通信開關電源的電磁兼容性
加入技術交流群
電磁兼容性的研究，一般運用CISPR16及IEC61000中規定的電磁場檢測儀器及各種干擾信號模擬器、輔助設備，在標準測試場地或實驗室內部，通過詳盡的測試分析、結合對電路性能的理解來進行分析研究。
從電磁兼容性的三要素講，要解決開關電源的電磁兼容性，可從三個方面入手。
1）減小干擾源產生的干擾信號；
2）切斷干擾信號的傳播途徑；
3）增強受干擾體的抗干擾能力。
在解決開關電源內部的電磁兼容性時，可以綜合運用上述三個方法，以成本效益比及實施的難易性為前提。對開關電源產生的對外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導干擾、電磁場輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來解決。一方面，可以增強輸入輸出濾波電路的設計，改善有源功率因數校正（APFC）電路的性能，減小開關管及整流續流二極管的電壓電流變化率，采用各種軟開關電路拓撲及控制方式等。另一方面，加強機殼的屏蔽效果，改善機殼的縫隙泄漏，并進行良好的接地處理。而對外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊應優化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50μs開路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。對于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號電路中，采用TVS管及相應的接地保護、加大小信號電路與機殼等的電距離，或選用具有抗靜電干擾的器件來解決?？焖偎沧冃盘柡泻軐挼念l譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內，采用防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強輸入電路的共模信號濾波（如加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環等）來提高系統的抗擾性能。
減小開關電源的內部干擾，實現其自身的電磁兼容性，提高開關電源的穩定性及可靠性，應從以下幾個方面入手：注意數字電路與模擬電路PCB布線的正確分區、數字電路與模擬電路電源的正確去耦；注意數字電路與模擬電路單點接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地以減小共阻干擾、減小地環的影響；布線時注意相鄰線間的間距及信號性質，避免產生串擾；減小地線阻抗；減小高壓大電流電路特別是變壓器原邊與開關管、電源濾波電容電路所包圍的面積；減小輸出整流電路及續流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積；減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容；采用諧振頻率高的濾波電容器等。
MCU與液晶顯示器的數據線、地址線工作頻率較高，是產生輻射的主要干擾源；小信號電路是抗外界干擾的最薄弱環節，適當地增加高抗干擾能力的TVS及高頻電容、鐵氧體磁珠等元器件，以提高小信號電路的抗干擾能力；與機殼距離較近的小信號電路，應加適當的絕緣耐壓處理等。功率器件的散熱器、主變壓器的電磁屏蔽層要適當接地，綜合考慮各種接地措施，有助于提高整機的電磁兼容性。各控制單元間的大面積接地用接地板屏蔽，可以改善開關電源內部工作的穩定性。
在整流器的機架上，要考慮各整流器間的電磁耦合、整機地線布置、交流輸入中線、地線及直流地線、防雷地線間的正確關系、電磁兼容量級的正確分配等。
開關電源對內、外的干擾及抗干擾中，共模信號與開關器件的工作方式、散熱器的安裝及整機PCB板與機殼的連接有相當復雜的關系，共模信號在一定的條件下又可轉變成差模信號。解決共模干擾最簡單的方法是解決好各電路單元及整機端口、機殼間的問題。整機屏蔽難以實施且成本較高，在無可奈何的情況下才采用該措施。
5國內通信開關電源的電磁兼容性改進現狀
自YD/T983標準開始起草以來，國內通信電源制造商紛紛開始電磁兼容性的研究。由于電磁兼容性測試儀器、試驗場地建設費用很高，且需要有經驗的研發人員，很多制造商都沒有自己的試驗室，對電磁兼容性的研究造成了一定的困難。YD/T983標準中，抗擾度指標選用了國外標準中較低等級。除雷擊浪涌、ESD及EFT指標外，其它抗擾度指標均比較容易達到要求。電磁干擾指標如傳導干擾及輻射干擾指標，由于很難滿足標準的要求，是目前電磁兼容性研究的熱點，國內只有極少數的廠家可以完全達到相關標準的要求。
中興通訊建立了自己的電磁兼容性試驗室，在通信開關電源研發的初期，就致力于電磁兼容性的研究工作。其通信開關電源的前級運用最先進的有源功率因數校正技術加無損吸收電路，后級DC/DC采用零電壓零電流（ZVZCS）相移諧振軟開關技術或雙管正激無損吸收軟開關技術，通過專業的電源輸入輸出濾波器設計及防雷設計，以及對整機的安全性、數字接口電路的抗靜電設計及抗快速瞬變脈沖群設計，對整機結構恰到好處的電磁屏蔽設計，不僅使整機內部的電磁環境良好，工作穩定，可靠性提高，也使通信開關電源對外的電流諧波、電起伏和閃爍、傳導干擾及輻射干擾達到或超過CISPR22標準規定的A級要求。輸入交流電源線能夠承受至少±6kV（1.2/50μs與8/20μs的綜合波）浪涌電壓干擾，直流電源線能夠承受至少±2kV的浪涌電壓；整機外部能夠承受至少±8kV的靜電放電（ESD）干擾、至少±4kV的電快速瞬變脈沖群（EFT），以及3V/m的高頻電磁場干擾，300A/m的工頻磁場干擾。寬廣的交流輸入電壓范圍，使整機的電壓跌落、電壓瞬變及電壓短時中斷等干擾過后，開關電源能夠正常工作。專業采自全國各地的電網干擾電壓，均在中興開關電源上經過了驗證分析。
中興通訊系列開關電源的電磁兼容性指標，已完全滿足并超過了YD/T983－1998《通信開關電源設備電磁兼容性要求及測量方法》中所規定的所有項目的指標，部分產品已通過CE認證及FCC認證中的全部電磁兼容性指標，是真正的環保型通信開關電源，特別適合于移動基站、程控交換設備、IP電話、有線電視等數據通信傳輸設備以及鐵路、水電、火電站等強電磁場干擾的場合使用。本文引用地址：http://www.104case.com/article/156695.htm
評論