开关电源电磁干扰抑制技术

开关电源电磁干扰抑制技术（精选11篇）

开关电源电磁干扰抑制技术 篇1

开关电源电磁干扰抑制技术

0 引言

随着现代电子技术和功率器件的发展，开关电源以其体积小，重量轻，高性能，高可靠性等特点被广泛应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域，为人们的生产生活和社会的建设提供了很大帮助。但是，随着现代电子技术的快速发展，电子电气设备的广泛应用，处于同一工作环境的各种电子、电气设备的距离越来越近，电子电路工作的外部环境进一步恶化。由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率，导致开关电源产生较强的电磁干扰。电磁干扰信号不仅对电网造成污染，还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，造成电磁污染，制约着人们的生产和生活。国内在20世纪80一90年代，为了加强对当前国内电磁污染的治理，制定了一些与CISPR标准、IEC801等国际标准相对应的标准。自从2003年8月1日中国强制实施3C认证(china compulsory certification)工作以来，掀起了“电磁兼容热”，近距离的电磁干扰研究与控制愈来愈引起电子研究人员们的关注，当前已成为当前研究领域的一个新热点。本文将针对开关电源电磁干扰的产生机理系统地论述相关的抑制技术。

l 开关电源电磁干扰的抑制 形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而，抑制电磁干扰应从这三方面人手。抑制干扰源、消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射、提高受扰设备的抗扰能力，从而改善开关电源的电磁兼容性能的目的。1．1 采用滤波器抑制电磁干扰 滤波是抑制电磁干扰的重要方法，它能有效地抑制电网中的电磁干扰进入设备，还可以抑制设备内的电磁干扰进入电网。在开关电源输入和输出电路中安装开关电源滤波器，不但可以解决传导干扰问题，同时也是解决辐射干扰的重要武器。滤波抑制技术分为无源滤波和有源滤波2种方式。

1．1．1 无源滤波技术 无源滤波电路简单，成本低廉，工作性能可靠，是抑制电磁干扰的有效方式。无源滤波器由电感、电容、电阻元件组成，其直接作用是解决传导发射。开关电源中应用的无源滤波器的原理结构图如图1所示。

由于原电源电路中滤波电容容量大，整流电路中会产生脉冲尖峰电流，这个电流由非常多的高次谐波电流组成，对电网产生干扰；另外电路中开关管的导通或截止、变压器的初级线圈都会产生脉动电流。由于电流变化率很高，对周围电路会产生出不同频率的感应电流，其中包括差模和共模干扰信号，这些干扰信号可以通过2根电源线传导到电网其他线路和干扰其他的电子设备。图中差模滤波部分可以减少开关电源内部的差模干扰信号，又能大大衰减设备本身工作时产生的电磁干扰信号传向电网。又根据电磁感应定律，得E=Ldi／dt，其中：E为L两端的电压降；L为电感量；di／dt为电流变化率。显然要求电流变化率越小，则要求电感量就越大。脉冲电流回路通过电磁感应其他电路与大地或机壳组成的回路产生的干扰信号为共模信号；开关电源电路中开关管的集电极与其他电路之间产生很强的电场，电路会产生位移电流，而这个位移电流也属于共模干扰信号。图1中共模滤波器就是用来抑制共模干扰，使之受到衰减。1．1．2 有源滤波技术

有源滤波技术是抑制共模干扰的一种有效方法。该方法从噪声源出发而采取的措施(如图2所示)，其基本思想是设法从主回路中取出一个与电磁干扰信号大小相等、相位相反的补偿信号去平衡原来的干扰信号，以达到降低干扰水平的目的。如图2所示，利用晶体管的电流放大作用，通过把发射极的电流折合到基极，在基极回路来滤波。R1，C2组成的滤波器使基极纹波很小，这样射极的纹波也很小。由于C2的容量小于C3，减小了电容的体积。这种方式仅适合低压小功率电源的情况。另外，在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。滤波器的安装位置要恰当，安装方法要正确，才能对干扰起到预期的滤波作用。1．2 屏蔽技术和接地技术 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。屏蔽一般分为2种：一种是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响；另一种是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、磁场以及交变电磁场的影响。屏蔽技术分为对发出电磁波部位的屏蔽和受电磁波影响的元器件的屏蔽。在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，以使电磁波产生衰减。此外，为了抑制开关电源产生的辐射向外部发散，为了减少电磁干扰对其他电子设备的影响，应采取整体屏蔽。可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。然而在使用整体屏蔽时应充分考虑屏蔽材料的接缝、电线的输入／输出端子和电线的引出口等处的电磁泄露，且不易散热，结构成本大幅度增加等因素。为使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用，加强屏蔽效果，同时保障人身和设备的安全，应将系统与大地相连，即为接地技术。接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导电的通路设计。这一过程是至关重要的，将接地和屏蔽正确结合起来可以更好地解决电磁干扰问题，又可提高电子产品的抗干扰能力。1．3 PCB设计技术 为更好地抑制开关电源的电磁干扰，其印制电路板(PCB)的抗干扰技术尤为重要。为减少PCB的电磁辐射和PCB上电路间的串扰，要非常注意PCB布局、布线和接地。如减少辐射干扰是减小通路面积，减小干扰源和敏感电路的环路面积，采用静电屏蔽。而抑制电场与磁场的耦合，应尽量增大线间距离。在开关电源中接地是抑制干扰的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3种基本类型。地线设计应注意以下几点：交流电源地与直流电源地分开；功率地与弱电地分开；模拟电路与数字电路的电源地分开；尽量加粗地线。1．4 扩频调制技术 对于一个周期信号尤其是方波来说，其能量主要分布在基频信号和谐波分量中，谐波能量随频率的增加呈级数降低。由于n次谐波的带宽是基频带宽的n倍，通过扩频技术将谐波能量分布在一个更宽的频率范围上。由于基频和各次谐波能量减少，其发射强度也应该相应降低。要在开关电源中采用扩频时钟信号，需要对该电源开关脉冲控制电路输出的脉冲信号进行调制，形成扩频时钟(如图3所示)。与传统的方法相比，采用扩频技术优化开关电源EMI既高效又可靠，无需增加体积庞大的滤波器件和繁琐的屏蔽处理，也不会对电源的效率带来任何负面影响。

1．5 一次整流电路中加功率因数校正(PFC)网络 对于直流稳压电源，电网电压通过变压器降压后直接通过整流电路进行整流，所以整流过程中产生的谐波分量作为干扰直接影响交流电网的波形，使波形畸变，功率因数偏低。为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量，将功率因数校正(PFC)技术应用于开关电源中是非常必要的。PFC技术使得电流波形跟随电压波形，将电流波形校正成近似的正弦波，从而降低了电流谐波含量，改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性，提高了开关电源的功率因数。其中无源功率因数校正电路是利用电感和电容等元件组成滤波器，将输入电流波形进行移相和整形过程来实现提高功率因数的。而有源功率因数校正电路是依据控制电路强迫输入交流电流波形跟踪输入交流电压波形的原理来实现交流输入电流正弦化，并与交流输入电压同步。两种方法均使功率因数提高，后者效果更加明显，但电路复杂。结语 本文的设计方法正确，仿真结果正常，克服了传统方案中所存在的一些问题，使电磁干扰的抑制技术得到进一步优化。从开关电源电磁干扰产生的机理来看，有多种方式可抑制电磁干扰，除本文中分析的几种主要方法外，还可以采用光电隔离器、LSA系列浪涌吸收器、软开关技术等。抑制开关电源的电磁干扰，目的是使其能在各领域得到有效应用的同时，尽量减少电磁污染，实现了对电磁污染问题的有效治理。而在实际设计时，应全面考虑开关电源的各种电磁干扰，选用多种抑制电磁干扰的方法加以综合利用，使电磁干扰降到最低，从而提高电子产品的质量与可靠性。

开关电源电磁干扰抑制技术 篇2

1 开关电源电磁干扰的产生机理

根据噪声的干扰源的不同, 可以将开关电源的电磁干扰分为两大类, 它们分别是尖峰干扰和谐波干扰。如果根据按耦合通路来进行划分。则可以将电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰这两种。下面将根据噪声干扰源来对电磁干扰的产生机理进行详细分析。

1.1 二极管的反向恢复时间引起的干扰

在高频整流回路中, 当整流二极管进行正向导通时, 都会有比较大的正向电流通过, 如果这时受到反偏电压而被迫进行转向截止, 由于PN结中含有大量的载流子积累, 在载流子消散的这段时间里面, 电流会出现反向流动的情况, 这样非常容易造成载流子消失的反向恢复电流出现大幅下降的情况, 使电流变化发生很多的变化, 从而对开关电源造成很大的干扰。

1.2 开关管工作时产生的谐波干扰

在功率开关管正常工作过程中, 会有比较大的脉冲电流通过。正激型、推挽型以及桥式变换器的输入电流波形, 在阻性负载时与矩形波非常接近, 再加上其中含有大量的高次谐波分量, 在这样的情况下, 如果所选用的开关不是零电流、零电压的开关, 必定会受到很大的谐波干扰。除此之外, 在功率开关管的截止期间, 高频变压器绕组漏感所造成电流突变的情况也会带来一定的尖峰干扰。

1.3 交流输入回路产生的干扰

当无工频变压器开关电源输入端的整流管处于反向恢复时, 非常容易引起高频衰减振荡, 从而产生干扰。开关电源所产生的尖峰干扰能量以及谐波干扰能量, 一般情况下都是由开关电源的输入输出线路向外播出, 从而产生干扰, 这一类的干扰通常之为传导干扰。不仅如此, 谐波能量、寄生振荡能量也会通过输入输出线路传播出去, 进而导致空间电场和空间磁场的产生, 这一类型的干扰称为辐射干扰。

2 抑制电磁干扰的措施研究

要对开关电源的电磁干扰进行有效的抑制, 首先应该做的就是找出电源干扰的的来源、性质以及传递方式等相关内容, 并选择正确的方式去进行抑制。

2.1 消除干扰源“灭”干扰的方法

消除干扰源的方式是最为有效的一种抑制干扰措。例如:对大功率变压器所造成的大型工频干扰, 最有效的方式则是将大功率变压器移动出干扰附近范围或者是暂停止变压器的工作, 在也变可以轻松的消除因变压器造成的工频干扰。从根本上来说, 消除干扰源是最直接有效的方法, 但在实际过程中, 有许多干扰源是无法消除的例如:来自自然界的干扰、电台发出的射频干扰等。

2.2 通过“阻止”的方式来抑制干扰

干扰的传输方式主要有两张, 分别是“场”传输方式和“路”传输方式, 常见的“场”传输方式有电容性耦合、互感性耦合等, 而常见的“路”传输方式有共阻抗耦合、漏电流耦合等。对于“路”传输方式所造成的干扰, 可以通过采用提升绝缘性能的方法来进行抑制漏电流耦合;利用隔离变压器、光电耦合来对共模干扰进行有效的抑制;同时也可以通过滤波、选频、屏蔽等技术去进行干扰的抑制工作。而对于“场“传输所产生的干扰通常是利用屏蔽或者接地的方法进行解决。

2.3 屏蔽技术抑制干扰

使用屏蔽技术进行开关电源的电磁干扰是一种非常有效的手段, 科学合理的使用屏蔽技术不仅可以抑制干扰源对电子系统所造成的影响, 还可以阻断干扰源进入到电子系统内部。通常所用来进行抑制电磁干扰的屏蔽技术有两种, 分别是静电屏蔽和电磁屏蔽。

第一, 静电屏蔽。静电屏蔽主要利用的是处于静电平衡状态下, 并且接地的屏蔽盒内如果其中没有净电荷, 外电场在屏蔽盒上产生的电荷通过接地线进入大地, 屏蔽盒内任何一点处的电场为零这一原理来进行抑制。所以, 置于屏蔽盒内的接收电路是不会被外界电场所造成影响的。同理, 当屏蔽盒内存在着一定的电荷, 在屏蔽盒的内外侧便会出现相反的电荷, 如果屏蔽盒接地, 则可以有效的进行中和。第二, 电磁屏蔽。要达到电磁屏蔽的效果, 通常是把需要保护的电路放在使用良性导电材质做成的盒子里, 这样的盒子也称屏蔽盒, 利用屏蔽盒来阻隔河内的电磁场, 已达到防止其对外产生干扰的目的, 以此同时, 也有效地阻隔了外界电磁对盒内电路的干扰。通过电涡流效应和集肤效应可推出这个方法的原理很简单, 就是利用了屏蔽盒具有阻断高频电磁波透入的特性, 而其中必须满足的一个条件是, 屏蔽层的厚度需是干扰电磁波透射深度的3倍。而现实应用中, 屏蔽层的厚度只要能满足机械强度即可。如果屏蔽盒能够合理接地的话, 还同时具备静电屏蔽的作用。

2.4 接地技术抑制干扰

对接地点进行科学合理的筛选是达到有效抑制干扰的一种重要方式。接地问题是抑制干扰技术中尤为关键的问题之一, 倘若接地出现失误, 则会引发较大的干扰问题, 甚至会导致电子测量仪器失灵而无法开展工作。因此, 在所涉及的许多项目上都要特别注意选择合理的接地点, 例如:对电缆屏蔽层或屏蔽罩选择合理的接地点可使其抗干扰的能力进一步增强;在印制电路板布线时, 注意选择合理的接地点可以避免共阻抗耦合产生的干扰;在实际的工作中, 我们往往会使用到多个仪器进行测量工作, 此时, 也应当注意合理选择接地点。

结束语

随着科学技术的不断发展, 开关电源技术也有利很大提升。现在的设备仪器变得越来月精密, 很小大干扰也可能会对其造成很大的影响, 所以做好开关电源的抑制工作是非常有必要的。

参考文献

[1]周志敏, 纪爱华.单片开关电源驱动LED电路设计与实例[M].北京:中国电力出版社, 2013.

[2]董晓宁.高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施分析[J].中国科技博览, 2014.

开关电源电磁干扰抑制技术 篇3

关键词：开关电源；电磁干扰；抑制；技术

开关电源由于其实用性，广泛运用于工业、军事、医疗等领域，在大功率高电压的电气设备之中，开关电源会受到难以避免的电磁干扰，在开关频率加大或功率密度提高的条件下，电磁的兼容性能需要加以密切的关注，也是需要切实解决的问题，本文从电子线路电磁干扰的特点入手，探讨高频开关电源电磁干扰的机理及抑制技术，对于开关电源的电磁兼容性进行测量，提供了干扰源的干扰量、传输特性及敏感度等依据，从而提高开关电源的使用效率和质量。

1 高频开关电源的概念及特点

电磁干扰即是电磁的兼容性不足，对电子设备之间的电磁辐射传导加以破坏的进程。开关电源在小型化、高频化发展的趋势中，自身的噪声源也会产生大量的传导性电磁干扰，即EMI，从而对电子系统造成不良效果。由于大量的电器设备如：计算机、通信产品、电器等的涌入，空间人为电磁能量以成倍的速度递增，电磁环境的恶化态势正显现出严重的问题。开关电源的电磁干扰是一种有害的电磁效应，它必须具备三个干扰要素，即：干扰源、敏感体、干扰耦合路径。它具有以下特点：

①开关电源在频繁的开关过程中，会产生较大的电流变化，从而不可避免地产生强大的干扰强度。

②开关电源干扰源的关键干扰装置表现在功率的开关器件、散热器、高频变压器之中，具有较为清晰的电路干扰位置。

③开关电源的干扰频率不高，主要表现为传导干扰和近距离电场干扰。

④由于线路板通常是人工布设，随意性较大，对于线路板分布参数的提取和评估，增加了难度，同时，人工布设不当也是产生电磁干扰源的一个原因。

⑤开关电源的电磁干扰与网侧阻抗不匹配，呈现变化的趋势，难以把握。而且，滤波器中的电器元件要在使用中承受较大的无功功率，就无疑增加了电源体积，降低了效率。

2 开关电源的工作原理及电磁干扰机理分析

2.1 开关电源的构造及工作原理

开关电源的构造由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源构成，其中：主电路包括输入滤波器、整流器、逆变等；控制电路则是通过对输出端的数据的取样，在比较之下控制逆变器，从而改变输出频率或脉宽，实现电路稳定。检测电路重点提供保护电路中的参数，还显示各种仪表数据。辅助电源则负责提供单一电路的不同电源。

开关电源控制的工作原理，如下图1所示：

在图1中，K开关负责无定时的接通或断开，在K开关接通时，E电源向开关K和滤波电路提供负载RL及能量；在K开关断开时，E电源中止提供能量。由此可知，电源提供的负载和能量是无定时的、间断的状态，而为了使开关获取稳定连续的能量供给，需要配备储能装置，即在能量接通时负责实现对能量的储存，在开关断开时，负责释放储存的能量，这个装置由图中的电感L、电容C2、二极管D构成，这个电路具有上述功能。可以将图中AB之间的电压平均值用EAB表示，用以下公式加以计算和控制：

E=TT·E

上式中：Ton表示每次接通开关的时间；T表示开关通断的周期间隔。在这两个要素变化的条件下，AB之间的电压平均值也会改变，这种改变控制称为“时间比率控制”。开关电源控制原理，主要表现为三种方式：脉冲宽度调制；脉冲频率调制；混合调制。

2.2 电磁干扰的产生机理分析

开关电源的电磁干扰是存在电路之中的无用信号、噪声等，它们对于电气设备、通道产生的干扰，开关电源自身存在有大量的谐波干扰，同时还有潜在的电磁干扰，并集中显现于电压、电流变化较大的电气元器件之中。电磁干扰产生的机理主要有以下几点：

①开关电路产生的电磁干扰。由开关管和高频变压器构成的开关电路是开关电源的核心，具有较大幅度的脉冲，谐波丰富，开关电路产生的电磁干扰主要是由于开关管负载为高频变压器初级线圈，在开关管接通与断开的瞬间，会出现较大的电压尖峰，产生磁化冲击电流的瞬变，这就造成了属于传导性质的电磁干扰。

②整流电路造成的电磁干扰。整流电路的整流二极管在接通状态时，有较大的正向电流，然而当其终断时受反的电压影响，而产生一个反向电流，还包含较多的高频谐波分量，产生剧烈的电流变化。

③高频变压器产生的电磁干扰。在高频开关电源构成中，变压器初级线圈、开关管和滤波电容，会形成高频开关电流环路，在这个环路之内有极大的空间辐射，若电容滤波性能不好或容量不足，电容上的高频阻抗就会将高频电流传导到交流电源中，造成传导干扰。同时，值得一提的是，整流电路造成的干扰强度较大、频带较宽，是较为重要的电磁干扰源之一。

④分布电容生成的电磁干扰。由于开关电源正向高频发展，因而分布电容也是电磁干扰源之一，由于散热片和开关管的集电极之间的绝缘片接触面积大而薄，高频电流会由分布电容流过，产生共模干扰。

3 开关电源电磁干扰的抑制技术举措分析

对于开关电源电磁干扰的抑制技术，主要可以从三个途径着手：其一，减少电磁干扰源的干扰信号；其二，截断电磁干扰信号路径；其三，提高电磁干扰敏感体的抗干扰性能。下面，本文可以就抑制开关电源电磁干扰的技术进行分述：

3.1 软开关抑制技术

软开关抑制技术基于“硬”开关基础之上，它是利用谐振技术或控制技术，连通或截断零电流状态下的先进技术。它在小型化、轻量化、电磁兼容性高的发展特点之下，有效地降低了开关损耗和噪声，提高了开关电源的使用频率。

软开关与“硬”开关的区别在于：“硬”开关在开关过程中的电压和电流都不为零，有重叠的状况；而且电压、电流的变化较大，脉冲较为明显，产生较大的开关噪声。而软开关由于增添了电感、电容等谐振元件，减少了电压、电流的重叠，有效降低了开关噪声。

软开关技术中包括多种技术，如：谐振变换器、准谐振变换器、零开关PWM变换器、零转换PWM变换器。其中：谐振变换器是基于标准PWM变换器之上，附加谐振网络，从而实现零电压或零电流的开关。准谐振变换器则是在PWM开关上附加谐振元件的控制技术。零开关PWM变换器是先利用谐振实现换相，再运用PWM方式工作。零转换PWM变换器是并联一个谐振网络，由此而产生零开关条件，实现控制技术。但是，值得注意的是，软开关技术要有辅助电路的添加实现，才能较好地实现对开关电源EMI的有效改善和优化。

3.2 开关频率调制技术

首先，要明晰频率调制的概念，频率调制是指瞬时频率偏移跟随调制信号m（t）成比例变化的调制，它可以用以下公式表示：

=Km（t）

其次，我们再分析开关频率调制技术的应用思想：固定频率调制脉冲在低频段上产生电磁干扰，并集中于低频段的各个谐波点之上，它通过调制开关频率fc，将集中的能量加以分散，从而有效降低各个谐波点上的EMI值，它关注的是使分散的各频点都在EMI的限值之内，而并非降低电磁干扰的总量。鉴于这一应用思想，开关频率调制技术在降低噪声频谱峰值的过程中，采用随机频率控制法和调制频率控制法。

其中：随机频率控制法是在开关电源间隔之中加入随机扰动分量，分散各频点的噪声能量，使离散的尖峰脉冲噪声转化为连续、分散的各频点噪声，从而降低峰值。调制频率控制法则是在电路产生的锯齿波中加入调制波形，生成离散频段的边频带，使噪声能量分散到这些边频带之上，这样，就可以在不影响变换器工作的前提下，抑制开关的通断时的电磁干扰。

3.3 共模电磁干扰的有源抑制技术

共模干扰也称不对称干扰、接地干扰，它是电流的载体与大地之间的电磁干扰，有源抑制技术的应用思想主要是在主回路中提取与导致干扰的开关电压波形完全反相的补偿EMI噪声电压，在保证开关电源正常工作的前提下，消除较宽频段内的共模干扰。这一抑制技术是作用于电磁干扰源本身，是非常有效的共模电磁干扰抑制技术。

3.4 抑制电磁干扰的缓冲电路设计

对于缓冲电路设计的开关电源可以消除电力线内潜在的电磁干扰，对于阻抗和消除电快速瞬变、电涌、电压高低变化、电力线谐波等，可以起到较重要的作用。试例50kHz开关控制电源的构造图为：（图2）

其中：开关元件在有外来电压变化时，产生较多的谐波成分而导致其波形失真，图中的线性阻抗稳定网络可以有效地抑制共模干扰，在其对称结构和适宜的去耦处理与设计下加以解决。整流滤波电路由整流电路和大电容构成，它可以产生高频的矩形脉冲，并可以促进稳压反馈作用，稳定输出的电压。场效应管开关主电路是核心电路，设计之中添加了一个缓冲电路来抑制EMI，它主要采用灵敏接地的方法解决共模辐射的问题。

3.5 滤波抑制技术

这是一种常用而高效的高频开关电源电磁干扰抑制技术，它的应用原理为：在高频开关电源的输入输出端口，接上滤波器，阻抗开关电源在电网中的干扰信号，其干扰信号主要是传导干扰，并表现为共模干扰和“差模”干扰两种形式，其中：共模干扰是非对称性的干扰，它是干扰信号对地的电位差以及电网串连的噪声，具有幅度大、频率高、干扰性能较大的特性；“差模”干扰是对称性干扰，它是电磁场在信号间耦合感应以及不平衡电路转换而产生的电压，它在添加抗干扰滤波器的条件下，可以有效地抑制干扰信号。“差模”干扰具有幅度小、频率低、干扰较小的特性。

3.6 PCB抑制技术

PCB抗干扰抑制技术的目的是为了减小PCB的电磁辐射，解决PCB电路之间的串扰现象。它包括布局、布线及接地设计，其布局设计与电气设计类似，设计流程为：首先考虑PCB的尺寸和形状，要保持最佳电路板的矩形形状，即长宽比为3：2或4：3，使其可以承受一定的机械强度；然后，再确定特殊元器件的位置设计。由于发生器、“晶振”易产生干扰噪声，因而在设计时的位置要相互靠近；最后，再根据电路的功能单元进行整体布局，要考虑元器件的分布参数，确保均匀、整齐而紧凑，尽量减少元器件之间的引线和连接，还要选取不易产生噪声的、不易传导的、不易辐射噪声的元器件。

3.7 屏蔽抗干扰抑制技术

由于开关电源会在传播空间产生电场和磁场，因而，可以考虑采用屏蔽的措施，将电磁干扰源和受干扰物之间隔离一层与地相连的屏蔽片，这种屏蔽技术可以采用两种方式，其一是静电屏蔽，用于阻抗“静电”场和恒定磁场的干扰；其二是电磁屏蔽，用于阻抗交变电场、磁场的干扰，这样，就可以使电磁波产生衰减，减少对电气设备的干扰影响。

总而言之，高频的开关电源会在信号传输过程中产生电磁干扰，不利于电气设备的安全、稳定运行，因而，需要采用适宜的开关电源电磁干扰抑制技术，使电磁干扰得到有效的衰减，保障电气设备稳定、高效。

参考文献：

[1]李林.开关电源纹波的计算和仿真——稳态纹波篇[J].今日电子，2014（02）.

[2]陈天乐.开关电源的新技术与发展前景[J].通信电源技术，2014（02）.

[3]白丽华.开关电源的干扰及其抑制[J].科技信息，2013（10）.

[4]高孝天.开关电源控制模式的探讨[J].科技创新与应用，2013（12）.

电磁兼容与抗干扰技术 篇4

在各种工业控制系统中，随着变频器等电子电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成控制系统的硬件损坏，有时虽不致损坏系统的硬件，但常使智能化控制装置内微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动控制系统设计、制造和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。一．电磁兼容（EMC）概述

1.电磁兼容的定义

采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作，并且不干扰其它设备的正常工作，这就是电磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，缩写为ECM）.国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰。”

在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承担的电磁骚扰的能力。电磁兼容有两方面的含义：

（1）设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能力（抗扰度）。（2）设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值，不干扰其它设备的正常工作。

目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有PLC、数控系统、变频器、又有智能化仪表控制系统。如果在系统设计和安装时，没有充分考虑电磁兼容的问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前EMC已经成为系统故障的主要原因。

EMC的一条准则是“预防是最有效的，最经济的方案”。所以，EMC已经成为电气系统设计时必须重视的问题。

电磁兼容性学科涉及的理论基础包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、通信技术、材料科学、生物医学等等，所以电磁兼容性学科是一门实用性很强的综合性的前沿学科。

为了实现仪器设备之间的电磁兼容，国家针对各种电子、电器产品已经颁布了一系列强制性的电磁兼容执行标准。电磁兼容技术贯穿于电子、电器产品设计、制造、检验、销售的全过程。电磁兼容问题解决的越早，投资效益越高。如果在产品的立项、设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了，才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产品的成本就会大大提高。

二．EMC设计的主要内容 A，电气设计： ① 各元器件的干扰控制和抗干扰措施：屏蔽技术、滤波技术、接地技术的应用。② 元器件的布局、导线的敷设等。B.结构设计：

机箱的屏蔽，包括通风口、缝隙、表头、显示器、指示灯等处的处理。

三．、抗干扰技术概述 A．接地技术 接地的作用和分类 几种常用的接地方法 浮点接地 单点接地 多点接地 混合接地技术 B．滤波技术 反射式滤波器 损耗滤波器 有缘滤波器 C．屏蔽技术

主动屏蔽、被动屏蔽；

静电屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。

四．PLC控制系统的抗干扰。

通信开关电源的电磁兼容性 篇5

通信开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、工作可靠、具有远程监控等原因,广泛的应用于程控交换、光数据传输、无线基站、有线电视系统及IP网络中,是信息技术设备正常工作的核心动力.随着信息技术的发展,信息技术设备遍布祖国大江南北,从发达的中心城市至贫穷落后的偏远山区,为人与人间的沟通交流及数据传输提供了极大的便利.通信设备的电网供电质量由于城乡间的差异,即有稳定的大电网如核电、火电、水电等并网的供电方式,同时也有独立的小水电单独供电方式.特别是在小水电站供电方式下,因水量的变化复杂、用户用电量的变化较大及设备工作的不稳定,造成电网波形失真严重及其电网电压和大幅波动,同时因配电系统的接线不规范,对通信开关电源也造成了严峻的考验.铁路通信及电力通信正在发展壮大.由于电力机车经过之处,产生很强的感应电压,使地线电压产生很大的波过,从而引起电网电压的很大的波动,强大的电场容易引起开关电源设备工作的瞬时不稳定.在高压电网运行的通信开关电源,虽然电网电压稳定,但容易受电网负载变化等引起的强电磁场的搔扰影响.用于基站的通信用开关电源,由于多安装在较高的建筑物上或是山顶,更容易受到雷电的袭击.因此,通信开关电源要有很强的抗电磁搔扰的能力,特别是对雷击、浪涌、电网电压、静电、电场、磁场及电磁波等要有足够的抗扰动能力,保证自身能够正常工作以及通信设备供电的不间断而且稳定.另一方面,因通信开关电源内部的功率开关管、整流或续流二极管及主功率变压器,在高压、大电流及高频开关的方式下工作,其电压电流波形多为方波.在高压大电流的方波切换过程中,方波电压电流将产生丰富的谐波电压及谐波电流,这些谐波电压及谐波电流可通过电源输入线或开关电源的输出线传出,对与通信电源在同一电网上供电的其它设备及电网产生搔扰,同时对由通信电源供电的设备如程控交换设备、无线基站、光传输设备及有线电视设备等产生搔扰,使设备不能正常工作.由于电压差可以产生电场、电流的流动可以产生磁场,丰富的谐波电压电流的高频部分,在开关电源内部产生电磁场,造成开关电源内部工作的不稳定,使电源的性能降低.有部分电磁场通过开关电源机壳的缝隙,向周围空间辐射,与通过电源线、直流输出线产生的辐射电磁场,一起通过空间传播的方式,对其它高频设备及对电磁场比较敏感的设备造成搔扰,引起其它设备工作异常.因此,要限制通信开关电源对由负载线、电源线产生的传导搔扰量对空间产生的辐射电磁场搔扰量,使之能与处于同一环境中的其它电信设备均能够正常工作,互不产生搔扰.电磁兼容性的国内国外标准

电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能随的电磁搔扰的能力

要彻底消除设备的电磁搔扰及对外部一切电磁搔扰信号不敏感是不可能的.只能通过制订系统内设备与设备之间的相互允许产生的电磁搔扰大小及抵抗电磁搔扰的能力,才能使电气设备及系统间达到电磁兼容性的要求.国内外大量的电磁兼容性标准,为系统内的设备相互达到电磁兼容性要求制订了约束条件.国际无线电干扰特别委员会(CISPR)是国际电工委员会(IEC)下属的一个电磁兼容标准化组织,早在1934年就开展EMC标准的研究,下设六个分会.其中第六分会(SCC)主要负责制订关于干扰测量接收机及测量方法的研究.CISPR16《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》对电磁兼容性测量接收机、辅助设备的性能以及校准方法作出了详细的要求.CISPR17《无线电干扰滤波器及抑制元件的抑制特性测量》制订了滤波器的测量方法.CISPR22《信息技术设备的无线电搔扰限值和测量方法》规定了信息技术设备在0.15-1000MHz频率范围内产生的电磁搔扰限值.CISPR24《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》规定了信息技术设备对外部搔扰信号的时域及频域的抗搔扰性能要求.其中CISPR16、CISPR22及CISPR24构成了信息技术设备包括通信开关电源设备的电磁兼容性测试内容及测试方法要求.是目前通信开关电源电磁兼容性设计的最基本要求.IEC最近也出版了大量的基础性电磁兼容标准.其中最有代表性的是IEC61000系列标准,规定了电子电气设备的雷击浪涌(SURGE)、静电放电(ESD)、电快速瞬变脉冲群(EFT)、电流谐波、电压跌落、电压瞬变及短时中断、电压起伏和闪烁、辐射电磁场、由射频电磁场引起的传导搔扰抗扰度、传导搔扰及辐射搔扰等的电磁兼容性要求.另外,美国联邦委员会制订的FCC15、德国电气工程师协会制订的VDC0871-1A1、VDE0971-2A2、VDE0878,都对通信设备的电磁兼容性提出了要求.我国对电磁兼容性标准的研究比较晚.采取的最主要的办法是引进、消化、吸收.洋为中用是国内电磁兼容性标准的制订的最主要的方法.1998年,信息产业部根据CISPR22、IEC61000系列标准及ITU-T 0.41标准,制订了UD/T983-1998《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》,详尽的规定了通信电源设备包括通信开关电源的电磁兼容性的具体测试项目、要求及测试方法,为通信电源电磁兼容性的检验、达标并通过入网检测明确了设计目标.国标也等同采用了相应的检测明确了国际标准.如GB/T 17626.1-12系列标准等同采用了IEC61000系列标准;GB9254-1998《信息技术设备的无线电搔扰限值及测量方法》等同采用CISPR22;GB/T17618-1998《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》等同采用CISPR24.开关电源引起电磁兼容性的原因

通信开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下,其引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的.从整机的电磁兼容性讲,主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合电磁波耦合几种.电磁兼容产生的三个要素为:搔扰源、传播途径及受搔扰体.共阻耦合主要是搔扰源与受搔扰体在电气上存在的共同的阻抗,通过该阻抗使搔扰信号进入受搔扰对象.线间耦合主要是产生搔扰电压及搔扰电流的导线或PCB线,因并行布线而产生的相互耦合.电场耦合主要是由于电位差的存在,产生的感应电场对受搔扰体产生的耦合.磁场耦合主要是大电流的脉冲电源线附近,产生的低频磁场对搔扰对象产生的耦合.而电磁场耦合,主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波,通过空间向外辐射,对相应的受搔扰体产生的耦合.实际上,每一种耦合方式是不能严格区分的,只是侧重点不同而已.在开关电源中,主功率开关管在很高的电压下,以高频开关方式工作,开关电压及开关电流的接近方波,从频谱分析知,方波信号含有丰富的高次谐波,该高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上.同时,由于电源变压器的漏电感及分布电容,以及主功率开关器件的工作状态非理想,在高频开或关时,常常产生高频高压的尖峰谐波振荡,该谐波振荡产生的高次谐波,通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射.用于整流及续流二级管,也是产生高频搔扰的一个重要原因.因整流及续流二极管工作在高频开关状态,由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响,使之工作在很高的电压及电流变化率下,且产生高频振荡.因整流及续流二极管一般离电源输出线较近,其产生的高频搔扰最容易通过直流输出线传出.通信开关电源为了提高功率因数,均采用了有源功率因数效正电路.同时,为了提高电路的效率及可靠性,减小功率器件的电应力,大量的采用了软开关技术.其中零电压、零电流或零电流开关技术应用最为广泛.该技术极大的降低了开关器件所产生的电磁搔扰.但是,软开关无损吸收电路,多数利用L、C进行能量转移,利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换,因而,该谐振电路中的二极管成为电磁搔扰的一大搔扰源.通信开关电源中,一般利用储能电感及电容器,组成L、C滤波电路,实现对差模及共模搔扰信号的滤波,以及交流方波信号转换为平滑的直流信号.由于电感线圈的分布电容,导致了电感线圈的自谐振频率降低,从而使大量的高频搔扰信号穿过电感线圈,沿交流电源线或直流输出线向外传播.滤波电容器,随着搔扰信号频率的上升,由于引线电感的作用,导致电容量及滤波效果不断的下降,直至谐振频率以上时,完全失去电容器的作用而变为感性.不正确的使用滤波电容及引线过长,也是产生电磁搔扰的一个原因.通信开关电源由于功率密度高、智能化程度高,带MCU微处理器,因而,从高至近千伏的电压信号,到低至几伏的电压信号;从高频的数字信号,至低频的模拟信号,电源内部的场分布相当复杂.PCB布线不合理、结构设计不合理、电源线输入滤波不合理、输入输出电源线布线不合理及CPU、检测电路的设计不合理,均会导致系统工作的不稳定或如静电放电、电快速瞬变脉冲群、雷击、浪涌及传导搔扰、辐射搔扰及辐射电磁场抗扰性能力的降低.电磁兼容性研究及解决方法

电磁兼容性的研究,一般运用CISPR16及IEC61000中规定的电磁场检测仪器及各种搔扰信号模拟器、辅助设备,在标准测试场地或实验室内部,通过详尽的测试分析、结合对电路性能的理解与改进来进行分析研究.从电磁兼容性的三要素讲,要解决开关电源的电磁兼容性,可从三个方面入手.第一:减小搔扰源产生的搔扰信号.第二:切断搔扰信号的传播途径.第三,增强受搔扰体的抗搔扰能力.在解决开关电源内部的兼容性时,可以综合运用上述三个方法,以成本效益比及实施的难易性为前提.因而,开关电源产生的对外搔扰,如电源线谐波电流、电源线传导搔扰、电磁场辐射搔扰等,只能用减小搔扰源的方法来解决.一方面,可以增强输入输出滤波电路的设计,改善APFC电路的性能,减小开关管及整流续流二极管的电压电流变化率,采用各种软开关电路拓扑及控制方式等.另一方面,加强机壳的屏蔽效果,改善机壳的缝隙泄漏,并进行良好的接地处理.而对外部的抗搔扰能力,如浪涌、雷击应优化交流输入及直流输出端口的防雷能力,通常,对1.2/50us开路电压及8/20US短路电流的组合雷击波形,因能量较小,采用氧化锌压敏电阻与气体放电管等的组合方法来解决.对于静电放电,通常在通信端口及控制端口的小信号电路中,采用TVS管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离来解决或选用具有抗静电搔扰的器件.快速瞬变信号含有很宽的频谱,很容易以共模的方式传入控制电路内,采用防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波(加共模电容或插入损耗型的铁氧体磁环等)来提高系统的抗扰性能.减小开关电源的内部搔扰,实现其自身的电磁兼容性,提高开关电源的稳定性及可靠性,应从以下几方面入手:注意数字电路与模块电路PCB布线的正确分区、数字电路与模拟电路单点的接地、大电流电路与小电流特别是电流电压取样电路的单点接地以减小共阻搔扰、减小地环的影响、布线时注意相邻线间的间距及信号性质,避免产生串扰、减小高压大电流回路特别是变压器原边与开关管、电源滤波电容回路所包围的面积,减小输出整流回路及续流二极管回路与直流滤波器所包围的面积,减小变压器的漏电、滤波电感的分布电容、运用谐振频率高的滤波电容器等.MCU与液晶显示器的数据线、地址线工作频率较高,是产生辐射发射的主要搔扰源:小信号电路是抗外界搔扰的最薄弱环节,适当的增设提高抗搔扰能力的TVS及高频电容、铁氧体磁珠等元器件,以提高小信号电路的抗搔扰能力;与机壳距离较近的小信号电路,应加适当的绝缘体耐压处理等.功率器件的散热器、主变压器的电磁屏蔽层要适当的接地,综合考滤各种接地措施,有助于提高整机的电磁兼容性.各控制单元间的大面积接地用接地板屏蔽,可以改善开关电源内部工作的稳定性.整流器的机架上,要考虑各整流器间的电磁耦合、整机地线布置、交流输入中线、地线及直流地线、防雷地线间的正确关系、电磁兼容级的正确分配等.开关电源对内、外的搔扰及抗搔扰中,共模信号与开关器件的工作方式、散热器的安装及整机PCB板与机壳的连接有相当复杂的关系,共模信号在一定的条件下又可转变成差模信号.解决共模搔扰最简单的方法是解决好各电路单元与整机端口、机壳间的问题.整机屏蔽难以实施且成本较高,在无可赖何的情况下才采用该措施.国内通信开关电源的电磁兼容性改进现状

开关电源电磁干扰抑制技术 篇6

笔者所在的地区由于离局端太远，一直无法报装ADSL网络，只好默默忍受MODEM的龟速“行驶”，终于有一天，电信将ADSL网络铺设到笔者居住的地区，于是，接线、安装、上网一次性搞定，谁知磨难也就开始了，

ADSL安装后，上网速度果然有很大的提升，不过却极为不稳定，下载有时能保持在150K左右，有时却只有7-15K，打开网页的速度也是一样。不仅如此，该网络还经常掉线，使人非常的烦恼。

笔者先重新安装了操作系统，并更换了网卡等设备，以排除可能的软件问题，不过情况没有改善。由于房间太大，ADSL的接线盒离电脑主机相当远，有大约超过30米的距离，所以笔者又怀疑是线路太长的原因造成的，不过在笔者将电脑移至接线盒几米的距离后，情况依然没有改观。

然后，笔者又将视线转移到接线盒以外的线路，不过在将普通的电话线路换成铜线、双绞线等之后，情况还是没有变化，

至此，笔者已经用尽了知道的所有办法，甚至准备放弃ADSL了。

然而山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村，解决问题的契机不经意就出现了。在一天晚上，笔者的网速突然有了大幅的提升，而且没有掉线，不过在第二天又恢复了平常的“松紧带”状况。笔者仔细对比了两个时段之间的变化，终于发现了其中的不同，原来线路旁边有个变压器那天晚上正好没有工作！看来，是变压器造成的干扰所引起的问题。

找到问题的原因，就开始着手解决该问题。笔者先将外面的线路迂回延长，绕开变压器，不过效果不是特别理想，更换了多种线材之后仍无具于事。看来，变压器的功率太大，普通的屏蔽方法都不能够完全屏蔽之。而具有超强屏蔽功能的超五类屏蔽双绞线，价格又太贵，难以负担。这时，一篇关于如何屏蔽闭路电视信号的文章启发了笔者。

笔者买了相同长度的闭路电视信号线，将电话线的两极分别接在闭路电视信号线的外圈和内芯上，用防屏蔽的材料将其结合部分粘好，再接入室内的接线盒中。至此，问题解决，上网速度非常稳定。

PLC系统电磁干扰的抑制 篇7

随着现代自动化技术的普及以及PLC产品的成熟, 越来越多的工厂开始使用PLC作为工业控制的核心控制器。同其他电气控制系统一样, PLC控制系统的稳定运行同样受很多外部因素的制约, 包括安装不当、环境恶劣以及电磁干扰等。其中电磁干扰对PLC控制系统的稳定运行会产生很大影响。介绍PLC控制系统中电磁干扰产生的原因以及处理方法。

1 电磁干扰原理及产生

1.1 电磁干扰原理

电磁场是电场和磁场的统一体的总称。通电导线周围形成磁场, 随时间变化的磁场产生电场。正是电场跟磁场这种相互转化的能力使得电路中的能量得以辐射传递, 形成电磁干扰。电磁场由变化的电流产生, 然后电磁场会以光速向四周传播, 形成电磁波。同时电磁场的能量也通过电磁波向周围传播。通过电磁感应现象, 周围的导电回路接收了变化磁场的能量形成电动势, 从而形成感应电流而影响系统的稳定运行。

1.2 电磁干扰的产生

由电磁干扰产生原理可知, 控制系统的电磁干扰主要是因为电流或电压剧烈变化而产生, 这些电荷剧烈移动的部位就形成噪声源。根据传播方式的不同, 电磁干扰主要分为两种:传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络, 传导干扰的形成必须在干扰源和被干扰对象之间有完整的电路连接, 干扰信号沿着这个电路传递到干扰对象。辐射干扰是指干扰源通过空间将信号耦合到另一个电网络。

在PLC控制系统中的电磁干扰一般是辐射干扰与传导干扰相互结合的。电磁干扰产生如图1所示, 首先动力线A点电流的急剧变化引起电源线周围磁场的急剧变化, 通过电磁感应对信号线B点电流产生影响, 又通过信号线的传导使干扰信号传导到信号线C点的被干扰对象。信号干扰会引起I/O信号状态异常以及工作性能降低, 严重时将引起电器元件的损坏。对于PLC控制系统, 信号线路产生感应电压形成干扰会造成I/O模件以及PLC控制器的损坏, 后果相当严重, 由此引起的系统故障也很多。

2 常见电磁干扰以及抑制方法

在PLC电气控制系统中的电磁干扰跟其他控制系统一样也是各种干扰源相互交织影响的, 有时并不能通过对一个线路的改造而彻底解决。但是通过合理规避, 还是能大大抑制电磁干扰对PLC控制系统的影响。

2.1 合理的布线设计

对于电磁干扰, 可以从干扰源的产生以及传导整个过程进行控制, 所以在电气设计与选型之初就要整体考虑电气系统的电磁兼容性。动力电缆与信号电缆之间必须保持一定距离, 不能长距离平行走线, 防止电磁感应现象的发生。当动力电缆与信号电缆必须交叉时尽量使两电缆成90°直角走线, 避免产生电磁干扰。

2.2 可靠的接地系统与隔离

在PLC控制系统中, 主要干扰对象 (敏感源) 一般是直流控制系统中的IO模块以及仪表信号等弱电部分。但是动力电源的扰动却可以通过直流电源或者公共参考端传导到控制系统, 因此在PLC控制系统中采用性能优良的电源非常重要, 尽量使用有隔离作用的直流电源, 它能抑制电网引入的扰动对PLC系统的影响。电磁干扰中, 传导干扰的传输途径主要有信号线回路、0V直流公共端、公共阻抗以及公共接地端等公共导电线。正确可靠的接地点、完善的接地系统能有效抑制此类电磁干扰对控制系统的影响。PLC控制系统应采用一点接地或串联一点接地方式, 集中布置的PLC系统可使用并联一点接地的方式, 即将各PLC控制柜柜体接地端以单独的接地线连接至接地极。如果PLC控制柜间距较大, 应采用串联一点接地方式, 即用一根大截面绝缘电缆连接各PLC控制柜柜体的接地端, 然后将绝缘电缆接地母线连接至接地极。接地线应采用截面大于22mm2的铜导线, 总母线使用截面大于60mm2的铜排。PLC接地极的接地电阻应小于2Ω, 接地极最好埋在距建筑物10~15m处。设备与PLC接地单独做接地点, PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。

2.3 选择使用屏蔽电缆

选择合适的屏蔽电缆能降低电磁感应现象对信号线信号的影响。屏蔽电缆使用时应注意始终将电缆屏蔽层的两端连接到接地系统, 如果仅将屏蔽层的一端 (即电缆的始端或末端) 接地, 则干扰衰减仅局限于较低的频率范围。单侧屏蔽连接更合适的情形:不允许安装等电位连接导体;传送模拟量信号的场合;使用了金属箔屏蔽层 (静电屏蔽) 。

2.4 变频驱动的干扰

在PLC控制系统中, 变频器的应用很普遍, 变频器中大量使用了晶体管等非线性的电力电子元件, 所以对变频器的电磁干扰抑制尤为重要。对于与变频器相连接的IO信号线路, 尽量采用光电耦合隔离器件, 既能断开干扰的传输路径又能将信号准确传输;在变频器的输入输出端添加EMI滤波器, 对开关电源产生的高频电磁干扰能有较好的抑制作用;变频器的辐射干扰严重, 金属隔离式电磁屏蔽对于抑制电磁干扰非常有效;此外, 变频器可靠的接地能有效抑制变频本身对外界的影响。

3 结语

电磁干扰的复杂性以及相互影响性, 使得独立地解决干扰问题非常困难, 只有在设计之初就综合考虑各方面的因素, 才能有效地抑制电磁干扰的发生。

摘要：介绍电磁干扰的分类与性质, 分析PLC控制系统电磁干扰产生的原因, 并提出抑制方法。

关键词：PLC控制系统,电磁干扰,接地系统,变频器

参考文献

[1]华成英, 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006

[2]郭银景.电磁兼容原理及应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2004

[3]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京:电子工业出版社, 2003

[4]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003

[5]杨克俊.电磁兼容原理与设计技术[M].北京:人民邮电出版社, 2004

开关电源电磁干扰抑制技术 篇8

资源一号02B卫星分系统间抗电磁干扰的措施

数据采集分系统上行链路在整星EMC试验中受到干扰,文章描述了为抗干扰采取的屏蔽、隔离等相关措施.结果表明:姿态与轨道控制分系统两台星敏感器对外传导发射干扰和HW数传分系统编码器对外辐射发射干扰均已减弱,并且改善了数据收集分系统工作的电磁环境,从而使其上行链路干扰从15dB减少到4dB,证实所采取的`EMC抗干扰措施有效,数据收集分系统、姿态与轨道控制分系统和HW数传分系统之间是电磁兼容的.

作 者：汪静 贾旭 WANG Jing JIA Xu 作者单位：北京空间飞行器总体设计部,北京,100094刊 名：航天器工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING年，卷(期)：17(6)分类号：V474.291 TM934关键词：资源一号02B卫星 DCS上行链路 干扰 EMC措施验证 CBERS-02B DCS uplink interference EMC measures verification

气体爆炸抑制技术研究 篇9

气体爆炸抑制技术研究

本文根据气体爆炸反应的`链式反应理论,考虑其从点火到爆炸需要一定的成长时间(秒级),设计安装了一套气体爆炸抑爆实验装置.在此装置中,用复合爆炸抑制系统,对液化石油气和甲醇裂解气(主成份为co)进行了抑爆效果实验,研究了干粉剂用量、干粉分散均匀度和抑爆系统干粉喷散作动时间对抑爆效果的影响,给出了抑爆过程的压力-时间曲线.实验结果表明:本文所提供的抑爆技术是可行的.通过及时喷洒一定量的灭火干粉(或水),可使石油液化气爆炸峰值压力下降59.5%,可使甲醇裂解气爆炸峰值压力下降43.6%,并最终导致燃爆熄灭.

作 者：张景林 肖林 寇丽平王晶禹 Zhang Jinglin Xiao Lin Kou Liping Wang Jingyu 作者单位：华北工学院环境与安全工程系,山西太原,030051刊 名：兵工学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA ARMAMENTARLL年，卷(期)：21(3)分类号：X932关键词：爆炸抑制 抑制剂 抑爆效果 爆炸压力 有效时间域

开关电源电磁干扰抑制技术 篇10

随着电气化、自动化程度的不断提高, 电机在各个领域得到广泛的应用。虽然电机本身的特性有了很大的提高, 但是电机与驱动系统的电磁兼容问题却日趋严重。以汽车为例, 一辆汽车上装有大量的电子设备, 电磁兼容问题也就很复杂, 其中最强的干扰源是点火系统, 其在工作过程中, 会对周围的空间形成强烈的辐射干扰, 这对车上其他电子设备的正常工作有很大影响。除此之外, 雨刮电机也是一个主要干扰源。如何解决汽车各电子模块间及系统间的电磁兼容问题, 提高汽车的可靠性和安全性, 保证在对正常行驶的汽车进行某操作时不干扰周围设备的正常工作, 已成为一个迫切的研究课题。

1 雨刮电机电磁传导干扰的测试方法

1.1 一般测试设备

一般的测试设备由电源、测量接收机、接地平板、人工电源网络 (LISN) 组成。以下分别对其进行介绍: (1) 电源。12 V电源系统应为 (13.5±0.5) V, 24 V系统应为 (27±1.0) V。电源必须经过适当滤波, 以使电源中的射频噪声比试验计划规定限值低6 d B以上。 (2) 测量接收机。由于测量的对象是微弱的连续信号, 也是幅值比较大的脉冲信号, 这就要求测量接收机本身的噪声小、灵敏度高, 检波器的动态变化范围比较大、输入阻抗低, 前级电路的过载能力强等。检波器具有多种检波功能以适应不同需求 (有峰值、准峰值、平均值和有效值检波) 。要求接收机在整个测量频段内的精度在±2 d B之内。 (3) 接地平板。测量传导发射时, 接地平板可以提高精度, 应采用至少0.5 mm厚的铜板或镀锌钢板。 (4) 人工电源网络 (LISN) 。人工电源网络又称线路阻抗稳定网络, 它能在射频范围内为受试设备端子与参考地之间或端子与端子之间提供一个稳定的阻抗, 同时又将来自电源的无用信号、噪声等与测试设备隔离开来, 而仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机的输入端。主要用于测量被测设备 (EUT) 沿电源线向导线传导的连续干扰电压。

1.2 测试方法

根据GB18655—2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》国家标准, 利用电感为5μH, 端口阻抗为50Ω的人工电源网络, 并结合实验室自主研发的EMC Scan电磁干扰测量系统, 进行汽车雨刮电机传导干扰测试实验。

对所有电源线进行电压测量时, 应以被测设备的壳体或是尽可能接近被测设备的底线为参考基准。实验线束要放在接地平板上方50 mm高度处。通常情况下, 如果被测设备为回线远端接地, 在进行电压测量时, 应使每根导线 (包括回线和入线) 以接地平板电压为基准。本次测试为回线近端接地, 对被测设备近端接地 (电源回线低于200 mm时) 电压进行测量时, 实验设备和被测设备应按图1所示进行布置与连接。

1—电源2—人工电源网络3—被测设备4—测试线束5—接地平板6—绝缘层

2 低通滤波器设计

低通滤波电路的作用是通低频, 阻高频。图2是一种比较常用的L型低通滤波器电路, 即由一个电感和一个电容组成。其中, 电容C1、C2、C4、C5和共模电感Lc通常用于对共模干扰的抑制;而C3和C6一般用于对异模干扰的抑制。电容C1、C2、C4和C5的典型值在1 000~4 700 p F之间;C3和C6的典型值在0.1~47μF内;共模电感Lc典型值范围为0.01~3 m H。雨刮电机产生电磁干扰的主要部分为差模传导干扰, 在抑制干扰时, 只需要采用图2低通滤波电路中的某些部分, 就可以达到抑制电磁干扰的目的。

对于L型低通滤波器, 其谐振频率为:

电源阻抗与负载阻抗相等且均为R0时, 则插入损耗为:

在进行本实验时, 应按图3连接。

3 测试与结果分析

3.1 测试前分析

雨刮电机是直流电动机, 直流电机电刷产生的电磁干扰既有共模干扰, 又有异模干扰。抑制直流电机电磁干扰的手段主要有加电容、电感和接地等措施。对于共模干扰, 电容器应接在雨刮电机的每根引线和地之间;但对于异模干扰, 电容器应跨接在电源引线之间。一般来说, 由炭刷产生的干扰通常都是异模的, 是在炭刷与换向器触点断开时产生的。

3.2 测试结果分析

通过分析, 本文采用L型低通滤波器来抑制电磁干扰的方法。实验时, 以“电容+电感”的方式进行测试, 先确定电容大小, 再确定电感值。首先, 在没有滤波器的时候进行测试, 其测试结果如图4所示。由图4可知, 没有加滤波器的测试发现雨刮电机传导干扰主要在1 MHz以内, 在150~400 k Hz频率段的干扰比较大。

接下来, 先选定电感, 确定电容的最佳值, 在最佳电容值的基础上, 通过改变电感的大小, 选定最佳的测试电感值。通过在雨刮电机电源的输入端并接滤波电容, 进行传导干扰测试。选取电容的大小依次为3.3μF、10μF、39μF。其测试结果如图5所示。通过测试发现, 当电容为10μF时, 抑制干扰的效果最好, 可以达到10 d B左右。

最后, 选定10μF电容, 不改变电容, 只改变电感, 电感依次选用82μH、220μH、302μH。其测试结果如图6所示。通过测试可以看到, 加电感后抑制效果有明显的提高, 当电容为10μF, 电感在220μH时, 对电磁干扰的抑制效果最优。

4 结论

根据上述实验结果及分析, L型滤波器电感值选用220μH、电容值选用10μF, 在150~400 k Hz频率段时可以有效地抑制传导干扰, 至少可以减少20 d B, 有些频率点甚至可以减少30 d B。

参考文献

[1]孟进, 马伟明, 刘德志, 等.交流发电机整流系统传导电磁干扰的时域模型与仿真研究[J].中国电机工程学报, 2002, 22 (6)

[2]梁振光, 唐任远.电机的电磁兼容问题[J].中小型电机, 2004, 31 (2)

电磁场与微波技术实验心得 篇11

我们班连续观摩了三个《电磁场与微波技术》课程的实验，通过观看视频，老师讲解和演示，以及自己的一些操作，使我们加深了对这三个实验的一些了解。

实验

一、电磁波极化

在这个实验我们主要了解电磁波极化、天线极化的概念；了解电磁波的分解与合成原理；了解圆极化波产生的基本原理。这个实验主要用到的仪器是微波分光仪，里面包含支座、分度转台、喇叭天线、可变衰减器、晶体检波器、视频电缆及微安表、读书机构、栅网组件、三厘米信号源、分光介质板。

实验内容：

首先连接好实验仪器，三厘米固态信号源工作在等幅状态，按下电压按键使三位半数字表显示电压的示数，信号源的输出端通过同轴线连接到微波分光仪，此时的电信号通过同轴转波导经过隔离器、可变衰减器到达辐射天线的辐射喇叭（Pr0），辐射喇叭辐射出的波经过栅网组件的反射和吸收到达接收喇叭（Pr3），经由晶体检波器，通过同轴线与微安表相连。垂直栅网（Pr1）与辐射喇叭在同一条水平线上，通过长铝质支柱固定在基座上；水平栅网（Pr2）正对着辐射喇叭，并与垂直栅网成直角，通过读数机构和短铝质支柱固定在基座上。接收喇叭与辐射喇叭成45º角。然后开始实验，打开信号源开关，这时转动接收喇叭Pr3，当Pr3喇叭E面与垂直栅网平行时收到E⊥波，经几次调整辐射喇叭Pr0的转角使Pr3接收到的｜E∥｜=｜E⊥｜，实现圆极化的幅度相等要求。然后接收喇叭Pr3在E∥和E⊥之间转动，将出现任意转角下的｜Eα｜≤｜E∥｜（或E⊥）。这时改变Pr2水平栅网位置，使Pr3接收的波具有｜Eα｜=｜E∥｜=｜E⊥｜，从而实现了E∥和E⊥两个波的相位差为±90º，得到圆极化波。

实验心得：

通过老师的细心讲解以及在老师的指导下，我们进行了一些简单的操作，熟悉了实验仪器的名称，以及一些仪器的作用以及工作原理，如三厘米信号源, 它是一种使用体效应管作振荡源的微波信号源，能输出等幅信号及方波调制信号。它有许多优点：可以长期工作、耗能少、体积紧凑、功率输出较大、价格低廉。这个实验给我的总体感受是比较复杂，难理解，需要充分理解实验原理和对实验现象进行联想。

实验

二、驻波比的测量

通过这个实验我们了解测量驻波比的原理和常用方法。主要仪器有微波信号源、隔离器、波长表、可变衰减器、波导测量、被测件（电容膜片、电感膜片）、匹配负载、选频放大器。实验内容：

1、打开微波信号源使其工作在方波状态，调节频率旋钮使其工作频率在8.60-9.60GHz，并根据频率的大小调节波长表的刻度。打开选频放大器，选择输入电压为x1档，频率为1K，量程为x0.1。

2、调节可变衰减器和波导测量线，使选频放大器有示数。

3、旋转波导测量线旋钮，观察选频放大器测出位于相邻波腹和波节点的错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。并记录下来。当检波晶体工作在平方律检波情况时，驻波比S为错误！未找到引用源。，通过多次测量取平均即可得出结果。

实验心得：

通过这个实验我知道了驻波产生的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。这个实验用到的仪器很多，而且大多都要反复调节，容易遗漏步骤，造成错误结果或者较大误差。这也再次提醒我，一个实验结果的正确性除了要有精密的仪器和没有干扰的环境外，人的主观因素也很重要，所以我们每次做实验都要保持清醒的头脑和认真的态度。

实验

三、波导波长的测量

通过这个实验我们了解求波导波长的测量方法。主要仪器有微波信号源、隔离器、波长表、可变衰减器、波导测量、可变电抗器、选频放大器。

实验内容：

1、打开微波信号源使其工作在方波状态，调节频率旋钮使其工作频率在8.60-9.60GHz，并根据频率的大小调节波长表的刻度。打开选频放大器，选择输入电压为x1档，频率为1K，量程为x0.1。

2、调节可变衰减器和波导测量线，使选频放大器有示数。

3、为了提高实验精度，采用等指示度法多次测出最小点错误！未找到引用源。对应的错误！未找到引用源。，即可测出错误！未找到引用源。（错误！未找到引用源。略大于错误！未找到引用源。），相对应的两个位置错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。，则 错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。

4、多次测量计算结果并求其平均，即可求得精度较高的波长。

实验心得：