机械工业仪器仪表综合技术经济研究所电磁兼容测试项目
免费发布信息：机械工业电子产品可靠性与电磁兼容试验检测中心隶属于机械工业仪器仪表综合技术经济研究所.机械工业仪器仪表综合技术经济研究所&隶属于.
&(简称MCDL)主管单位为国有资产管理委员会。
()主要开展电工电子、工控、通信、机电、铁路，风电，军工等行业产品的，&,，，&以及工业以太网PROFIBUS和MODBUS测试。
()通过了国家认可委员会的认可（&CNAS&）和北京市质量技术监督局计量认证（&CMA&）认可,
()取得了国家重点实验室资格。
()与业界权威机构建立了良好的合作伙伴关系，实验室是德国莱茵公司（&TUV&）、中国质量认证中心（CQC）的委托检测实验室。&
机械工业仪表所实验室(北京仪表所实验室)电压闪烁测试
检测电子电气设备对公共电网造成的电压波动是否满足国际和国内相应标准规定的限值要求。
IEC ，GB 17625.2
北京仪表所实验室测量范围
每相输入电流&16A的设备
概念：电压波动和闪烁的测试，主要测量 EUT 引起的电网电压的变化。电压变化产生的干扰影响不仅仅取决于电压变化的幅度，()还取决于它发生的频度，电压变化通常用二类指标来评价，即电压波动和闪烁。电压波动指标反映了突然的较大的电压变化程度，而闪烁指标则反映了一段时间内连续的电压变化情况。电压波动和闪烁电路中，供电电源 S 的参考阻抗 Z（在 50Hz 时）的组成。
下一篇：暂无
法律声明：本站免费提供信息交流，交易者自行分辨信息真假，如有损失，本站概不负责。谢谢您对这里测门户网的支持！
声明 :本网站尊重并保护知识产权，根据《信息网络传播权保护条例》，如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们，我们会及时删除。电源网牵头联合芯派实验室和是德科技联手为电源网网友提供的福利...
2017慕尼黑上海电子展在即，跟电源网一起去看展。...
2017年慕尼黑上海电子展，AOS万国半导体专题报道。...
牛逼1000帖
深圳麦格米特电气股份有限公司
宁波江北华瑞电子有限公司
最新技术探讨
阅读两个产品测评进行回帖讨论，每人两个奖品；
会议主题：采用InnoSwitch(TM)3的终极反激电源解决方案
会议时间：
主讲嘉宾：
PI演讲专家
报名人数：600人
会议主题：中国工程师巡回培训会-深圳站
会议时间：
会议地点：深圳马哥波罗好日子酒店
报名人数：392
当前位置：
电子产品的电磁兼容设计
电子产品的电磁兼容设计
学习人数：21人 | 课程时长：02:11:59分钟
特邀嘉宾徐强华老师在电源网2017年中国工程师巡回培训会-深圳站分享的课题《电子产品的电磁兼容设计》，分享了电磁兼容基础知识，电子产品的电磁兼容性设计，电磁兼容测试技术，如何适应用户需求，常见问题及解决方法，电磁兼容性行业的发展趋势与技术的发展趋势，并进行了现场问题解答。内容详尽，可读性高。
讨论区(0人参与，0条评论)
关于电源网
我们的服务
服务时间：周一至周五9:00-18:00
免费技术研讨会
获取一手干货分享
电源网版权
增值电信业务经营许可证：津B2-
网博互动旗下网站：当前位置： &
电子产品电磁兼容设计及测试技巧
导读：摘要：针对当前严峻的电磁环境，分析了电磁干扰的来源，通过产品开发流程的分解，融入电磁兼容设计，从原理图设计、PCB设计、元器件选型、系统布线、系统接地等方面逐步分析，总结概括电磁兼容设计要点，最后，介绍了摘要：针对当前严峻的电磁环境，分析了电磁干扰的来源，通过产品开发流程的分解，融入电磁兼容设计，从原理图设计、PCB设计、元器件选型、系统布线、系统接地等方面逐步分析，总结概括电磁兼容设计要点，最后，介绍了电磁兼容测试的相关内容。
当前，日益恶化的电磁环境，使我们逐渐关注设备的工作环境，日益关注电磁环境对电子设备的影响，从设计开始，融入电磁兼容设计，使电子设备更可靠的工作。
电磁兼容设计主要包含浪涌（冲击）抗扰度、振铃波浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导骚扰、辐射骚扰、射频场感应的传导抗扰度等相关设计。
电磁干扰的主要形式
电磁干扰主要是通过传导和辐射方式进入系统，影响系统工作，其他的方式还有共阻抗耦合和感应耦合。
传导：传导耦合即通过导电媒质将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上，属频率较低的部分（低于30MHz）。在我们的产品中传导耦合的途径通常包括电源线、信号线、互连线、接地导体等。
辐射：通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上，属频率较高的部分（高于30MHz）。辐射的途径通过空间传递，在我们电路中引入和产生的辐射干扰主要是各种导线形成的天线效应。
共阻抗耦合：当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗时出现的相互干扰。在电源线和接地导体上传导的骚扰电流，多以这种方式引入到敏感电路。
感应耦合：通过互感原理，将在一条回路里传输的电信号，感应到另一条回路对其造成干扰。分为电感应和磁感应两种。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波（如我们设计中每个IC的片头电容就是起滤波作用），辐射干扰采用减少天线效应（如信号贴近地线走）、屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
电磁兼容设计
对于一个新项目的研发设计过程，电磁兼容设计需要贯穿整个过程，在设计中考虑到电磁兼容方面的设计，才不致于返工，避免重复研发，可以缩短整个产品的上市时间，提高企业的效益。
一个项目从研发到投向市场需要经过需求分析、项目立项、项目概要设计、项目详细设计、样品试制、功能测试、电磁兼容测试、项目投产、投向市场等几个阶段。
在需求分析阶段，要进行产品市场分析、现场调研，挖掘对项目有用信息，整合项目发展前景，详细整理项目产品工作环境，实地考察安装位置，是否对安装有所限制空间，工作环境是否特殊，是否有腐蚀、潮湿、高温等，周围设备的工作情况，是否有恶劣的电磁环境，是否受限与其他设备，产品的研制成功能否大大提高生产效率，或者能否给人们的生活或工作环境带来很大的方便，操作使用方式能否容易被人们所接受，这就要求项目产品要满足现场功能需要、易于操作等，最后要整理详细的需求分析报告，以供需求评审。
经过企业内部相关负责人的评审之后，完善需求分析报告，然后是项目立项，项目立项需要组建项目组，把软件、硬件、结构、测试等人员安排到项目组中，分配各自的职责。项目开发的下一阶段是项目概要设计，将项目分解成多个功能模块，运用WBS分解结构对项目进行功能分解细化，根据工作量安排时间，安排具体人员。整理项目概要设计报告，总体对项目进行评估，确定使用电源类型，电源分布情况，电源隔离滤波方式，系统接地方式，产品屏蔽，产品结构采用屏蔽设计，采用屏蔽机箱机壳，分析信号类型，对雷电、静电、群脉冲等干扰采取防护措施。
产品概要设计报告出来后要经过相关人员评审，分析实现方式是否合理，实施方案是否可行，由评审人员给出评审报告，项目组结合评审报告对概要设计进行修改后，进入产品详细设计阶段，这阶段的内容包括原理图设计、PCB设计、PCB采购及焊接、软件编写、功能调试等过程，原理图设计应考虑到电磁兼容方面的影响，对板级电源增加滤波电容，对信号的接口部分增加滤波电路，根据信号类型，选择合适的滤波电路，若信号为低频型号，应选择低通滤波电路，计算合适的截至频率，选择对应的电阻、电容等。另对接口部分设计大电流泄放回路，设置防雷器件，做到第三级的防雷。
一、元器件选型
我们常用的电子器件主要包括有源器件和无源器件两种类型，有源器件主要指IC和模块电路等器件，无源器件主要是指电阻、电容、电感等元件。下面分别对这两种类型元件的选型、在电磁兼容方面要考虑的问题做一些介绍。
有源器件EMC选型
工作电压宽的EMC特性好，工作电压低的EMC特性好，在设计允许的范围内延时大（通常所说的速度慢）特性好一些，静态电流小、功耗小的比大的特性好，贴片封装的器件的EMC性能好于插装器件。
无源器件选型
无源器件在我们的应用中通常包括电阻、电容、电感等，对于无源器件的选型我们要注意这些元件的频率特性和分布参数。
无源器件在某些频率下，会表现出不同特性，一些电阻在高频时拥有电感的特性，如线绕电阻，电解电容的低频特性好，高频特性差，而薄膜电容和瓷片电容高频特性较好，但通常容量较小。考虑温度对元器件的影响，根据设计原理，选用各种温度特性的器件。
二、印制板设计
印制板设计时，要考虑到干扰对系统的影响，将电路的模拟部分和数字部分的电路严格分开，对核心电路重点防护，将系统地线环绕，并布线尽可能粗，电源增加滤波电路，采用DC-DC隔离，信号采用光电隔离，设计隔离电源，分析容易产生干扰的部分（如时钟电路、通讯电路等）和容易被干扰的部分（如模拟采样电路等），对这两种类型的电路分别采取措施。对于干扰元件采取抑制措施，对敏感元件采取隔离和保护措施，并且将它们在空间和电气上拉开距离。在板级设计时，还要注意元器件放置要远离印制板边沿，这对防护空气放电是有利的。
采样电路的原理图设计参见图1：
图1：采样电路设计
电路的合理布局可以降低干扰，提高电磁兼容性能。按照电路的功能划分若干个功能模块，分析每个模块的干扰源与敏感信号，以便进行特殊处理。
印制板布线时，需要注意以下几个方面：
1、保持环路面积最小，例如电源与地之间形成的环路，减小环路面积，将减小电磁干扰在此回路上的感应电流，电源线尽可能靠近地线，以减小差模辐射的环面积，降低干扰对系统的影响，提高系统的抗干扰性能。并联的导线紧紧放在一起，使用一条粗导线进行连接，信号线紧挨地平面布线可以降低干扰。电源与地之间增加高频滤波电容。
2、使导线长度尽可能的缩短，减小了印制板的面积，降低导线上的干扰。
3、采用完整的地平面设计，采用多层板设计，铺设地层，便于干扰信号泄放。
4、使电子元件远离可能会发生放电的平面如机箱面板、把手、螺钉等，保持机壳与地良好接触，为干扰提供良好的泄放通道。对敏感信号包地处理，降低干扰。
5、尽量采用贴片元器件，贴片器件比直插器件的电磁兼容性能要好得多。
6、模拟地与数字地在PCB与外界连接处进行一点接地。
7、高速逻辑电路应靠近连接器边缘，低速逻辑电路和存储器则应布置在远离连接器处，中速逻辑电路则布置在高速逻辑电路和低速逻辑电路之间。
8、电路板上的印制线宽度不要突变，拐角应采用圆弧形，不要直角或尖角。
9、时钟线、信号线也尽可能靠近地线，并且走线不要过长，以减小回路的环面积。
三、系统布线设计
印制板设计出来后，进行试制，焊接调试，系统装机，考虑电磁兼容设计因素，机柜结构、线缆设计需要注意以下几个方面：
1、机柜选用电磁屏蔽柜，具有良好的屏蔽性能，很好地对系统进行屏蔽，降低外界电磁干扰对系统的影响。
2、总电源进线选用屏蔽电源线，并加磁环，屏蔽层在进入机柜处360度接地。
3、对系统外部信号线选用屏蔽线，屏蔽层机柜入口处良好接地。
4、设备外壳就近接机柜，避免交叉。
5、系统设置隔离变压器和ups，保证系统供应纯净电源。
6、严格将电源线和信号线分开，设备外壳的各个面之间和各个板子面板之间要良好接触，接触电阻要小于0.4欧，越小越好，保证设备外壳良好接大地，这样在有静电释放时，不会影响到系统的正常工作。
四、系统接地设计
接地是最有效的抑制骚扰源的方法，可解决50%的EMC问题。系统基准地与大地相连，可抑制电磁骚扰。外壳金属件直接接大地，还可以提供静电电荷的泄漏通路，防止静电积累。
1、地线的概念
安全接地 包括保护接地和防雷接地。
保护接地 为产品的故障电流进入大地提供一个低阻抗通道；
防雷接地 提供泄放大电流的通路；
参考接地 为产品稳定可靠工作提供参考电平，为电源和信号提供基准电位。
安全接地是为了当出现一些电气异常时，为大电流和高电压提供一个泄放的回路，主要是对电路的一种保护措施。参考地主要是信号地和电源地，是保证电路实现功能的基础。
2、接地方式
悬浮接地 对一个独立的与外部没有接口的系统来说一般也没有什么问题，但是如果该系统与其他的系统之间存着接口如通讯口和采样线，那么悬浮接地很容易受到静电和雷击的影响，所以一般电子产品大多不采用悬浮接地。
单点接地 当f《1MHz时可以选择单点接地，可分为并联单点接地和多级电路串联单点接地两种。
并联单点接地：每个电路模块都接到一个单点地上，每个单元在同一点与参考点相连。
多级电路的串联单点接地：将具有类似特性的电路的地连接在一起，形成一个公共点，然后将每一个公共点连接到单点地。
多点接地 当f》10MHz时会采用多点接地。 设备中的电路都就近以接地母线为参考点。
单点接地各电路接在同一点，提供公共电位参考点，没有共阻抗耦合和低频地环路，但对高频信号存在较大的地阻抗。多点接地为就近接地，每条地线可以很短，提供较低接地阻抗。1MHz~10MHz可根据实际需要选用哪种接地方法。
混合接地 是综合单点接地与多点接地的优点，对系统中的低频部分采用单点接地，对系统中高频部分采用多点接地。
信号线屏蔽接地 有高频和低频之分，高频采用多点接地，低频电缆采用单点接地。低频电场屏蔽要求在接收端单点接地，低频磁场屏蔽要求在两端接地。多点接地，除在两端接地外，并以3/20或1/10工作波长的间隔接地。
系统做到良好接地，才能有效的抑制电磁干扰，一个大的系统机柜首先要保证每个面接触良好，接触紧凑，其次是机柜内部设备要就近接地，避免二次干扰，就近泄放电磁干扰。接口屏蔽线要进行环接，再就近接机架。机柜下方设置接地铜排，系统总地线选用铜带比较好，对电磁干扰进行很好的泄放，保证了系统的正常运行。
电磁兼容测试
系统功能测试，满足现场功能需要后，进行电磁兼容测试，电磁兼容测试容易出问题是静电、群脉冲、浪涌、射频场传导等。
1、静电抗扰度检测
参与了几个项目的静电抗扰度检测，对静电有一定认识。静电分为接触放电和空气放电，静电是积累的高压，当接触到设备的金属外壳时会瞬间放电，会影响到电子设备的正常工作，可能引起设备故障或重启，在安全性要求较好的场合这是不允许的。
静电会影响显示效果，可能出现显示闪烁或黑屏，影响正常显示和操作。静电还可能引起CPU工作异常，程序死机或重启。
如果在产品详细设计阶段采用电磁兼容的相关设计，做静电试验不必过分担心，通过设计，对静电积累的电荷进行良好的泄放，不会影响系统的正常工作。
2、电快速瞬变脉冲群抗扰度检测
电快速瞬变脉冲群是一系列的高频高压瞬变脉冲施加在设备上，观察设备是否受到其影响。防护群脉冲主要的方法是&疏导&&堵&，&疏导&就是提供泄放回路，是干扰在进入系统之前，泄放至大地，良好的屏蔽层接地，可以泄放大部分动干扰，&堵&是使群脉冲滤除在设备之外，增加磁环，效果明显，封闭磁环的效果好于对扣磁环，也可以将磁环加入到板级中，固定在印制板中，这样使设备更可靠。
对电源线、信号线、通讯线两端增加磁环，可以对群脉冲干扰进行防护。
3、雷击浪涌检测
雷击浪涌主要包含两个方面，一个是电源防雷，一个是信号防雷。
电源防雷主要是针对系统级而言的，系统级设计要按照三级防雷设计，总电源进入端设置电源防雷（如OBO公司的V20-C/3-PH 385），可以对系统的电源进行一级防护，电源经过电源防雷后，进入隔离变压器，隔离变压器可以对电磁干扰信号进行较好的防护，抑制其对系统的影响。后进入UPS，UPS可以滤除一部分干扰信号，这样电源再进入系统设备，电源是一种纯净的电源，可以使系统更好、更可靠的工作。
图2：系统电源部分设计示例
信号防雷是对系统的信号通路进行防护，主要涉及的是板级设计，在板级设计中增加防雷器件，如气体放电管，增加TVS泄放回路，当有大电流时通过配套电阻和TVS、气体放电管泄放，对后级电路起到保护作用。而后信号进行光电隔离，再进入系统，系统可以采集到一个稳定的信号，使系统正常分析判断，正常发出指令，正常工作。另一方面就是设计较宽的信号范围，信号正常波动时，系统正常工作。
4、射频场感应传导的抗扰度检测
射感试验可能会对显示信号、采集驱动等造成影响，可能使显示闪烁或黑屏，影响设备操作，可能使采集驱动工作异常，采集不到需要的信号，无法驱动现场设备。
射频试验是0.15k～80M频率范围内对信号线、电源进行干扰，3级强度是10V/m。
射感防护的原则是将电源、信号线的屏蔽做好，屏蔽层良好接地，选择合适频率进行滤波，将干扰滤除。
5、辐射发射检测、射频场辐射抗扰度检测
该测试主要是测试系统的抗射频信号及整体屏蔽性能，只要系统做好良好的屏蔽，系统地线接地良好，系统就可以通过检测。
通过相关电磁兼容测试，产品就可以推向市场，进行试运行了，对试运行中出现的问题，进行汇总，以备产品的改进。
电子产品满足相关的电磁兼容测试标准，通过测试，才可以推向市场，用户才能放心使用，极大地减小因电磁干扰发生的事故，对企业的效益、产品的推广起到积极的作用。
安规与电磁兼容网 版权所有电子线路与电磁兼容设计
电子线路与电磁兼容设计
一个好的电子产品，除了产品自身的功能以外，电路设计(ECD)和电磁兼容设计(EMCD)的技术水平，对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用。本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计，介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法。
现代的电子产品，功能越来越强大，电子线路也越来越复杂，以前在电子线路设计中很少出现的电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)问题，现在反
&&一个好的电子产品，除了产品自身的功能以外，电路设计(ECD)和电磁兼容设计(EMCD)的技术水平，对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用。本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计，介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法。&&&&&现代的电子产品，功能越来越强大，电子线路也越来越复杂，以前在电子线路设计中很少出现的电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)问题，现在反而变成了主要问题，电路设计对设计师的技术水平要求也越来越高。CAD(计算机辅助设计)在电子线路设计方面的应用，很大程度地拓宽了电路设计师的工作能力，但电磁兼容设计，尽管目前采用了世界上最先进的CAD技术，还是很难帮得上忙。&&&电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰(ElectromagneticInterference)进行优化设计，使之能成为符合各国或地区电磁兼容性EMC(ElectromagneticCompatibility)标准的产品。EMC的定义是：在同一电磁环境中，设备能够不因为其它设备的干扰影响正常工作，同时也不对其它设备产生影响工作的干扰。&&&电磁干扰(ElectromagneticInterference)一般都分为两种，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(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。&&&&自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(ElectromagneticCompatibility)。目前全球各地区基本都设置了EMC相应的市场准入认证，用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势。如：北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、澳洲的C-tick人证、台湾的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。&&&很多人从事电子线路设计的时候，都是从认识电子元器件开始，但从事电磁兼容设计的时候却无从下手。实际上从事电磁兼容设计是从电磁场理论开始，即从电磁感应认识开始。一、电磁感应与电磁干扰&&&一般电子线路都是由电阻器、电容器、电感器、变压器、有源器件和导线组成，当电路中有电压存在的时候，在所有带电的元器件周围都会产生电场，当电路中有电流流过的时候，在所有载流体的周围都存在磁场。&&&&电容器是电场最集中的元件，流过电容器的电流是位移电流，这个位移电流是由于电容器的两个极板带电，并在两个极板之间产生电场，通过电场感应，两个极板会产生充放电，形成位移电流。实际上电容器回路中的电流并没有真正流过电容器，而只是对电容器进行充放电。当电容器的两个极板张开时，我们就可以把两个极板看成是一组电场辐射天线，此时在两个极板之间的电路都会对极板之间的电场产生感应。在两极板之间的电路不管是闭合回路，或者是开路，在与电场方向一致的导体中都会产生位移电流(当电场的方向不断改变时)，即电流一会儿向前跑，一会儿向后跑。&&&电场强度的定义是电位梯度，即两点之间的电位差与距离之比。一根数米长的导线，当其流过数安培的电流时，其两端电压最多也只有零点几伏，即几十毫伏/米的电场强度，就可以在导体内产生数安培的电流，可见电场作用效力之大，其干扰能力之强。&&&电感器和变压器是磁场最集中的元件，流过变压器次级线圈的电流是感应电流，这个感应电流是因为变压器初级线圈中有电流流过时，产生磁感应而产生的。在电感器和变压器周边的电路，都可看成是一个“变压器”的感应线圈，当电感器和变压器漏感产生的磁力线穿过某个电路时，此电路作为“变压器”的“次级线圈”就会产生感应电流。两个相邻回路的电路，也同样可以把其中的一个回路看成是“变压器”的“初级线圈”，而另一个回路可以看成是“变压器”的“次级线圈”，因此两个相邻回路同样产生电磁感应，即互相产生干扰。&&&&在电子线路中只要有电场或磁场存在，就会产生电磁干扰(ElectromagneticInterference)，两者是相辅相成的，因为电场会产生位移电流，电流又会产生磁场。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。二、电磁兼容设计&&&&目前大多数电子产品都选用开关电源供电，以节省能源和提高工作效率；同时越来越多的产品也都含有数字电路，以提供更多的应用功能。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是目前电子产品中最主要的电磁干扰源，它们是电磁兼容设计的主要内容。下面我们以一个开关电源的电磁兼容设计过程来进行分析。&&&&图1是一个普遍应用的反激式(或称为回扫式)开关电源工作原理图，50Hz或60Hz交流电网电压首先经整流堆整流，并向储能滤波电容器C5充电，然后向变压器T1与开关管V1组成的负载回路供电。图2是进行过电磁兼容设计后的电原理图。1、对电流谐波的抑制&&&&一般电容器C5的容量很大，其两端电压纹波很小，大约只有输入电压的10%左右，而仅当输入电压Ui大于电容器C5两端电压的时候，整流二极管才导通，因此在输入电压的一个周期内，整流二极管的导通时间很短，即导通角很小。这样整流电路中将出现脉冲尖峰电流，如图3所示。&&&这种脉冲尖峰电流如用付立叶级数展开，将被看成由非常多的高次谐波电流组成，这些谐波电流将会降低电源设备的使用效率，即功率因数很低，并会倒灌到电网，对电网产生污染，严重时还会引起电网频率的波动，即交流电源闪烁。脉冲电流谐波和交流电源闪烁测试标准为：IEC及IEC。一般测试脉冲电流谐波的上限是40次谐波频率。&&&解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的方法是在整流电路中串联一个PFC(PowerFactorcorrector)功率因素矫正电路，或差模滤波电感器。PFC功率因素矫正电路一般为一个并联式升压开关电源，其输出电压一般为DC400V，没有经功率因素矫正之前的电源设备，其功率因数一般只有0.4~0.6，经功率因素矫正后功率因数最高可达到0.98。功率因素矫正电路虽然可以完全解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的问题，但又会带来新的高频干扰问题，这同样也要进行严格的EMC电磁兼容设计。用差模滤波电感器可以有效地抑制脉冲电流的峰值，从而降低电流谐波干扰，但不能提高功率因素。&&&图2中的L1为差模滤波电感器，差模滤波电感器一般用矽钢片材料制作，以提高电感量，为了防止大电流流过差模滤波电感器时产生磁饱和，一般差模滤波电感器的两个组线圈都各自留有一个漏感磁回路。&L1差模滤波电感可根据试验求得，也可以根据下式进行计算：&&E=L(di/di)（1）&&&式中E为输入电压Ui与电容器C5两端电压的差值，即L1两端的电压降，L为电感量，di/dt为电流上升率。显然要求电流上升率越小，则要求电感量就越大。2、对振铃电压的抑制&&&由于变压器的初级有漏感，当电源开关管V1由饱和导通到截止关断时会产生反电动势，反电动势又会对变压器初级线圈的分布电容进行充放电，从而产生阻尼振荡，即产生振铃，如图4所示。变压器初级漏感产生反电动势的电压幅度一般都很高，其能量也很大，如不采取保护措施，反电动势一般都会把电源开关管击穿，同时反电动势产生的阻尼振荡还会产生很强的电磁辐射，不但对机器本身造成严重干扰，对机器周边环境也会产生严重的电磁干扰。&&&&图2中的D1、R2、C6是抑制反电动势和振铃电压幅度的有效电路，当变压器初级漏感产生反电动势时，反电动势通过二极管D1对电容器C6进行充电，相当于电容器把反电动势的能量吸收掉，从而降低了反电动势和振铃电压的幅度。电容器C6充满电后，又会通过R2放电，正确选择RC放电的时间常数，使电容器在下次充电时的剩余电压刚好等于方波电压的幅度，此时电源的工作效率最高。3、对传导干扰信号的抑制&&&图1中，当电源开关管V1导通或者关断时，在电容器C5、变压器T1的初级和电源开关管V1组成的电路中会产生脉动直流i1，如果把此电流回路看成是一个“变压器”的“初级线圈”，由于电流i1的变化速率很高，它在“初级线圈”中产生的电磁感应，也会对周围电路产生电磁感应，我们可以把周围电路都看成是同一“变压器”的多个“次级线圈”，同时变压器T1的漏感也同样对各个“次级线圈”产生感应作用，因此电流i1通过电磁感应，在每个“次级线圈”中都会产生的感应电流，我们分别把它们记为i2、i3、i4···。&&&&其中i2和i3是差模干扰信号，它们可以通过两根电源线传导到电网的其它线路之中和干扰其它电子设备；i4是共模干扰信号，它是电流i1回路通过电磁感应其它电路与大地或机壳组成的回路产生的，并且其它电路与大地或机壳是通过电容耦合构成回路的，共模干扰信号可以通过电源线与大地传导到电网其它线路之中和干扰其它电子设备。&&&&与电源开关管V1的集电极相连的电路，也是产生共模干扰信号的主要原因，因为在整个开关电源电路中，数电源开关管V1集电极的电位最高，最高可达600V以上，其它电路的电位都比它低，因此电源开关管V1的集电极与其它电路(也包括电源输入端的引线)之间存在很强的电场，在电场的作用下，电路会产生位移电流，这个位移电流基本属于共模干扰信号。&&&&图2中的电容器C1、C2和差模电感器L1对i1、i2和i3差模干扰信号有很强的抑制能力。由于C1、C2在电源线拔出时还会带电，容易触电伤人，所以在电源输入的两端要接一个放电电阻R1。&&&&对共模干扰信号i4要进行完全抑制，一般很困难，特别是没有金属机壳屏蔽的情况下，因为在感应产生共模干扰信号的回路中，其中的一个“元器件”是线路板与大地之间的等效电容，此“元器件”的数值一般是不稳定的，进行设计时对指标要留有足够的余量。图2中L2和C3、C4是共模干扰信号抑制电路器件，在输入功率较大的电路中，L2一般要用两个，甚至三个，其中一个多为环形磁心电感。&&&根据上面分析，产生电磁干扰的原因主要是i1流过的主要回路，这个回路主要由电容器C5、变压器T1初级和电源开关管V1组成，根据电磁感应原理，这个回路产生的感应电动势为：e=dψ/dt=SdB/dt（2）&式中e为感应电动势，ψ为磁通量，S电流回路的面积，B为磁感应密度，其值与电流强度成正比，dψ/dt为磁通变化率。由此可见，感应电动势与电流回路的面积成正比。因此要减少电磁干扰，首先是要设法减小电流回路的面积，特别是i1电流流过的回路面积。另外，为了减少变压器漏感对周围电路产生电磁感应的影响，一方面要求变压器的漏感要做得小，另一方面一定要在变压器的外围包一层薄铜皮，以构成一个低阻抗短路线圈，把漏感产生的感应能量通过涡流损耗掉。4、对辐射干扰信号的抑制&&&&电磁辐射干扰也是通过电磁感应的方式，由带电体或电流回路及磁感应回路对外产生电磁辐射的。任何一根导体都可以看成是一根电磁感应天线，任何一个电流回路都可以看成是一个环形天线，电感线圈和变压器漏感也是电磁感应辐射的重要器件。要想完全抑制电磁辐射是不可能的，但通过对电路进行合理设计，或者采取部分屏蔽措施，可以大大减轻电磁干扰的辐射。&&&&例如，尽量缩短电路引线的长度和减小电流回路的面积，是减小电磁辐射的有效方法；正确使用储能滤波电容，把储能滤波电容尽量近地安装在有源器件电源引线的两端，每个有源器件独立供电，或单独用一个储能滤波电容供电(充满电的电容可以看成是一个独立电源)，防止各电路中的有源器件(放大器)通过电源线和地线产生串扰；把电源引线的地和信号源的地严格分开，或对信号引线采取双线并行对中交叉的方法，让干扰信号互相抵消，也是一种减小电磁辐射的有效方法；利用散热片也可以对电磁干扰进行局部屏蔽，对信号引线还可以采取双地线并行屏蔽的方法，让信号线夹在两条平行地线的中间，这相当于双回路，干扰信号也会互相抵消，屏蔽效果非常显著；机器或敏感器件采用金属外壳是最好的屏蔽电磁干扰方法，但非金属外壳也可以喷涂导电材料(如石墨)进行电磁干扰屏蔽。5、对高压的静电的消除&&&&图1中，如果输出电压高于1000V，必须考虑静电消除。虽然大多数的开关电源都采取变压器进行“冷热地”隔离，由于“热地”，也叫“初级地”，通过电网可构成回路，当人体接触到“初级地”的时候会“触电”，所以人们都把“初级地”叫做“热地”，表示不能触摸的意思。而“冷地”也叫“次级地”，尽管电压很高，但它与大地不构成回路，当人体接触到“次级地”的时候不会“触电”，因此，人们都把“次级地”叫做“冷地”，表示可以触摸的意思。&&&但不管是“冷地”或者是“热地”，其对大地的电位差都不可能是零，即还是会带电。如彩色电视机中的开关电源，“热地”对大地的电位差大约有400VP-P(峰峰值)，“冷地”对大地的电位差大约有1500VP-P(峰峰值)。&&&&“热地”带电大家比较好理解，而“冷地”带电一般人是难以理解的。那么“冷地”带电这个电压是怎样产生的呢？这个电压是由变压器次级产生的，虽然变压器次级的一端与“冷地”连接，但真正的零电位是在变压器次级线圈的中心，或整流输出滤波电容器介质的中间。这一点我们称为电源的“浮地”，即它为零电位，但又不与大地相连。由此可知“冷地”带电的电压正好等于输出电压的一半，如电视机显像管的高压阳极需要大约3万伏的高压，真正的零电位是在高压滤波电容(显像管石墨层之间的电容)的中间，或高压包的中间抽头处，由此可以求出电视机中的冷地与地之间的电压(静电)大约为15000V。同理，“热地”回路的“浮地”是在储能滤波电容器C5的中间，所以“热地”正常带电电压应为整流输出电压的一半，约为200VP(峰值)，如把开关管导通或截止时产生的反电动势也叠加在其之上，大约有400VP-P(峰峰值)。&&&&图2中的R3就是用来降低冷地与大地之间静电电压的，C8的作用是降低“冷热”地之间的动态电阻。一般数字电路IC的耐压都很低，如果“冷地”带电的电压很高，通过静电感应，或人体触摸，很容易就会把IC击穿。&&&&&顺便指出，“冷地”带电是属于静电的范畴，它只相当于对一个小电容充电，这个小电容的一端是大地，另一端是“冷地”，电容量相当于“冷地”对大地之间的等效电容。另外，图2中的C1、C2、C3、C4、C8、R1、R8、T1属于安全器件，使用时要注意安全要求。结束语&&&&&电磁兼容设计在我国是一门很崭新的科学，电磁兼容性EMC的相关标准还很不完善，很多测试方法或定量分析还需要人们进一步去摸索和探讨，很多新的电磁兼容性EMC设计理论还需人们去创立。本文所涉及的一些电磁兼容设计的知识极为肤浅，内容只是冰山一角，希望我国的科学工作者和工程技术人员，在这一方面能够赶超世界水平，多为国家作贡献。附录EMC常用标准：EMC通用系列标准：IEC61000-4-X工业环境抗扰度通用标准：EN50082-2脉冲电流谐波测试标准：IEC交流电源闪烁测试标准：IEC常见缩略语：ECD(Electriccircuitdesign)：电路设计EMC(ElectromagneticCompatibility)：电磁兼容性EMCD(ElectromagneticCompatibilitydesign)：电磁兼容设计EMI(ElectromagneticInterference)：电磁干扰PFC(PowerFactorcorrector)：功率因素矫正EMS(ElectromagneticSusceptibility)：电磁抗扰度CISPR：国际无线电干扰特别委员会IEC(InternationalElectromagneticCommission)：国际电工委员会EUT(EquipmentUnderTest)受试设备FCC(FederalCommunicationCommission)联邦通信委员会CE(Conformite&Europe&ene")欧盟&&&&欢迎来一步电子网 查看更多精彩信息 请登录 /botan
型号/产品名
南京帕里斯科技有限公司
南京帕里斯科技有限公司
深圳市捷顺科技实业股份有限公司
深圳市捷顺科技实业股份有限公司
深圳市捷顺科技实业股份有限公司}