開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性問(wèn)題研究

1 前言

開(kāi)關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、工作可靠、可遠程監控等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應用于工業(yè)、通訊、軍事、民用、航空等各個(gè)領(lǐng)域。

在很多場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)電源，特別是通信開(kāi)關(guān)電源要有很強的抗電磁干擾能力，如對浪涌、電網(wǎng)電壓波動(dòng)的適應能力，對靜電、電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁波等的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及對設備供電的穩定性。

一方面，因開(kāi)關(guān)電源內部的功率開(kāi)關(guān)管、整流或續流二極管及主功率變壓器，是在高頻開(kāi)關(guān)的方式下工作，其電壓電流波形多為方波。在高壓大電流的方波切換過(guò)程中，將產(chǎn)生嚴重的諧波電壓及電流。這些諧波電壓及電流，一方面通過(guò)電源輸入線(xiàn)或開(kāi)關(guān)電源的輸出線(xiàn)傳出，對與電源在同一電網(wǎng)上供電的其它設備及電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，使設備不能正常工作;另一方面，嚴重的諧波電壓電流在開(kāi)關(guān)電源內部產(chǎn)生電磁干擾，從而造成開(kāi)關(guān)電源內部工作的不穩定，使電源的性能降低。還有部分電磁場(chǎng)通過(guò)開(kāi)關(guān)電源機殼的縫隙，向周?chē)臻g輻射，與通過(guò)電源線(xiàn)、直流輸出線(xiàn)產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)，一起通過(guò)空間傳播的方式，對其它高頻設備及對電磁場(chǎng)比較敏感的設備造成干擾，引起其它設備工作異常。

因此，對開(kāi)關(guān)電源要限制由負載線(xiàn)、電源線(xiàn)產(chǎn)生的傳導干擾，及由輻射傳播的電磁場(chǎng)干擾，使處于同一電磁環(huán)境中的設備均能夠正常工作，互不干擾[1][2]。

2 國內外電磁兼容性標準[1]

電磁兼容性是指設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何設備構成不能承受的電磁干擾的能力。

要徹底消除設備的電磁干擾及對外部一切電磁干擾信號是不可能的。只能通過(guò)系統地制定設備與設備之間允許產(chǎn)生的電磁干擾大小及抵抗電磁干擾的能力的標準，才能使電氣設備及系統間達到電磁兼容的要求。國內外大量的電磁兼容性標準，為系統內的設備相互達到電磁兼容性制訂了約束條件。

國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )(CISPR)是國際電工委員會(huì )(IEC)下屬的一個(gè)電磁兼容標準化組織，設六個(gè)分會(huì )。早在1934年就開(kāi)展EMC標準的研究。其中第六分會(huì )(SCC)主要負責制定關(guān)于干擾測量接收機及測量方法的標準。CISPR16《無(wú)線(xiàn)電干擾和抗干擾度測量設備規范》對電磁兼容性測量接收機、輔助設備的性能以及校準方法給出了詳細的要求。CISPR17《無(wú)線(xiàn)電干擾濾波器及抑制元件的抑制特性測量》制訂了濾波器的測量方法。CISPR22《信息技術(shù)設備無(wú)線(xiàn)電干擾限值和測量方法》規定了信息技術(shù)設備在0.15MHz~1000MHz頻率范圍內產(chǎn)生的電磁干擾限值。CISPR24《信息技術(shù)設備抗擾度限值和測量方法》規定了信息技術(shù)設備對外部干擾信號的時(shí)域及頻域的抗干擾性能要求。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構成了信息技術(shù)設備包括通信開(kāi)關(guān)電源設備的電磁兼容性測試內容及測試方法要求，是目前通信開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性設計的最基本要求。

IEC最近也出版了大量的基礎性電磁兼容性標準，其中最有代表性的是IEC61000系列標準。它規定電子電氣設備的雷擊、浪涌(SURGE)、靜電放電(ESD)、電快速瞬變脈沖群(EFT)、電流諧波、電壓跌落、電壓瞬變及短時(shí)中斷、電壓起伏和閃爍、輻射電磁場(chǎng)、由射頻電磁場(chǎng)引起的傳導干擾抗擾度、傳導干擾及輻射干擾等的電磁兼容性要求。

另外，美國聯(lián)邦委員會(huì )制定的FCC15、德國電氣工程師協(xié)會(huì )制訂的VDE0871、2A1、VDE0871、2A2、VDE0878，都對通信設備的電磁兼容性提出了要求。

我國對電磁兼容性標準的研究比較晚，采取的最主要的辦法是引進(jìn)、消化、吸收，洋為中用是國內電磁兼容性標準制訂的最主要方法。1998年，信息產(chǎn)業(yè)部根據CISPR22、IEC61000系列標準及ITU-T0.41標準，制定了YD/T983-1998《通信電源設備電磁兼容性限值及測量方法》，詳盡規定了通信電源設備包括通信開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性的具體測試項目、要求及測試方法，為通信電源電磁兼容性的檢驗、達標并通過(guò)入網(wǎng)檢測明確了設計目標。