摘 要:分別研究了開關(guān)電源的電流,電壓和功率傳導(dǎo)干擾的檢測技術(shù),闡述了其測量方法和經(jīng)驗(yàn)。最后舉例測量了幾種開關(guān)電源的電流,電壓和功率的諧波含量。
敘 詞:傳導(dǎo)干擾;檢測技術(shù);諧波含量
Abstract:This paper respectively studied detection technique of the current, the voltage and the power conduction interference in the switches power supply , discussed that the measure methods and it’s experience. At last, an example, measured harmonic contents of the current、 the voltage and the power in a few switches power supply.
Keywords:conduction interference;detection technique;
1 引 言
在電力線和開關(guān)電源中,電磁干擾 ( EMI: electromagnetic interference)主要表現(xiàn)形式是傳導(dǎo)干擾。干擾信號主要是電流和電壓諧波分量【1—3】。 電力線、信號線和控制線是傳導(dǎo)干擾的載體【4】。 傳導(dǎo)干擾檢測技術(shù)復(fù)雜,在測量中,不但要考慮電磁輻射干擾的屏蔽技術(shù),而且測量儀的正確使用,測量方法正確與否都直接影響測量結(jié)果。 這里主要探討電氣設(shè)備中傳導(dǎo)干擾的檢測技術(shù)。
2 開關(guān)電源的電壓傳導(dǎo)干擾測量
在測量來自開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾時(shí),必須在電網(wǎng)交流電源與待測設(shè)備( EUT: equipment under test ) 之間接一個(gè)線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN),聯(lián)結(jié)LISN有兩個(gè)作用:其一,對EUT的電源輸入端口,在高頻諧波時(shí)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線性阻抗,這樣當(dāng)聯(lián)接到同一電源的其它設(shè)備發(fā)生變化時(shí),不會影響EUT輸入的電源阻抗;其二、LISN 可以濾去來自電網(wǎng)電源的EMI,給電氣設(shè)備提供一個(gè)“干凈” 的電源,不會影響對EUT本身傳導(dǎo)干擾的測量結(jié)果。
圖1 基于LISN測量電壓諧波原理電路
LISN 是一個(gè)三端口RLC網(wǎng)絡(luò)。12端口接電網(wǎng)電壓;34端口接EUT;56端口接輸入阻抗為50Ω的無線電噪聲儀;用于測量開關(guān)電源的電壓傳導(dǎo)干擾(電壓諧波分量)?;贚ISN測量EUT的電壓諧波分量原理電路見圖1。從12端口看進(jìn)去的阻抗頻率特性見圖2。
如果希望LISN有更寬的頻率范圍的平穩(wěn)阻抗特性,則需要更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖2 LISN的阻抗特性曲線
如果LISN的功率容量不夠,或在實(shí)際裝置中無法安裝LISN,這時(shí)可以用電壓探針(VP)進(jìn)行測量。VP原理電路見圖3。在圖3中,R與 Rm之和為
R+Rm =1500Ω (1)
式(1)中Rm為無線電噪聲儀的輸入阻抗,典型數(shù)據(jù)為50Ω。實(shí)際干擾電壓Vi與測量值電壓Ui的關(guān)系:
Vi=(1500/Rm)×Ui ?。?)
圖3 電壓探針電路圖
式(2)中下標(biāo)i表示第i次電壓諧波。
用VP測量EUT的電壓傳導(dǎo)干擾時(shí),要注意下列二點(diǎn):(1)在使用VP進(jìn)行傳導(dǎo)EMI測量時(shí),要確保來自電網(wǎng)電源的EMI電平低于來自被測件的EMI在20dB以上;(2)在電網(wǎng)電源與VP之間,或VP與被測件之間,一般阻抗不匹配,因此測量誤差不能去除。所以,用VP測量電壓傳導(dǎo)干擾的精度低于基于LISN的測量精度。
3 開關(guān)電源的電流傳導(dǎo)干擾的測量
用電流探針(CP)測量EMI的電流噪聲,其測量方法是很簡單的,CP包圍通過電流的導(dǎo)體就可以測量相應(yīng)的電流的噪聲,當(dāng)CP包圍一根導(dǎo)線時(shí),可以測量差模傳導(dǎo)電流;當(dāng)CP包圍全部電纜時(shí),可以測量共模傳導(dǎo)電流。在測量過程中,CP位于EUT與LISN之間,且要盡量靠近LISN側(cè),這樣測量誤差小。CP的插入阻抗小于0.5Ω,工作頻率可以達(dá)50MHz.
4 開關(guān)電源的功率傳導(dǎo)干擾的測量
功率傳導(dǎo)干擾的測量儀一般采用功率探針(PP),PP可以測量5MHz—300MHz的傳導(dǎo)干擾功率,PP原理見圖4 ,圖4中:A為CP,A 的輸入為EUT的傳導(dǎo)電流噪聲;B,C 為鐵氧套管,他們分別包圍電力線和與測量儀器相聯(lián)的信號線,用于衰減所感興趣的頻率范圍的電流;D為附加吸收器,作用是衰減來自電網(wǎng)的電流傳導(dǎo)干擾。
由于當(dāng)頻率大于30MHz的干擾信號是以幅射的方式,這樣,在進(jìn)行傳導(dǎo)干擾功率的測量時(shí),必須對電源引線進(jìn)行很好地屏蔽。這種傳導(dǎo)干擾的最大強(qiáng)度存在于電力線與ETU的連接點(diǎn)上[4],因此,PP放在此位置進(jìn)行測量。另外,精確的測量點(diǎn)隨頻率不同而變化,可以通過觀察儀器的最大值來調(diào)節(jié)測量地點(diǎn)。PP對EUT提供約100Ω—250Ω的阻抗,其感抗分量不大于阻抗的2%。只有注意上述各點(diǎn),傳導(dǎo)干擾功率的測量才能獲得比較正確的結(jié)果。
5 檢測舉例與分析
利用CP、VP和基于LISN分別測量各種型號的29英寸彩電,15英寸彩顯,和UPS電源輸出端口電流和電壓的諧波分量,具有代表性的測量結(jié)果見表1。把基波分量的電流(電壓)值看成100%,其余的數(shù)據(jù)為占基波分量百分比。
表1中:I-THD表示電流的總諧波含量;V-THD表示電壓的總諧波含量。從表1中看到:開關(guān)電源中電流的諧波干擾是主要矛盾,而電壓諧波干擾比電流諧波干擾小得多,因此,抑制開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾主要是抑制電流的諧波干擾。
表2為彩電,彩顯,和UPS電源輸出端口的諧波功率的測量數(shù)據(jù)(基波分量的功率值看成100%,其余的數(shù)據(jù)為占基波分量百分比)。P-THD表示各次諧波功率的諧波含量。
6 結(jié) 束 語
電力網(wǎng)絡(luò)與電氣設(shè)備互相的傳導(dǎo)干擾,是電磁干擾的主要形式。對傳導(dǎo)干擾的測量技術(shù)研究,具有十分重要的實(shí)際意義。在傳導(dǎo)干擾的測量過程中,不但要有一定的電磁兼容理論基礎(chǔ),也需要豐富的實(shí)際測量經(jīng)驗(yàn)。本文對開關(guān)電源電氣設(shè)備傳導(dǎo)干擾檢測技術(shù)的研究具有實(shí)際應(yīng)用意義。
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