開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法

1 引言

　　電磁兼容是一門(mén)新興的跨學(xué)科的綜合性應用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的基本理論為基礎，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應用的范圍很廣，幾乎所有現代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機和醫療等都必須解決電磁兼容問(wèn)題。其研究的熱點(diǎn)內容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標準與規范、電磁兼容性的測量與試驗技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

　　電磁兼容的英文名稱(chēng)為Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC。所謂電磁兼容是指設備（分系統、系統）在共同的電磁環(huán)境中能一起執行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設備研制中所必須解決的兼容問(wèn)題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達0 GHz ~400GHz，研究對象除傳統設備外，還涉及芯片級，直到各種艦船、航天飛機、洲際導彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。

　　電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項都可解決電磁兼容問(wèn)題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。

　　2 電磁兼容技術(shù)名詞

　?。?）電磁兼容性

　　電磁兼容性是指設備或者系統在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

　?。?）電磁騷擾

　　電磁騷擾是指任何可能引起設備、裝備或系統性能降低或者對有生命或者無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現象。電磁騷擾可引起設備、傳輸通道或系統性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過(guò)公共地線(xiàn)阻抗/內阻的耦合、沿電源線(xiàn)傳導的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統受干擾的路徑為：經(jīng)過(guò)電源，通過(guò)信號線(xiàn)或控制電纜、場(chǎng)滲透，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)直接進(jìn)入；通過(guò)電纜耦合，從其他設備來(lái)的傳導干擾；電子系統內部場(chǎng)耦合；其他設備的輻射干擾；電子設備外部耦合到內部場(chǎng)；寬帶發(fā)射機天線(xiàn)系統；外部環(huán)境場(chǎng)等。

　?。?）電磁環(huán)境

　　電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現象，它可能與有用信號疊加或組合。

　?。?）電磁輻射

　　電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應現象也包含在內。 RFI/EMI可以通過(guò)任何一種設備機殼的開(kāi)口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門(mén)框、艙蓋、抽屜和面板以及機殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。 RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設備的導線(xiàn)和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。

　?。?）脈沖

　　脈沖是指在短時(shí)間內突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。

　?。?）共模干擾和差模干擾

　　電源線(xiàn)上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對大地或電線(xiàn)對大地之間。共模干擾有時(shí)也稱(chēng)縱模干擾、不對稱(chēng)干擾或接地干擾。這是載流導體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線(xiàn)與中線(xiàn)及相線(xiàn)與相線(xiàn)之間。差模干擾也稱(chēng)常模干擾、橫模干擾或對稱(chēng)干擾。這是載流導體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串擾耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線(xiàn)路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì )相互轉化，所以情況十分復雜。干擾經(jīng)長(cháng)距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因為線(xiàn)間阻抗與線(xiàn)-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線(xiàn)路傳輸中還會(huì )向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì )，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡(jiǎn)便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨環(huán)繞每根導線(xiàn)，得出單根導線(xiàn)的感應值，然后再環(huán)繞兩根導線(xiàn)（其中一根是地線(xiàn)），探測其感應情況。如感應值是增加的，則線(xiàn)路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。

　?。?）抗擾度電平和敏感性電平

　　抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或者系統并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級時(shí)的最大騷擾電平。也就是說(shuō)，超過(guò)此電平時(shí)該裝置、設備或者系統就會(huì )出現性能降低。而敏感性電平是指剛剛開(kāi)始出現性能降低的電平。所以，對某一裝置、設備或者系統而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數值。

　?。?）抗擾度裕量

　　抗擾度裕量是指裝備、設備或者系統的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。