參數(shù)可參考具體產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的規(guī)格書。MORNSUN的電源產(chǎn)品在規(guī)格書中都會(huì)有應(yīng)用電路這一欄，會(huì)將在應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)，描述的非常詳細(xì)。

　　2電磁抗擾度：

　　電源除了要符合上面提到電磁干擾要求外，還必須符合對(duì)應(yīng)應(yīng)用環(huán)境的抗擾度要求，如果無(wú)法滿足此環(huán)境的最低要求，那么就會(huì)受到周圍其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾的影響，產(chǎn)生損壞、輸出不穩(wěn)定等異常現(xiàn)象，最終影響整機(jī)的正常工作。

　　對(duì)于電源這種通用類產(chǎn)品，并沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)要求抗擾度性能達(dá)到一定的等級(jí)，在應(yīng)用到具體的行業(yè)時(shí)候參考行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn);但是在設(shè)計(jì)初期，并沒(méi)有定位具體的行業(yè)，只能參考通用類標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61000-6的具體要求，標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61000-6-1/2分為工業(yè)環(huán)境設(shè)備抗擾度要求和住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)環(huán)境的抗擾度要求。MORNSUN電源AC-DC部分都是按照工業(yè)類型產(chǎn)品最嚴(yán)格的等級(jí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)保證了設(shè)計(jì)的余量非常充分，目前此類型電源承諾四級(jí)指標(biāo)2KV(差摸)/4KV(共模)的防護(hù)能力的產(chǎn)品，內(nèi)部設(shè)計(jì)的端口防護(hù)壓敏電阻都用的是14D的規(guī)格(見(jiàn)下圖)