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開關(guān)電源的抗干擾問題

作者: 時(shí)間:2011-02-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179610.htm

在浪涌的作用下,儀表不應(yīng)出現(xiàn)損壞或信息的變化,并能正常工作,計(jì)度器不應(yīng)該產(chǎn)生大于X(kW·h)的變化,測(cè)試輸出也不應(yīng)產(chǎn)生大于X(kW·h)的脈沖信號(hào)量。X的計(jì)算公式同式(1)

(5)無線電干擾試驗(yàn)

當(dāng)頻率在(0.15~3)MHz范圍內(nèi),傳導(dǎo)干擾電壓允許值見表2。

表2傳導(dǎo)干擾電壓允許值

頻段(MHz)允許值dB(μV/m)
峰值平均值
0.15~0.5066~5656~46
0.50~55646
5~306050

當(dāng)頻率在(30~1000)MHz范圍內(nèi)測(cè)量距離為10m的輻射干擾允許值見表3。

表3輻射干擾允許值

頻段(MHz)允許值dB(μV/m)
30~23030
230~100037

(6)外磁場(chǎng)影響試驗(yàn)

在正常工作狀態(tài)下,加以與多功能電能表參比電壓相同頻率、隨時(shí)間正弦變化、強(qiáng)度為0.5mT(400A/m)的外磁場(chǎng),且在最不利的方向和相位的情況下進(jìn)行,試驗(yàn)中程序不應(yīng)紊亂,內(nèi)存數(shù)據(jù)不應(yīng)丟失,誤差改變量應(yīng)符合各有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(7)諧波影響

分別將含有10%的3次、5次諧波干擾源施加在多功能電能表電壓線路,需測(cè)示值誤差的改變量應(yīng)不超過0.2%,程序不應(yīng)紊亂,內(nèi)存數(shù)據(jù)不應(yīng)丟失。

雖然國家技術(shù)監(jiān)督局對(duì)電源產(chǎn)品并未要求進(jìn)行抗干擾方面的測(cè)試,但是由于各種干擾往往會(huì)通過電源傳輸給電子設(shè)備,從而對(duì)這些設(shè)備造成危害。開關(guān)電源的生產(chǎn)廠家應(yīng)對(duì)抗干擾問題引起足夠的重視。具有良好抗干擾設(shè)計(jì)的電源,能使用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中無需考慮由電源引起的抗干擾問題,大大加快用戶的產(chǎn)品開發(fā)周期和節(jié)約開發(fā)成本。

3干擾的方式與類型

電源干擾可以以“共模”或“差模”方式存在。“共模”干擾是指電源對(duì)大地,或中線對(duì)大地之間的電位差。有時(shí)也稱為縱橫干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾,這是載流導(dǎo)體與大地之間的電位差。

“差模”干擾存在于電源相線與中線之間,對(duì)于三

相電路來說,還存在于相線與相線之間。有時(shí)也稱為常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。

兩種干擾模式的區(qū)別是十分重要的,因?yàn)閷?duì)共模干擾是不能用差模的方式來解決的,反之亦然。

干擾類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到完全失電之間進(jìn)行變化。其中也包括電壓變化(如電壓的跌落、浪涌與中斷)、頻率變化、波形失真(電壓的或電流的)、持續(xù)噪聲或雜波,以及瞬變等。

表4電源干擾的類型

序號(hào)干擾的類型典型的起因
1跌落雷擊;重載接通;電網(wǎng)電壓低下
2失電惡劣的氣候;變壓器故障;其他原因的故障
3頻率偏移發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定;區(qū)域性電網(wǎng)故障
4電氣噪聲雷達(dá);無線電訊號(hào);電力公司和工業(yè)設(shè)備的飛弧;轉(zhuǎn)換器和逆變器
5浪涌突然減輕負(fù)載;變壓器的抽頭不恰當(dāng)
6諧波失真整流;開關(guān)負(fù)載;開關(guān)型電源;調(diào)速驅(qū)動(dòng)
7瞬變雷擊;電源線負(fù)載設(shè)備的切換;功率因素補(bǔ)償電容的切換;空載電動(dòng)機(jī)的斷開

表4中的幾種干擾,能夠通過電源進(jìn)行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波,而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象,就不會(huì)造成由電源引起的對(duì)用電設(shè)備的影響。

良好的電源設(shè)計(jì)應(yīng)使電源在較惡劣的電磁環(huán)境中本身能正常工作,同時(shí)應(yīng)對(duì)電源線中的各種脈沖干擾有較好的抑制作用。

4抑制干擾的方法

一般的干擾抑制方法有以下幾種:

 

圖1典型的電源線路濾波器

(1)在電源的輸入端加入線路濾波器。如圖1所示。其中L1和L2的線圈同方向繞在同一磁芯上,這兩個(gè)電感對(duì)于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是互相抵銷的,因此不會(huì)引起磁芯的飽和。而對(duì)于共模電流則可以反映為很大的電感,以便獲得最大的濾波效果,所以又稱為共模電感。

CX電容被用來衰減差模干擾,CY電容用于衰減共模干擾。R用于消除可能在濾波器中出現(xiàn)的靜電積累。

電源濾波器主要用于抑制30MHz以下頻率范圍的噪聲,而對(duì)于脈沖干擾,其諧波頻率往往高達(dá)上百兆赫,實(shí)際使用下來其效果往往并不明顯。例如某研究機(jī)構(gòu)對(duì)20種電源濾波器的抑制浪涌波的能力進(jìn)行了測(cè)試,超過20dB的僅有4種,甚至有的會(huì)在輸出端產(chǎn)生振蕩。

(2)采用帶屏蔽層的變壓器

由于共模干擾是一種相對(duì)大地的干擾,所以它主要通過變壓器繞組間的耦合電容來傳遞。如果在初、次級(jí)之間插入屏蔽層,并使之良好接地,便能使干擾電壓通過屏蔽層旁路掉,從而減小輸出端的干擾電壓。屏蔽層對(duì)變壓器的能量傳輸并無不良影響,但影響了繞組間的耦合電容。圖2畫出了帶屏蔽層的隔離變壓器的共模干擾通路。從圖2中可以看到要使共模衰減量大,只要變壓器屏蔽層接地阻抗小,便能奏效。理論上帶屏蔽層的變壓器能使衰減量達(dá)到60dB左右。但實(shí)際使用后可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于尖峰干擾有抑制,其效果也不十分明顯。

圖2帶屏蔽層的變壓器

C1:初級(jí)繞組與屏蔽層之間的分布電容C2:次級(jí)繞組與屏蔽層之間的分布電容

ZE:屏蔽層接地阻抗Z2:負(fù)載對(duì)地阻抗

e1:初級(jí)干擾(共模型)電壓e2:次級(jí)干擾(共模型)電壓

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