不间断电源(UPS)的电磁兼容设计标准

一、不间断电源( UPS)的电磁兼容特性

二、与 UPS电磁兼容相关的标准和要求

针对 UPS的电磁兼容特性，目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的CISPR22-1997《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和CISPR-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》，欧洲的EN50091-2(1995)《UPS的EMC要求》，我国与CISPR标准相关的有GB9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和GB/T17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。

虽然标准不同，但是它们都是以 CISPR为依据的，因此标准的基本限值是相同的，对UPS主要的要求具体如下：

1. 输入电源端子的传导骚扰限值

上表为国标和 CISPR标准内容，限值没有考虑UPS的容量，有明显不合理的地方；而在欧标EN59001-2中则按UPS的功率容量区分为两种限值，即 25A 电流以下的和 25A 以上的限值不同，相对比较合理。对于辐射骚扰限值，也存在相同的情况，下面 2中的限值也是国标和CISPR的要求。

2. 辐射骚扰限值( 10m )

如果采用 3 m 法测试，则根据相关公式可知，上述数值全部加上 10。

3. 其它相关要求

电池端骚扰： 对于 UPS的电池端骚扰，可以将它当作UPS系统的组成部分，所有UPS的测试指标是基于UPS系统的，因此可以不单独考虑；

通讯接口骚扰： 对于 UPS的通讯接口骚扰，一般与强电信号无直接关系，较易符合相关要求，这里就没有给出具体的限值；详细要求可以查找相关的标准。

输出电源端骚扰： 对于 UPS的输出电源端子的传导骚扰，目前的 国标和CISPR标准 没有给出很明确的要求，通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值，但测试方法有些差异；而在欧洲标准中，则明确规定为输入电源端子的限值加上14dB，相对松一些。

三、不间断电源( UPS)的电磁兼容符合性设计

根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明，假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为 1，则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10，到批量生产时解决需要的费用可能达100，到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此，UPS电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。

    针对 UPS的产品特点，UPS的电磁兼容主要包含以下几个部分：电源的输入、输出传导干扰；电源的辐射骚扰；UPS的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。

1. 输入、输出传导干扰的抑制

针对传导骚扰，可以从三个方面来考虑：干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。

(1)干扰源的消除和降低

在 UPS中有整流的AC/DC变换，有SPWM逆变的DC/AC逆变器，有PFC的高频变换电路，有DC/DC变换的回路，这些都是UPS内重要的骚扰源，尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路，因此，合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度，合理地设计高频电流的PCB、布线也可以改善UPS的骚扰；对于功率变换器中的驱动电路，可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻，增加开关电源的上升、下降沿时间，从而减少电压、电流的高频谐波含量。

(2)传导途径的抑制

由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到 UPS的输入、输出电源端子，因此，尽量减少传递的途径也是减低UPS骚扰的有效方法。例如，将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置，输入、输出的电源线不从干扰源附近走线，在干扰源的进出位置加强抑制处理，通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离，电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。

(3)直接的骚扰抑制

对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况，直接在输入、输出回路采用相应的 EMI滤波器件，如电感、高频电容、专用滤波器等将可以再次有效压低UPS整机对外的传导干扰，实践表明，只要适当加大滤波器的相关参数和衰减的DB值，一般都可以将UPS的传导骚扰压低到标准的限值以内。当然，滤波器的安装必须越靠近输入、输出电源端子越好，因为即使是多几厘米长的接线也会增大干扰，插座式的滤波器将是最为理想的选择。另外，在滤波器中的电容或外加的EMI滤波电容最好是无感的，以增强滤波效果。

2. 整机辐射干扰的抑制

对于 UPS的辐射干扰，主要有两种方法：辐射源的强度抑制和辐射途径的处理。

(1)辐射源的抑制

在 UPS中，辐射源的辐射强度抑制方法基本同传导的处理相同，因为干扰源本身即有传导骚扰又有辐射骚扰；另外，对于辐射骚扰，对辐射源采取适当的屏蔽措施将可十分有效地降低辐射干扰的电平和能量。

(2)辐射途径的处理

整机外壳的等电位设计： 根据电磁场原理，一个接地良好理想密闭的金属六面壳体的内外电磁场不存在相互干扰，因此 UPS的外壳一般应作成金属的，且各个面之间应良好连接，保证为一个等电势体，这样即可十分有效减弱UPS对外的辐射干扰。一般对于电磁兼容要求严格的场合，UPS的壳体不宜采用塑料制作。

进出 UPS壳体连线的处理： 由于 UPS必须有输入、输出电源端子、电池扩展端子等连线进出UPS的外壳，因此这些线的防骚扰处理将十分重要，直接影响到测试的结果能否符合标准要求。一般在这些线上适当地加些高频磁环和高频电容就会有很好的效果。

四、结束语