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電磁兼容性是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力。國內(nèi)外已有大量的電磁兼容性標準, 為系統(tǒng)內(nèi)的設備相互達到電磁兼容性制訂了約束條件。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構成了信息技術設備包通信開關電源設備的電磁兼容 性測試內(nèi)容及測試方法要求,是目前通信開關電源電磁兼容性設計的zui基本要求。
1、通信開關電源的干擾
通信開關電源要穩(wěn)定工作就要有很強的抗電磁干擾能力,對于電場,磁場及電磁波等要有足夠的抗干擾能力,保證自身能夠正常工作以及通信設備供電的 穩(wěn)定且不間斷,同時也要不受通信系統(tǒng)本身因通信時電磁波帶來的干擾。一般來講,開關電源受到的干擾源有電壓電流快速變化造成的干擾,傳導干擾和輻射干擾。
開關電源的干擾來源有:開關電源的大功率開關管工作在高壓大電流的切換狀態(tài),由導通切換為關斷狀態(tài)時形成浪涌電壓,或由關斷切換為導通狀態(tài)時形 成的浪涌電流,它們的高次諧波成分會通過空間向外發(fā)射或通過電源線的傳導構成干擾源。由關斷切換為導通狀態(tài)時,開關變壓器副方的整流二極管受反方向恢復特 性的限制,產(chǎn)生尖峰狀的反向電流,它與二極管結電容以及引線電感等形成阻尼正弦振蕩,也含有大量的諧波成分,構成干擾。
通信開關電源電磁干擾特點:
(1)整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器在高壓、大電流及高頻開關的方式下工作,其電流電壓快速變化會造成干擾,從而造成開關電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定,使電源的性能降低。
(2)收發(fā)天線的極化,方向特性EMC輻射。通信開關電源受到:9 kHz~30 MHz的射頻磁場干擾;30~1 000 MHz的射頻電場干擾。
(3)部分電磁場通過開關電源機殼的縫隙,向周圍空間輻射,與通過電源線、直流輸出線產(chǎn)生的輻射電磁場,一起通過空間傳播的方式,對其他高頻設備及對電磁場比較敏感的設備造成干擾,引起其他設備工作異常。
因此,對通信開關電源,要限制由負載線、電源線產(chǎn)生的傳導干擾圾空間傳播時產(chǎn)生的輻射電磁場干擾量,使它們能與處于同一環(huán)境中的其他電信設備均能夠正常工作,互不產(chǎn)生干擾。
2、開關電源的電磁兼容性問題分析
通信開關電源因工作在高電壓大電流的開關工作狀態(tài)下,其引起電磁兼容性問題的原因是相當復雜的。有通信系統(tǒng)的高頻信號對開關電源的電磁干擾;同 時,開關電源由于本身的電路設計,PCB布線,元器件的性能等也會對通信,或其他電子、電氣設備產(chǎn)生干擾。其中,按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干 擾兩種;按照干擾信號對于電路作用的形態(tài)不同,可將電源系統(tǒng)內(nèi)的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種。通常,線路電源線上的任何傳導干擾信號,都可表示成共模 和差模干擾兩種方式。
在開關電源中,主功率開關管在高電壓、大電流或以高頻開關方式工作下,開關電壓及開關電流的波形在阻性負載時近似為方波,波信號含有豐富的高次 諧波,該高次諧波的頻譜可達方波頻率的1 000次以上。由于電壓差可以產(chǎn)生電場、電流的流動可以產(chǎn)生磁場,以及豐富的諧波電壓電流的高頻部分在設備內(nèi)部產(chǎn)生電磁場,從而造成設備內(nèi)部工作的不穩(wěn) 定,使設備的性能降低。同時,由于電源變壓器的漏電感及分布電容,以及主功率開關器件的工作狀態(tài)并不是理想的,在高頻開或關時,常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波 振蕩,該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波,通過開關管與散熱器問的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。