《浅谈通讯开关电源的电磁兼容性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈通讯开关电源的电磁兼容性.docx（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、浅谈通讯开关电源的电磁兼容性制订的vde08712a1、vde08712a2、vde0878，都对通讯设备的电磁兼容性提出了要求。我国对电磁兼容性标准的研究比拟晚。采取的最主要的方法是引进、消化、吸收，洋为中用是国内电磁兼容性标准制订的最主要方法。1998年度，信息产业部根据cispr22、iec61000系列标准及ituto.41标准，制订了yd/t9831998（）通讯电源设备电磁兼容性限值及测量方法），详尽规定了通讯电源设备包括通讯开关电源的电磁兼容性的详细测试工程、要求及测试方法，为通讯电源电磁兼容性的检验、达标并通过入网检测明确了设计目的。国标也等同采用了相应的国际标准。如gb/t1
2、7626.112系列标准等同采用了iec61000系列标准；gb92541998（）信息技术设备的无线电干扰限值及测量方法）等同采用cispr22；gb/t176181998（）信息技术设备抗扰度限值和测量方法）等同采用cispr24。3开关电源的电磁兼容性问题通讯开关电源因工作在高电压大电流的开关状态下，其引起的电磁兼容性问题是相当复杂的。从整机的电磁兼容性讲，主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合和电磁波耦合几种。电磁兼容产生的三个要素为：干扰源、传播途径及受干扰体。共阻抗耦合主要是干扰源与受干扰体在电气上存在共同阻抗，通过该阻抗使干扰信号进入受干扰对象。线间耦合主要是产生干扰电压
3、及干扰电流的导线或者pcb线，因并行布线而产生的互相耦合。电场耦合主要是由于电位差的存在，产生的感应电场对受干扰体产生的耦合。磁场耦合主要是大电流的脉冲电源线附近产生的低频磁场对干扰对象产生的耦合。而电磁波耦合，主要是由于脉动的电压或者电流产生的高频电磁波，通过空间向外辐射，对相应的受干扰体产生的耦合。实际上，每一种耦合方式是不能严格区分的，只是侧重点不同而已。在开关电源中，主功率开关管在很高的电压下，以高频开关方式工作，开关电压及开关电流均为方波，该方波所含的高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上。同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容，和主功率开关器件的工作状态并非理想，在高频开或者关
4、时，经常产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或者通过散热器及变压器向空间辐射。用于整流及续流的开关二极管，也是产生高频干扰的一个重要原因。因整流及续流二极管工作在高频开关状态，由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在和反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压及电流变化率下，而产生高频振荡。因整流及续流二极管一般离电源输出线较近，其产生的高频干扰最轻易通过直流输出线传出。通讯开关电源为了进步功率因数，均采用了有源功率因数校正电路。同时，为了进步电路的效率及可靠性，减小功率器件的电应力，大量采用了软开关技术。其中零电压、零电流或者零电压零电
5、流开关技术应用最为广泛。该技术极大地降低了开关器件所产生的电磁干扰。但是，软开关无损吸收电路多利用l、c进展能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因此，该谐振电路中的二极管成为电磁干扰的一大干扰源。通讯开关电源中，一般利用储能电感及电容器组成l、c滤波电路，实现对差模及共模干扰信号的滤波，和沟通方波信号转换为平滑的直流信号。由于电感线圈的分布电容，导致了电感线圈的自谐振频率降低，进而使大量的高频干扰信号穿过电感线圈，沿沟通电源线或者直流输出线向外传播。滤波电容器，随着干扰信号频率的上升，由于引线电感的作用，导致电容量及滤波效果不断下降，直至到达谐振频率以上时，完全失去电容器的作
6、用而变为感性。不正确地使用滤波电容及引线过长，也是产生电磁干扰的一个原因。通讯开关电源由于功率密度高、智能化程度高，带mcu微处理器，因此，其中有从高至近千伏到低至几伏的电压信号，从高频的数字信号至低频的模拟信号，电源内部的场分布相当复杂。pcb布线不公道、构造设计不公道、电源线输入滤波不公道、输入输出电源线布线不公道、cpu及检测电路的设计不公道，均会导致系统工作的不稳定或者降低对静电放电、电快速瞬变脉冲群、雷击、浪涌及传导干扰、辐射干扰及辐射电磁场等的抗扰性才能。电磁兼容性的研究，一般运用cispr16及iec61000中规定的电磁场检测仪器及各种干扰信号模拟器、辅助设备，在标准测试场地或
7、者实验室内部，通过详尽的测试分析、结合对电路性能的理解来进展分析研究。从电磁兼容性的三要素讲，要解决开关电源的电磁兼容性，可从三个方面入手。1减小干扰源产生的干扰信号；2切断干扰信号的传播途径；3增强受干扰体的抗干扰才能。在解决开关电源内部的电磁兼容性时，可以综合运用上述三个方法，以本钱效益比及施行的难易性为前提。对开关电源产生的对外干扰，如电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等，只能用减小干扰源的方法来解决。一方面，可以增强输入输出滤波电路的设计，改善有源功率因数校正apfc电路的性能，减小开关管及整流续流二极管的电压电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等。另一方面，加强机
8、壳的屏蔽效果，改善机壳的缝隙泄漏，并进展良好的接地处理。而对外部的抗干扰才能，如浪涌、雷击应优化沟通输入及直流输出端口的防雷才能。通常，对1.2/50s开路电压及8/20s短路电流的组合雷击波形，因能量较小，可采用氧化锌压敏电阻与气体放电管等的组合方法来解决。对于静电放电，通常在通讯端口及控制端口的小信号电路中，采用tvs管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电间隔，或者选用具有抗静电干扰的器件来解决。快速瞬变信号含有很宽的频谱，很轻易以共模的方式传入控制电路内，采用防静电一样的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波如加共模电容或者插入损耗型的铁氧体磁环等来进步系统的抗
9、扰性能。减小开关电源的内部干扰，实现其自身的电磁兼容性，进步开关电源的稳定性及可靠性，应从以下几个方面入手：留意数字电路与模拟电路pcb布线的正确分区、数字电路与模拟电路电源的正确去耦；留意数字电路与模拟电路单点接地、大电流电路与小电流十分是电流电压取样电路的单点接地以减小共阻干扰、减小地环的影响；布线时留意相邻线间的间距及信号性质，防止产生串扰；减小地线阻抗；减小高压大电流电路十分是变压器原边与开关管、电源滤波电容电路所包围的面积；减小输出整流电路及续流二极管电路与直流滤波电路所包围的面积；减小变压器的漏电感、滤波电感的分布电容；采用谐振频率高的滤波电容器等。mcu与液晶显示器的数据线、地址
10、线工作频率较高，是产生辐射的主要干扰源；小信号电路是抗外界干扰的最薄弱环节，适当地增加高抗干扰才能的tvs及高频电容、铁氧体磁珠等元器件，以进步小信号电路的抗干扰才能；与机壳间隔较近的小信号电路，应加适当的绝缘耐压处理等。功率器件的散热器、主变压器的电磁屏蔽层要适当接地，综合考虑各种接地措施，有助于进步整机的电磁兼容性。各控制单元间的大面积接地用接地板屏蔽，可以改善开关电源内部工作的稳定性。在整流器的机架上，要考虑各整流器间的电磁耦合、整机地线布置、沟通输入中线、地线及直流地线、防雷地线间的正确关系、电磁兼容量级的正确分配等。开关电源对内、外的干扰及抗干扰中，共模信号与开关器件的工作方式、散热
11、器的安装及整机pcb板与机壳的连接有相当复杂的关系，共模信号在一定的条件下又可转变成差模信号。解决共模干扰最简单的方法是解决好各电路单元及整机端口、机壳间的问题。整机屏蔽难以施行且本钱较高，在无可奈何的情况下才采用该措施。5国内通讯开关电源的电磁兼容性改良现状自yd/t983标准开场起草以来，国内通讯电源制造商纷纷开场电磁兼容性的研究。由于电磁兼容性测试仪器、试验场地建立费用很高，且需要有经历的研发人员，很多制造商都没有自己的试验室，对电磁兼容性的研究造成了一定的困难。yd/t983标准中，抗扰度指标选用了国外标准中较低等级。除雷击浪涌、esd及eft指标外，其它抗扰度指标均比拟轻易到达要求。
12、电磁干扰指标如传导干扰及辐射干扰指标，由于很难知足标准的要求，是目前电磁兼容性研究的热门，国内只有极少数的厂家可以完全到达相关标准的要求。中兴通讯建立了自己的电磁兼容性试验室，在通讯开关电源研发的初期，就致力于电磁兼容性的研究工作。其通讯开关电源的前级运用最先进的有源功率因数校正技术加无损吸收电路，后级dc/dc采用零电压零电流zvzcs相移谐振软开关技术或者双管正激无损吸收软开关技术，通过专业的电源输入输出滤波器设计及防雷设计，和对整机的平安性、数字接口电路的抗静电设计及抗快速瞬变脉冲群设计，对整机构造恰到好处的电磁屏蔽设计，不仅使整机内部的电磁环境良好，工作稳定，可靠性进步，也使通讯开关电
13、源对外的电流谐波、电起伏和闪烁、传导干扰及辐射干扰到达或者超过cispr22标准规定的a级要求。输入沟通电源线可以承受至少6kv1.2/50s与8/20s的综合波浪涌电压干扰，直流电源线可以承受至少2kv的浪涌电压；整机外部可以承受至少8kv的静电放电esd干扰、至少4kv的电快速瞬变脉冲群eft，和3v/m的高频电磁场干扰，300a/m的工频磁场干扰。宽广的沟通输入电压范围，使整机的电压跌落、电压瞬变及电压短时中断等干扰过后，开关电源可以正常工作。专业采自全国各地的电网干扰电压，均在中兴开关电源上经过了验证分析。中兴通讯系列开关电源的电磁兼容性指标，已完全知足并超过了yd/t9831998（）通讯开关电源设备电磁兼容性要求及测量方法）中所规定的所有工程的指标，局部产品已通过ce认证及fcc认证中的全部电磁兼容性指标，是真正的环保型通讯开关电源，十分合适于挪动基站、程控交换设备、ip、有线电视等数据通讯传输设备和铁路、水电、火电站等强电磁场干扰的场合使用。0