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产品的电磁兼容性设计

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在产品的电磁兼容性测试中,有一部分是涉及到在电源线上做抗干扰试验的,本文的目的就在于帮助读者提高产品的电源线抗干扰能力。

1 概述

1.1 干扰的方式

电源线上的干扰有共模和差模两种方式,如图2.1所示。

“共模”干扰存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间。共模干扰有时也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰。这是载流导体与大地之间的干扰。

“差模”干扰存在于电源相线与中线及相线与相线之间。差模干扰也称常模干扰、横模干扰或对称干扰。这是载流导体之间的干扰。

共模干扰提示了干扰是由辐射或串扰耦合到电路中来到的。而差模干扰则提示了干扰是源于同一条电源电路的。通常这两种干扰是同时存在的,由于线路阻抗的不平衡,两种干扰在传输中还会相互转化,所以情况十分复杂。干扰经长距离传输后,差模分量的衰减要比共模大,这是因为线间阻抗与线—地阻抗不同的缘故。出于同一原因,共模干扰在线路传输中还会向邻近空间辐射,而差模则不会,因此共模干扰比差模更容易造成电磁干扰。

不同的干扰方式要采取不同的干扰抑制方法才有效。判断干扰方式的简便方法是采用电流探头。探头先单独环绕每根导线,得出单根导线的感应值;然后再环绕两根导线（其中一根是地线）探测其感应情况。如感应值是增加的,则线路中干扰电流是共模的;反之则是差模的。

1.2 干扰的类型

电源干扰的类型有多种,包括电压跌落（如重载接通造成电网电压下跌）、失电（如雷击、变压器故障或其他原因造成的短时停电）、频率偏移（如发电机不稳定、区域性电网故障等）、电气噪声（如无线电信号、电厂或工业设备的飞弧、开关电源或大功率逆变设备等产生的电磁骚扰）、浪涌（如突然减轻负载、变压器抽头不当等）、谐波失真（如整流、变频调速和开关电源的工作）和瞬变（如雷击、大功率开关的切换、对电感性负载的切换）等等。

1.3 干扰对设备工作的影响

有三组常被引用的数据可供参考：（1）美国电话、电报公司（AT＆T）在1982年得出的统计结果为：电压跌落87％、脉冲干扰7.5％、电源失效4.7％、电压浪涌0.8％。（2）美国商用机器公司（IBM）在1974年得出的结果为：振荡瞬变49％、脉冲干扰39.5％、电压跌落11％、断电0.5％。（3）美国海军在经过十年的统计后得出电压过低是造成故障的首要原因。

以上三组数据结果大相径庭,可以用设备对象不同,测试条件也不尽相同来给以解释。但不管怎样,最主要的影响有两个,一个是电源线上的瞬变（包括振荡瞬变和脉冲干扰）;另一个是长时间的电压过低。

2 干扰的抑制技术

针对不同的干扰,应采取不同的抑制技术,由简单的线路清理,至单个元件的干扰抑制器、滤波器和变压器,再至比较复杂的稳压器和净化电源,以及价格昂贵而性能完善的不间断电源,下面分别作简要叙述。

2.1 专用线路

只要通过对供电线路的简单清理就可以取得一定的干扰抑制效果。如在三相供电线路中认定一相作为干扰敏感设备的供电电源;以另一相作为外部设备的供电电源;再以一相作为常用测试仪器或其他辅助设备的供电电源。这样的处理可避免设备间的一些相互干扰,也有利于三相平衡。

值得一提的是在现代电子设备系统中,由于配电线路中非线性负载的使用,造成线路中谐波电流的存在,而零序分量谐波在中线里不能相互抵消,反而是叠加,因此过于纤细的中线会造成线路阻抗的增加,干扰也将增加。同时过细的中线还会造成中线过热。

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