探討YAG激光電源的電磁兼容性

1前言

電磁兼容是指電子設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作的能力。因?yàn)殡姶鸥蓴_不僅影響電子設(shè)備的正常工作，甚至造成電子設(shè)備中的元器件損害。因此，對(duì)電子設(shè)備的電磁兼容技術(shù)要給予充分的重視。既要注意電子設(shè)備不受周圍電磁干擾的影響而能正常工作，又要注意電子設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾不影響周圍其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

目前的YAG激光電源均采用了開(kāi)關(guān)電源，它是將工頻交流直接整流成直流，通過(guò)開(kāi)關(guān)器件逆變成高頻交流，再通過(guò)高頻變壓器隔離升壓，經(jīng)過(guò)高頻整流后給儲(chǔ)能電容器充電，最后經(jīng)氙燈放電給激光電源提供能量。

激光電源是一種強(qiáng)電磁干擾源。其產(chǎn)生的電磁干擾，可通過(guò)傳導(dǎo)和輻射對(duì)電磁敏感設(shè)備產(chǎn)生影響，可能使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。因此，有必要對(duì)激光器產(chǎn)生的電磁干擾的種類和量級(jí)進(jìn)行測(cè)量，并分析激光器產(chǎn)生的電磁干擾的原因，以便采取有針對(duì)性的電磁兼容性措施，保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

2電磁兼容性摸底試驗(yàn)

21試驗(yàn)?zāi)康暮头椒?/span>

按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)。電磁兼容性試驗(yàn)的目的，一是檢測(cè)設(shè)備的電磁兼容性是否符合國(guó)標(biāo)的規(guī)定，二是檢測(cè)出不符合國(guó)標(biāo)規(guī)定的具體項(xiàng)目的頻帶和參數(shù)，以便進(jìn)行有針對(duì)性的電磁兼容性設(shè)計(jì)改進(jìn)，保證整個(gè)系統(tǒng)能正常工作。

22試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)和條件

2000年11月17日于北京信息產(chǎn)業(yè)部電子第3研究所電磁兼容實(shí)驗(yàn)室。

激光器分別采用重頻1Hz、20Hz、60Hz，850V充電電壓工作。

23試驗(yàn)內(nèi)容

進(jìn)行了以下兩項(xiàng)主要試驗(yàn)：

（1）電源線傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)

激光器采用重頻60Hz，850V充電電壓工作。在火線和零線上分別測(cè)試電源線傳導(dǎo)發(fā)射。圖1為激光器采用重頻60Hz時(shí)火線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻譜圖，圖2為激光器采用重頻60Hz時(shí)零線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻譜圖。

根據(jù)國(guó)標(biāo)的規(guī)定和激光器為一類電磁兼容性的設(shè)備應(yīng)有6dB的安全系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)值在圖中用實(shí)折線標(biāo)出，而虛折線為無(wú)安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。測(cè)試結(jié)果

圖1激光器采用重頻60Hz時(shí)火線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻譜圖

圖2激光器采用重頻60Hz時(shí)零線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻譜圖

圖3激光器采用重頻20Hz時(shí)的電場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試頻譜圖

如下：

①?gòu)臏y(cè)試頻譜圖1上可知火線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射的試驗(yàn)值多處超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

②從測(cè)試頻譜圖2上可知零線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射的試驗(yàn)值均在標(biāo)準(zhǔn)值下。

表1激光器重頻60Hz，火線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射

的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

頻率高于20MHz的試驗(yàn)采用掃頻測(cè)試的方法測(cè)試電場(chǎng)輻射發(fā)射，激光器采用重頻20Hz，850V充電電壓工作。圖3為激光器采用重頻20Hz時(shí)的測(cè)試頻譜圖。

根據(jù)國(guó)標(biāo)的規(guī)定和激光器為一類電磁兼容性的設(shè)備應(yīng)有的6dB的安全系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)值在圖中用實(shí)折線標(biāo)出，而虛折線為無(wú)安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。測(cè)試結(jié)果如下：

①電場(chǎng)輻射發(fā)射試驗(yàn)只在大于頻率800MHz的試驗(yàn)值滿足國(guó)標(biāo)的規(guī)定，其余均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。

②頻率低于20MHz的試驗(yàn)采用點(diǎn)頻測(cè)試的方法，激光器采用重頻1Hz，850V充電電壓工作，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3結(jié)果分析及改進(jìn)措施

31電源線上傳導(dǎo)發(fā)射

（1）電源線上傳導(dǎo)發(fā)射的原因及應(yīng)對(duì)措施

①由于激光電源在運(yùn)行過(guò)程中造成工頻波形的畸變，產(chǎn)生大量的諧波在電源線上傳導(dǎo)發(fā)射。

②由于激光器采用20kHz以上的高頻高壓開(kāi)關(guān)電源，其運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量的高電壓高次諧波在電源線上傳導(dǎo)發(fā)射。

而該臺(tái)激光電源沒(méi)有設(shè)置電源濾波器。對(duì)此，在供電進(jìn)線處應(yīng)采取抑制電源線傳導(dǎo)干擾的主要措施——安裝電源濾波器。