电磁干扰和电磁兼容

电磁干扰和电磁兼容（精选十篇）

电磁干扰和电磁兼容 篇1

1 电磁兼容和电磁干扰的相关知识

1.1 电磁兼容的概念

国际相关组织对电磁兼容给予了下面的定义:电磁兼容是指电子系统或电子设备在自身所处的电磁环境中可以正常工作, 但它们对其他电子系统或设备不造成干扰。电磁的兼容性包括两个方面:第一是电磁的干扰, 第二是电磁的耐受性。所谓的电磁的干扰是指电气类的产品自身通电后, 因为电磁感应效应所产生的电磁波对产品自身周围的其他电子设备所造成的干扰, 电磁耐受性是指电气类产品自身对外来的因电磁效应而产生的电磁波的干扰防御能力。电磁干扰包括三类即:电气传导干扰、电气辐射干扰、对电气干扰功率进行测试等。电磁耐受性是包括:电气静电放电、电气辐射耐受、电气快速脉冲耐受、雷电击打耐受和传导耐受等。

1.2 电磁兼容设计的目的

顾名思义所谓的电磁兼容设计指的是电气产品设计人员在对电子设备或电子系统进行预期的电磁环境中能够实现电磁兼容的目的。换句话说, 电磁兼容就是指电气产品设计人员在对电子设备或系统进行设计时能够满足电磁兼容标准所规定的两种能力, 第一种能力是在预期的电磁环境中电气产品性能没有降低, 自身能够正常工作没有出现故障, 第二种能力是在事先预期的电磁环境中, 所设计的电磁产品本身对自身所在的电磁环境中对其他电气不会造成一些电磁污染。

1.3 电磁兼容领域的发展概况阐述

世界上所有的国家对电磁干扰都表现出了一定的重视, 并且各个国家也早已着手发展电磁干扰技术, 对于有关的检测和认证标准也做出了相关的规定。各个国家所规定的标准有所不同, 并且一些国家按照自身所规定的标准对电气类产品的引进和流通也做了相关的规定, 对于不符合标准的产品, 这些国家要么限制对这些产品的引进要么限制对该类产品的销售和流通。世界上一些发达的国家和组织对该标准都十分重视, 例如美国制订了FCC标准、欧盟制定了EEC法规、其他发达国家像日本、韩国、新加坡、加拿大等国家都有自己国家的与电磁干扰相关的法律和法规出台。对与电磁干扰的技术标准, 国际电工委员会也做了相关的规定并下发了相关的文件。所以我国也应该掌握一定的电磁兼容和电磁干扰的相关知识, 这对于我国电子产品的设计、发展和出口都有一定的有利方面。

2 电磁干扰的原理和对电磁兼容性进行改善的相关措施

2.1 电磁干扰产生的原因分析

在多有的影响电磁兼容性的原因当中, 电磁干扰是对其产生影响的主要原因。所以我们对电磁干扰产生的原因进行分析之后, 我们才能因地制宜对症下药, 我们才能采取相应的方法和技术来对电子产品的电磁兼容性进行一定的提高。电磁干扰分为电子产品内部干扰和外部干扰两个方面。内部干扰主要是指电子产品本身的各个电子元件之间的相互干扰, 它主要分为四个方面:第一是因电源线路和绝缘电阻产生漏电而造成的干扰。第二是导线或信号线之间因阻抗的互相耦合和互感而造成的影响。第三是因设备内部元件的散热或稳定性而造成的干扰。第四是大功率或高压元件所产生的磁场和电场耦合对其他元件所产生的影响。外部干扰是指电子设备和系统外的因素所产生的干扰。它也包括四个方面:第一是外部高压或电源因漏电而产生的干扰。第二是外部大功率设备磁场通过互感耦合而产生的干扰。第三是空间电磁所产生的干扰。第四是因产品工作环境的温度不稳或系统设备内部元件参数改变而产生的干扰。

2.2 电磁干扰的传播途径

电磁干扰的传播途径有三种:第一种是干扰源频率较高的时候干扰信号以平面电磁波的方式向外辐射电磁能量。第二种是干扰信号通过绝缘电介质, 以漏电或耦合形式经公共阻抗的耦合进入被干扰系统。第三种是通过直接传导方式进入系统。

2.3 对电磁兼容性进行改善的措施

对电磁兼容性改善的措施主要有三种, 第一种是接地, 接地是为电子设备提供安全和为设备提供信号参考地的必经路径, 理想的接地平面并不存在, 但是我们可以对其进行研究和设计从而为接地找出合适的电位。第二种是屏蔽, 屏蔽就是利用电磁体的封闭面对电子设备内外两侧的空间进行电磁隔离, 在设计的时候可以对干扰源和被干扰体进行屏蔽。第三种是滤波, 在滤波的时候我们经常使用的是滤波器, 这种方式是在各种干扰信号和噪声中提取有用信号的一种技术, 该技术能够降低干扰提高系统工作的稳定性。

3 结语

电磁兼容和电磁干扰技术是一种新兴的技术, 这当中包含了电子学和电磁学等方面的综合知识。我们在日常生活和工作中经常通过各种手段去减少电磁的危害的减小电磁的干扰, 这一技术在目前已经取得了相当大的进步 (下转第69页) (上接第64页) 和拓展, 相信我们在以后的研究中将会采取更加先进的技术加强电磁兼容性和减小电磁干扰。

参考文献

[1]张玉怀.电子产品的电磁干扰和控制策略论述[J].电子技术, 2008 (1)

[2]范峰岩.电磁兼容与电子设备设计的屏蔽技术[J].山西电子技术, 2008 (6)

[3]张峰.电磁兼容的分析与可靠性设计[J].电子质量, 2004 (3)

电磁干扰和电磁兼容 篇2

班级：电自100 班

姓名：

学号：20100100

变电站的电磁干扰及电磁兼容

引言

电力系统作为一个强大的电磁干扰源，在运行时会产生各种电磁干扰。各种以微电子和计算机技术为基础的二次设备（例如继电保护、远动、通信设备等）是干扰的敏感者，极易受到干扰影响而出现误动、程序运行异常等非正常工作状态，甚至造成元器件或者设备的损坏。随着智能电子设备、就地化智能终端和保护、高频率低电压微处理器、非常规互感器等新技术的采用，电力系统二次设备的抗干扰性能将面临更大的挑战。

变电站综合自动化系统，是利用多台微机和大规模集成电路组成的自动化系统，代表常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

变电站在电力系统中，是一次设备和二次设备最集中的场所。系统运行方式的变化、开关的动作、雷电流的出现以及二次回路电缆间的电磁耦合都会对二次回路产生干扰。因此，变电站是电力系统电磁干扰和电磁兼容性问题的主要研究对象。

本文将从电磁干扰源、电磁干扰危害以及防电磁干扰的措施三个方面对变电站电磁兼容问题做一定的阐述。

一、电磁干扰源分析

变电站综合自动化系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两方面。内部干扰是由自动化系统结构、元件布置和生产工艺等决定。外部干扰源主要有交、直流回路开关操作、扰动性负荷(非线性负荷、波动性负荷)短路故障、大气过压(雷电)、静电、无线电干扰和和电磁脉冲等。

变电站中一次回路的任何暂态过程都会通过不同的耦合途径传入二次回路形成电磁干扰，二次回路本身也会产生干扰。二次回路中的设备主要包括继电保护、控制、信号、通信和监测等仪器仪表。它们都属于弱电装置，耐压能力与抗干扰能力较弱。因此，不加防范就会干扰二次设备的正常工作，严重时会造成二次设备绝缘击穿损坏，形成永久性故障。下面主要论述变电站中的电磁干扰源及其特性。

1、谐波的干扰

电力系统是由电感、电阻和电容组成的网络，在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振，,出现过电压和过电流。由于变压器铁芯的非线性，高次谐波电流会使电源电压波形畸变，电源的高次谐波电压通过电容耦合，会在二次设备上产生高次谐波感应电压和感应电流。当此电压和电流值超过某一数值时，就会造成二次设备误动或毁坏。

2、开关量操作引起的干扰

开关操作引起的干扰是变电站微机综合自动化系统所受到的最主要的电磁干扰。当线路或变压器发生短路故障时，开关(断路器)要做出跳闸动作。此时，在开关动、静触头间将发生开断、电弧重燃的反复过程。在此过程中将感应出很高的脉冲电压和高频振荡电流。当振荡电流和脉冲电压与微机监控系统中要处理的开关量和脉冲量同频段时，将使监控和保护等二次系统受到影响，尤其对高速运行和传递数字逻辑信号的微机、计算机干扰更为严重。

3、雷击干扰

当雷电击中变电站后，大电流将经由接地点泄入地网，使接地点电位大大升高。若二次回路接地点靠近雷击大电流的入地点，则二次回路接地点的电位将随之升高，会在二次回路中形成共模干扰，形成过电压，严重时会造成二次设备绝缘击穿。对于二次电缆来说，由于电缆外皮两端与接地网相连，当有雷电流流过地网时。会在电缆两端产生电位差，电流将流过二次电缆的外皮，在二次电缆的芯线上感应出感应电势，叠加在信号上造成干扰。综合自动化变电站中有大量的数字集成电路装置，如远动RTU装置、微机保护装置和微机故障录波装置等。这些装置的电源工作电压一般为5 V，对雷击干扰尤为敏感。如RTU装置，它是由微机处理器和计算机接口电路等构成，当雷电流通过电力电缆、户外二次电缆、交流工作电源等进入RTU主机时，会在RTU的外壳与大地之间产生一个瞬时达到几kV的高电压，该高电压将直接危害着RTU装置的运行安全，甚至会导致设备损坏。

4、二次回路自身干扰

二次回路自身的干扰主要是通过电磁感应而产生的。到目前为止，我国变电站综合自动化设备的数字集成电路装置，很多是采用单片机系统来实现的，单片机系统中的印刷电路板(PCB)上的器件均是由直流电源供电。而直流回路中有许多大电感线圈，在直流回路进行开关操作时，线圈两端将出现过电压，它会在二次回路设备上感应出不利于二次设备正常工作的感应电压和感应电流，对PCB上的器件造成干扰，从而干扰单片机系统的正常工作。

二、电磁干扰可能产生的后果

电磁干扰间可以顺利通过各种分布电容或分布电感耦合到变电站综合自动化系统中，一旦干扰侵入自动化系统内，便将对系统的正常工作造成严重影响，其干扰的后果各式各样，归纳起来有以下几类：

(1)电源回路干扰。使计算机电源受干扰，造成计算机工作不稳定，甚至死机。

(2)模拟量输入、输出通道干扰后果。从TA(小电流互感器)或TV(小电压互感器)的二次引线引入浪涌电压，造成采样数据错误，轻则影响采样精度和计量的准确度；重则可能引起微机保护误动，甚至可能损坏元器件。

(3)开关量输入、输出通道干扰的后果。变电站现场断路器、隔离开关的辅助触点通过长线至开关量输入回路，其受干扰会产生辅助触点抖动，甚至造成分、合位置判断错误。开关量的输出通道由计算机的输出至断路器的跳、合闸的出口回路。除了易受外界引入的浪涌电压干扰外，自动装置内部，微计算机上电过程也容易有干扰信号，导致误动。

(4)CPU和数字电路受干扰的后果。当CPU正通过地址线送出一个地址信号时，若地址线受干扰，使传送的地址错误，导致取错指令、操作码或取错数据，结果有可能误判断或误发命令，也可能取到CPU不认识的指令操作码而停止工作或进入死循环；如果CPU在传送数据过程中，数据线受干扰，则造成数据错误，逻辑紊乱，对于微机保护装置来说也可能引起误动或拒动，或引起死机。计算机的随机RAM是存放中间计算结果、输入输出数据和重要标志的地方，在强电磁干扰下，可能引起RAM中部分区域的数据或标志出错。所引起的后果如数据线受干扰一样，也是很严重的。大部分自控装置的程序和各种定值存放在EPROM或电子盘中，如果EPROM受干扰而程序或定值道破坏，将导致相应的自动装置无法工作。

三、变电站的电磁兼容技术措施

对于变电站综合自动化系统来说，消除或抑制干扰应针对电磁干扰的三要素进行，即消除或抑制干扰源；切断电磁耦合途径；降低装置本身对电磁干扰的敏感度。针对综合自动化系统在多个变电站的实际运行情况，下面介绍几种电磁兼容技术措施：

(1)拟制干扰源的影响。外部干扰源往往是通过连接导线端子串入自动化系统的，可采用屏蔽措施，具体的有一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地，对电场耦合和电磁耦合都有显著的削弱作用；二次设备内，综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层，这样可起电场屏蔽作用，防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件；机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰；变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料，使其本身也是一种屏蔽。

(2)接地和减少共阻抗耦合。接地是变电站综合自动化系统电磁兼容的重要形式措施之一。该系统的地线种类有微机电源地和数字地、模拟地、信号地、噪声地、屏蔽地等五种地线。正确的工作接地，对系统的安全可靠工作来说关系重大，而且必须根据实际情况灵活处理。

① 微机电源采取浮地方法即其零线不与机壳相连。这是目前变电站综合自动化系统和各种微机自动装置或微机保护装置经常采用的方法。这种方法必须尽量减少电源线同机壳之间的分布电容。

② 微机电源地与机壳共地。由于“浮地”或不良接地不仅破坏了接地系统的完整性，而且可能成为一个干扰分配系统。因此，对含有模／数转换和高增益放大器的微机装置，宜采用微机电源地与机壳和大地共地的接线方式。这种共地方式可切除放大器正反馈通道，并可消除通过分布电容间导线耦合的低频干扰的影响。③ 一点接地。变电站综合自动化系统属于低频系统，且其各个子系统都由多块插件组成，应尽量采用一点接地的原则。因为在低频的布线和元件问的电感并不是什么大问题，主要是避免接地电路形成环路，避免地线形成环流。

④ 数字地和模拟地的处理。A／D转换器的数字地通常和电源地是共地连接的，由于数字地上电平的跳跃会造成很大的尖峰干扰，会影响A／D转换器的模拟地电平的波动，影响转换结果的精度。为此常采用模拟地和信号地连在一起浮空而不与数字地连在一起或采取数字地和模拟地共地或模拟地和数字地通过一对反相二极管相连接。

⑤ 噪声地的处理。对于继电器或电动机等回路的噪声地，采取独立地的方式，不要与模拟地和数字地合在一起。

(3)电站综合自动化系统中，采取良好的隔离可以减少于扰传导侵入。行之有效的隔离措施有以下几种：

① 模拟量的隔离。变电站的监控系统、微机保护装置以及其他自动装置所采集的模拟量处于强电回路中，必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的隔离变压器TA、TV隔离，这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层，而且屏蔽层必须接安全地，才能起到比较好的屏蔽效果。② 开关量输入、输出的隔离。变电站综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助触点和主变压器分头位置等。开关量的输出，大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接连接，必然会引入强的电磁干扰。因此，要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离，这样会取得比较好的效果。

③ 强、弱信号电缆的隔离。强、弱信号不应使用同一根电缆；信号电缆应尽可能避开电力电缆；尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少其平行长度。

电磁干扰与抗干扰 篇3

近日，世界知名汽车品牌——日本丰田公司在全球范围内的汽车“召回门”一事，可谓风起云涌，万般变化。且不论该事件的结果怎样，单说该公司产品出现故障的一个原因是汽车的刹车突然失灵，油门被卡。美国运输部门称，电磁干扰可能是汽车电子油门系统运转失灵的原因之一。

实际上，这已经不是电磁干扰第一次作祟了，大家是否记得第一次登月成功的阿波罗11号飞船，在它之后的阿波罗12号飞船(见图1)就曾遭遇过电磁干扰。

在当时与苏联在航空领域竞赛的背景鼓舞下，美国决定在首次登月成功近4个月之后，继续发射阿波罗12号。尽管当时天气状况不是很好，空中还有着较厚的云层，但发射行动如期进行。然而在火箭升空仅36.5秒时，就突然遭到了雷击，信号全部中断，接着到52秒时，又一次遭到雷击。所幸的是，两次危机均被宇航员化解，加上所使用的土星5号运载火箭机身较为过硬，最终还是完成了登月任务。这过程之中的雷击就是电磁互相干扰所致：火箭在升空的过程中，自身和尾部喷出的发动机火焰形成了一根长达数百米并且不断运动的导体，从而在云层中引发了典型的“人造闪电”，闪电是种高强度电磁脉冲，其形成的电磁干扰很可能导致控制系统计算机的故障。

电磁干扰何以“兴风作浪”

生活中，电磁干扰也与我们如影随行。电视图像出现“雪花”、收音机有杂音以及手机信号的突然中断等等这些让你烦恼的问题都有电磁干扰这位“骇客”的“功劳”。

电磁干扰，从理论的角度来讲，是指由电磁干扰引起的设备、传输通道或者系统性能的下降。这里，电磁干扰是一种客观存在的物理现象，泛指一切能产生损害作用的电磁现象。实际上，电磁干扰是不可避免要存在的，生活中凡是用电的设备，无论是电网供电，还是电池供电，都会向外发射有害的电磁波，对我们影响比较大的只是其中一部分而已，我们需要应对的也就是那些造成不良后果的情形。

和声音的传播需要发生源、介质及接收点一样，电磁干扰也要具备三个要素：干扰源，传播途径和被干扰的对象。在专业理论中，被干扰对象统称为敏感设备。

干扰源即造成这种电磁干扰的来源，可大致分为自然干扰和人为干扰。自然干扰的内涵比较丰富，从小小的元器件自身的热噪声到宇宙中的各个星系产生的辐射都可归为这一类，这些东西大部分都没什么利用价值，反而不时地制造些麻烦，是要尽量避免和消除掉的主要对象。

人为干扰包括两大类，一类专门司职发出“噪声”，比如广播、电视、雷达等，不过这种干扰可以为我们带来声音、视频和信号的传递，益处要远大于害处，是人们日常生活不能离开的一类：另一大类则相反，它们属于设备在完成自身功能之后无奈产生的副产品，诸如架空输电线、电动器械、家用电器等等产生的电磁辐射。这些属于无益的干扰，在日常生活里，得采取各种措施，将其危害降低到最小程度。

电磁的传播途径有两种：传导耦合和辐射耦合。传导，顾名思义，就是利用导电介质，将一个网络中的信号耦合到另一个电网络中去；辐射耦合是指通过空间，以电场的形式把信号从干扰源传输到另一个网络中。

实际工程应用中，电磁耦合是很难理清楚的，往往是多种形式的干扰源以多种方式耦合在一起，比之一团乱麻，有过之而无不及。

敏感设备就是易被电磁干扰“挑拨离间”的对象。而且，对于敏感设备来说，在被干扰的同时，它本身就成了一个新的干扰源。

电磁兼容——对抗干扰

，通过以上介绍，你可能大致明白了电磁干扰的理论知识，我们再看看人类在这场与电磁干扰旷日持久的对抗战中做出了怎样的应对。这里，还要介绍一个非常重要的概念：电磁兼容性。电磁兼容性，指的是设备或系统在其电磁环境下能正常工作且不对该环境中任何事物构成电磁干扰的能力。也就是说，具有这种特性的物体，在某种环境下，自己可以正常工作，同时也不会影响其他物体。

这是如何达到的呢?可以采取技术和组织的手段。技术手段的处理，自然离不开对症下药。前文提到的三要素中，干扰源是要设法抑制的，传播途径应尽量消除或降低干扰之间的耦合，剩下的敏感对象，我们的处理办法就是不要让它那么“兴奋”，或者让它提升自己抵抗这种“诱惑力”的能力，即抗扰性。

组织的手段说来简单，就是制定和遵循一套完整的标准和规范，使得各个设备“有法可依”，这样，有利于资源的合理分配和统一管理。不过，其涉及面却十分广泛，既需要研究复杂的电磁环境、频谱分配与利用乃至电路的布局、材料的选择、参数的确定等等，还需解决用户和设计方的关系，这显然非一朝一夕之功。

幸好目前国际上，针对这一问题专门研究的机构很多，作为普通用户其实没必要了解这些条条框框，我们需要的只是在日常生活里，避免受到更多的电磁“骚扰”。然而，不可忽视的是，目前我们生活中的很多电器设备却在这一层面上严重缺失。

要知道，电磁干扰轻则是对设备的损伤，重则是对人体健康的威胁，因为它本身就是一种辐射，长期暴露在这种环境下，会造成人的神经性功能紊乱和其他病状。这并非危言耸听，国家在制定相关标准时，必须加以慎重考虑。

作为消费者的我们，在购买物品时，也应尽可能选择有专门认证的产品。国内目前使用的是“中国强制认证”(China CompulsoryCertification)，简称“CCC”，也就是我们平常说的3C认证。

电磁干扰的危害和电磁兼容性设计 篇4

一、电磁干扰对人类的危害

1电磁干扰是无线电的大敌

在上世纪五十年代, 一部50W的短波电台通信距离可达1000km, 到了八十年代, 一部250W的短波电台通信距离一般小于500km, 其根本原因是八十年代电磁干扰比五十年代增强了许多倍。现代社会日益增多的电磁干扰正在侵入地球空间的每一个角落, 像毒雾般污染无线电频谱资源。无线电通信首当其冲地受到电磁干扰的危害, 受害规模越来越大。

2电磁干扰刺激功率竞赛, 加剧电磁污染

无线电通信需要一定的信号噪声比, 电磁干扰大, 信噪比就会下降, 使无线电通信距离变短。为保证一定的通信距离, 只好增大发射机功率, 以保证接收机所需要的信噪比。这就是八十年代250W短波电台勉强完成五十年代50W短波电台工作的原因。发射机数目逐年增多, 功率随之加大, 电磁干扰场强也不断增大。面对这种状况, 人类会不会陷入“发射机功率增大和数量增多→电磁干扰场强增大→信噪比下降→再次增大和增多发射机功率和数目”的恶性循环!这确实是一个值得注意的问题。电磁干扰危害的加剧, 可能会刺激发射机功率和数目竞赛, 复又导致更严重的电磁污染。

3电磁干扰日益社会化

电磁干扰社会化趋势, 给人民生活带来许多不便。从机场起飞或降落的飞机会对下面的电视机产生严重干扰, 飞机起降时地处飞机下面的居民区电视图像抖动;使用大功率无绳电话、手机、家用游戏机等能发射电磁波的电子装置时, 电视屏幕上会出现讨厌的明暗条纹、雪花、闪烁和抖动;病房内使用手机很容易引起电子心脏起搏器停搏、输液泵电子开关误动作, 中断病人输液等, 直接危及病人的安全。电磁干扰日趋社会化, 给人们的和平生活带来不安和危险。

电磁干扰与无线电是一对孪生兄弟, 人类发明了无线电它便诞生了。无线电频谱线上每一个频率只能供一个客户使用, 如果在有限的空间内, 两个以上客户同时使用一个频率, 就会产生干扰。由于收信、发信均占有一定的带宽, 这就增大了干扰机会。电磁理论指出, 一切用电设备在运转的过程中均会伴随着电磁现象发生, 并以电磁场形式向四周传播。例如, 日光灯开启瞬间, 收音机会传出“喀, 喀喀”声音。这是由于电灯开关和荧光灯起辉闪烁瞬间有电磁干扰辐射场产生, 被收音机接收而发出声响。当今社会的生产与生活已经实现电子化、电气化和自动化, 伴随产生的无用的电磁场就像烟雾一样笼罩着地球, 无所不在, 无处不有。因此, 环保科学把电磁辐射列为继水污染、空气污染、噪声污染、环境污染之后的第五公害, 称之为电磁污染。

二、电磁干扰对电子装置造成的危害

电磁干扰对电子设备造成的各种损失是通过电子装置有效性能或技术指标下降来体现的。

1降低技术性能指标

(1) 话音系统

无线和有线电话, 受到电磁干扰会使信号发生畸变失真, 严重时可完全被电磁干扰淹没。电磁干扰使语言清晰度变坏, 电磁干扰越强, 信噪比越小, 语言清晰度越差。

(2) 图像显示系统

雷达显示器、传真、电视、图示和字母数字读出器等图像显示系统, 在电磁干扰作用下会变得模糊并出现差错。轻微干扰也会使图像质量变差、清晰度变低和误差变大。而出现严重干扰时则根本无法判读和观看。

(3) 数字系统

电磁干扰使数字系统误码率增大, 降低了信息的可靠性, 严重时会发生错误和信息丢失。由于电磁干扰的存在, 无线电通信误码率只能维持在10-5水平 (一般数据传输误码率在10-7水平, 电子计算机内总数据传输误码率在10-12水平) 。

(4) 指针式仪表系统

传统电子设备和仪器仪表中有许多是指针式的。电磁干扰会使指针指示错误、抖动和乱摆, 降低系统使用功能。

(5) 控制系统

自动控制系统受到电磁干扰时, 可能出现失控、误控或误动作, 使控制系统的可靠性和有效性降低, 并危及安全。控制系统中除灵敏电子设备、装置和电路对电磁干扰敏感外, 灵敏电机、电器 (如低压电磁开关、继电器、微型电机等) 也对电磁干扰十分敏感而成为电磁干扰接受器。

2电磁兼容性故障

电磁干扰降低系统 (设备) 技术性能指标的现象极为普遍。日常生活中最容易受到干扰的就是电视机和收音机, 但当干扰源关机或者远离时干扰随之消失, 一切又都恢复正常。出现灾难性电磁干扰危害, 被称为“电磁兼容性故障”。

3误燃

电磁干扰使金属之间因电磁感应电压而产生电火花或飞弧, 引燃该处易燃气体导致易燃物燃烧。燃油等易燃液 (气) 体在容器内或管道内流动摩擦产生静电积累, 在一定条件下发生静电放电也可能误燃。

4误爆

电爆装置暴露在强电磁干扰的环境中有可能发生误爆。在安装有电爆装置的系统设备中, 同电爆装置相连接的导线电缆、金属构件、器件等, 由电磁干扰产生的感应电流或来自其它设备的电磁干扰传导电流施加到电爆装置上时, 就可能发生误爆。电磁干扰误爆会使功能爆炸失控、早爆和误爆, 危及系统设备和人员的安全。

5电磁泄密

电磁干扰中含有大量信息, 电脑产生的电磁辐射中就含有各种数据信息。除经过专门反窃密设计的电子系统设备外, 一般电子系统设备均有电磁泄漏。现代侦测系统很容易从电磁干扰中得到重要信息。电磁干扰辐射可能造成政治、军事、经济和工业等保密信息的泄密。

6电磁暴露

电磁干扰是严重的电磁暴露。国家利益需要的科研、军事、工业等隐蔽设施项目, 在成果尚未投入使用前, 试制调整试验过程产生的外泄电磁干扰可能会造成电磁暴露。

7电磁辐射危险

电磁波作用到人体和动植物上, 可以被反射、吸收和穿透。这种非电离射频辐射生物效应, 一直被人类关注。因为在一定条件下, 电磁辐射可导致中枢神经系统机能障碍和植物神经功能紊乱、眼睛损伤、诱发癌症或免疫缺陷性疾病。电磁辐射危险, 强场比弱场严重, 高频比低频严重, 时间长比时间短严重。人类应远离大功率设备, 但也不应忽视小功率危险。

三、电磁兼容性设计

电子、电气产品电磁兼容性设计的目的, 是使产品在预期的电磁环境中能正常工作、无性能降低或故障, 并具有对电磁环境中的任何事物不构成电磁干扰的能力。电磁兼容性设计的基本方法是指标分配和功能分块设计。也就是说, 首先要根据有关标准和规范, 把整个产品的电磁兼容性指标要求, 细分成产品级的、模块级的、电路级的、元器件级的指标要求;然后, 按照各级要实现的功能要求和电磁兼容性指标要求, 逐级进行设计, 采取一定的防护措施等。如果在产品的开发阶段, 同时进行电磁兼容性设计, 就可以把80%—90%的电磁兼容性问题解决在产品定型之前。那种不顾电磁兼容性, 只按常规进行产品设计, 然后对样品进行电磁兼容性技术测试, 发现问题再进行补救的做法, 非但在技术上会造成很大问题, 而且还会造成人力、财力的极大浪费, 这是—种非常冒险的做法。所以, 对于任何一种产品, 尽早进行电磁兼容性设计都是非常必要的。

1电磁兼容性设计的方法

(1) 有源器件选择与电子电路分析

在完成产品的电子线路设计后, 应对各有源器件和电子电路进行仔细分析, 特别注意分析那些容易产生干扰或容易受到干扰的器件和电路。一般来说, 高速逻辑电路、高速时钟电路、视频电路和一些含有电接点的电器等, 都是潜在的电磁干扰源, 这些电路以及微处理器、低电平模拟电路等也很容易被干扰而产生误动作;组合逻辑电路、线性电源及功率放大器等, 则不易受到干扰的影响。模拟电路具有一定的接收频带宽度, 如果电磁干扰的有效频带全部或部分地落在模拟电路的接收带宽内, 则干扰就被接收并迭加在有用信号上, 与之一起进入模拟电路, 当干扰与有用信号相比足够大时、就会影响设备的正常工作。一些频带宽度达几兆赫的视频电路通常还同时成为干扰源;模拟电路的高频振荡也将成为干扰源, 因此要正确选择相位和反馈, 以避免自激振荡。数字电路工作在脉冲状态, 其高频分量可延伸到数百兆赫以上。另一方面, 外来干扰脉冲很容易使数字电路误触发。所以, 数字电路既是干扰源, 又容易受到干扰。选用较低的脉冲重复频率和较慢的上升/下降沿, 将降低数字电路产生的电磁干扰。由于只有当干扰脉冲的强度超过一定容许程度后, 才能使数字电路误触发, 这种“容许程度”就是敏感度门限, 包括直流噪声容限、交流噪声容限和噪声能量容限。CMOS和HTL电路具有效高的噪声容限, 应优选使用。在对有源器件的电磁干扰发射特性和敏感特性进行筛选, 并对电子电路进行改进后, 应对干扰源电路, 易受干扰影响的电路进行分类和集中, 以减小相互影响和便于采取防护措施。

2印制电路板设计

数字电路是一种最常见的宽带干扰源, 而瞬态地电流和瞬态负载电流是传导干扰和辐射干扰的初始源, 必须通过印制电路板设计予以减小。当数字电路工作时, 其内部的门电路将发生高低电压之间的转换, 在转换的过程中, 随着导通和截止状态的变换, 会有电流从电源流入电路, 或从电路流入地线, 从而使电源线或地线上的电流产生不平衡而发生变化, 这就是瞬态地电流, 亦称ΔI噪声电流。由于电源线和地线存在一定电阻和电感, 其阻抗是不可忽略的, ΔI噪声电流将通过阻抗引发电源电压的波动, 即ΔI噪声电压, 严重时将干扰其它电路或芯片的工作。为此, 应尽量减小印制板地线和电源线的引线电感, 如果使用多层板中的一层作为电源层, 另选合适的一层作为接地层, ΔI噪声电压将减至最小。瞬态负载电流是由于门电路驱动线对地电容和门电路输入电容在数字电路转换时所产生的瞬变电流。瞬态负载电流与瞬态地电流复合后构成传导干扰和辐射干扰。所以应尽量缩短驱动线的长度和选用单门输入电容小的门电路。为了控制印制电路板的差模辐射, 还应将信号和回线紧靠在一起, 减小信号路径形成的环路面积。因为信号环路的作用就相当于辐射或接收磁场的环天线。共模辐射是由于接地面存在地电位造成的, 这个地电位就是共模电压。当连接外部电缆时, 电缆被共模电压激励形成共模辐射。控制共模辐射, 首先要减小共模电压, 例如采用地线网络或接地平面, 合理选择接地点;其次可采用板上滤波器或滤波器连接器滤除共模电流;也可以采用屏蔽电缆抑制共模辐射, 但应注意使屏蔽层与屏蔽机箱构成完全的屏蔽体, 才能取得较好的效果。当然, 降低信号频率和电平也是减小辐射的重要措施。为了减小印制板导线的辐射, 设计时还应满足20H准则, 这里, H是双面板的厚度, 即元件面应比接地面缩小20H宽度, 避免因边缘效应引起的辐射。高频或高速电路还应满足2W准则, 这里, W是印制板导线的宽度, 即导线间距不小于两倍导线宽度, 以减小串扰。此外, 导线应短、宽、均匀、直, 如遇转弯, 应采用45°角, 导线宽度不要突变, 不要突然拐角。

应当注意, 单面板虽然制造简单、装配方便, 但只适用于一般电路要求, 不适用于高组装密度或复杂电路的场合;而双面板适用于只要求中等组装密度的场合;因此应当优选多层板, 并将数字电路和模拟电路分别安排在不同层内, 电源层应靠近接地层, 干扰源应单独安排一层, 并远离敏感电路, 高速、高频器件应靠近印制板连接器。

有源器件选择与电子电路分析以及印刷电路板设计, 是使产品达到电磁兼容性指标要求的关键, 必须予以足够的重视。完成印制电路板设计后, 应使得板上各部分电路都能正常工作.相互之间不会产生干扰, 并能减小电磁干扰发射, 提高抗干扰性能。

3地线设计

地线设计是最重要的设计, 往往也是难度最大的一项设计。“地线”可以定义为信号流回源的低阻抗路径, 它可以是专用的回线, 也可以是接地平面, 有时也可以采用产品的金属外壳。理想的“地”应是零电阻的实体, 各接地点之间没有电位差。但在实际产品内, 这种“地”是不存在的, 任何“地”或“地线”既有电阻又有电抗, 当有电流通过时, 必然产生压降, 使地线上的电位如同大海中的波浪一样, 此起彼伏, 并非处是零电位, 两个不同的接地点之间就存在地电压。因此, 当电路多点接地、并且电路间有信号联系时, 就将构成地环路干扰电压, 并在信号连线中产生共模电流, 叠加在有用信号上一起加到负载端, 由于电路的不平衡性, 每根连线上的电流不同, 还会转换成差模干扰电压, 对电路造成干扰。为了减小地环路干扰, 一般可采用切断地环路的方法。但这样做仅在低频时有效, 当频率较高时, 电路板与机壳之间的分布电容仍有可能构成地环路。此外, 可以用平衡电路代替不平衡电路, 使电路间信号连线上的共模电流相等, 而不会转换成差模干扰电压。也可以在两个电路之间插入隔离变压器、共模扼流圈或光电耦合器等, 均可取得一定效果。目前流行的方法是在屏蔽机壳上安装滤波器连接器, 由于它的每根插针或每个插扎上都装有一个低通滤波器, 可以有效地滤除因地环路干扰引起的高频共模电流。此外, 在两个电路之间的连线或电缆上套以铁氧体磁环, 也可以有效地滤除高频共模干扰。

大型复杂的产品中往往包含多种电子电路以及各种电机、电器等干扰源, 这时地线设计需按以下步骤进行:

(1) 分析产品内各电路单元的工作电平、信号类型等干扰特性和抗干扰能力;

(2) 将地线分类, 例如分为信号地线、干扰源地线、机壳地线等, 信号地线还可分为模拟地线和数字地线等;

(3) 画出总体布局图和地线系统图。

4综合使用接地、屏蔽、滤波等措施

要有效地抑制电磁干扰, 必须综合使用接地、屏蔽、滤波等措施。

静电屏蔽的必要条件是屏蔽体接地, 为了同时屏蔽磁场和高频电场, 当然, 也应将屏蔽体接地。而电磁屏蔽则是用屏蔽体阻止电磁波在空间传播的一种措施, 为了避免因电磁感应引起屏蔽效能下降, 屏蔽体也应接地。同时, 为了避免地电压在屏蔽体内造成干扰, 还应当单点接地。屏蔽电缆是在绝缘导线外面再包一层金属薄膜, 即屏蔽层。屏蔽层的屏蔽效能主要不是因反射和吸收所得到的, 而是由屏蔽层接地所产生的。也就是说, 屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。如果把屏蔽层接地, 则干扰被短路至地, 不能再耦合到馈线上, 屏蔽层起到了屏蔽作用。但电缆用于磁场屏蔽时则要求屏蔽层两端接地。对于低频电路, 可单端接地, 当信号源公共端接地, 放大器不接地时, 屏蔽层应接信号源公共端。对于高频电路, 应双端接地, 而且当电缆长于1/20波长时, 应每隔1/10波长距离接一次地。屏蔽层接地的方法是使屏蔽层与连接器屏蔽外壳呈360度良好焊接;同时, 将连线器屏蔽外壳与屏蔽机壳严密相连, 使屏蔽电缆成为屏蔽机箱的延伸, 才能取得良好的屏蔽效果。由此可见, 屏蔽与接地是有密切关系的。

电磁干扰入侵屏蔽体的主要途径是I/O接口和电源线输入口。实际上, 屏蔽体内部的电磁干扰可以耦合到连接I/O接口的导线或电缆以及电源线上, 并产生干扰电流, 传导到屏蔽体外, 造成传导干扰和辐射干扰;同样, 外界电磁干扰也可以通过连接到I/O接口的导线或电缆以及电源线传导进入屏蔽体, 或通过电磁感应产生干扰电流进入屏蔽体, 同时又对屏蔽体内造成辐射干扰。为了抑制干扰电流流入或流出, 使屏蔽体保持较高的屏蔽效能, 可以在I/O接口和电源线输入口分别采用滤波器连接器或馈通滤波器。此外, 屏蔽体上安装的蜂窝状通风窗口是由截止波导管组成的高通滤波器, 当面板上需要穿过可调器件的非金属轴承时, 也可以将轴承穿过截止波导管。用导电玻璃制成的屏蔽视窗, 实质上也是高通滤波器。由此可见, 为了保证屏蔽效能, 屏蔽与滤波是密切相关的。

除了特别说明允许不接地的滤波器外, 各类滤波器都必须接地。因为滤波器中的共模旁路电容只在接地时才能有作用。特别是л型滤波器, 当接地不良时, 等于将电容和电感并联, 完全失去了滤波作用。此外, 安装滤波器时, 还应借助于屏蔽, 将输入端和输出端完全隔离, 才能发挥滤波器的抑制作用。所以滤波与接地、屏蔽都有密切的关系。

参考文献

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[3]盛菊仪.电子产品的工艺管理及技术[M].北京:高等教育出版社, 2000.

电源电磁干扰分析及其抑制 篇5

摘要：在介绍反激式开关电源及其性能的基础上，讨论了该电源中的网侧谐波及抑制，开关缓冲、光电隔离等问题。

关键词：噪声;高次谐波;电磁干扰

引言

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。如何减小产品的EMI，使其顺利通过FCC或IEC1000等EMC标准论证测试，已成为目前急须解决的问题。

图1

1 EMI分析

具体电路如图1所示。

输入为交流220V，经功率二极管整流桥变为直流作为反激变换器的输入，输出为三组直流：+5V，15V，12V，另外有一辅助电源5V，(本网网收集整理)用来给光耦PC817供电。控制电路用反馈控制，选用TOPSwicth系列的TOP223Y芯片。

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源的干扰按噪声源种类分为尖峰干扰和谐波干扰两种。使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

本电路中，交流输入电压Ui经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容C12平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。如图2所示。

由图2中电流波形可知，电流中含有高次谐波。大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

2 EMI的抑制

2.1 高次谐波的抑制

在电路中采用共模扼流圈L11来抑制高次谐波。

对开关电源二根进线而言，存在共模干扰和差模干扰，如图3(a)及图3(b)所示。

在差模干扰信号作用下，干扰源产生的电流i，在磁芯中产生方向相反的磁通Φ，磁芯中等于没有磁通，线圈电感几乎为零。因此不能抑制差模干扰信号。

在共模干扰信号作用下，两线圈产生的磁通方向相同，有相互加强的作用，每一线圈电感值为单独存在时的两倍。因此，这种接法的电磁线圈对共模干扰有很强的抑制作用。

电路中在电网与整流桥之间插入一共模扼流圈，该扼流圈对电网频率的差模网侧电流呈现极低的阻抗，因而对电网的压降极低;而对电源产生的高频共模噪声，等效阻抗较高，因而可以得到希望的插入损耗。

2.2 扼流圈L11与C11组成低通滤波器

扼流圈L11的等效电感为L，以电源端作为输入，电网方向作为输出，则电路图如图4所示。

其传递函数幅值为

相位为

如图5所示。由此可见，以上LC网络组成的低通滤波器，可滤除ω0=1/

LC11以上的高次谐波。

2.3 共模和差模滤波器方案

本电路主要的EMI问题是电源噪声传入电网，将原来的共模扼流圈L11与电容C11及C12组成的滤波电路变为如图6所示电路。L1，L2，C1可除去差模干扰，L3，C2，C3可除去共模干扰。L1，L2为不易磁饱和的材料;C1可选陶瓷电容;L3为共模扼流圈;选定C=C2=C3及截止频率fo，则可根据L3=1/〔(2πfo)2C〕计算L3;选定C1及截止频率fo，可根据L1=L2=1/〔2(2πfo)2C1〕计算L1及L2。

2.4 缓冲电路

由于开关的快速通断，开关电流、电压波形为脉冲形式，产生噪声污染，增大了电源输出纹波，影响了电源的性能。

在电路中，输入为交流220V，经整流后电容上的电压约为交流有效值的1.2～1.4倍，即最大时为Ucm=220×1.4=308V。另外，变压器副边折合到原边的电压Up=Un×88/9，Un取副边第一绕组的电压，一般为9V左右，使稳压输出为5V。则Up=88V。因此，开关关断时所要承受的总电压Ut=Ucm+Up=308+88=396V。可见有必要对开关进行过压保护。电路选用的TOPSwitch开关芯片，其内部有过压保护和缓冲电路。为保险起见，还增加了外部的.缓冲电路，由R和C组成。

未加入缓冲电路和加入缓冲电路之后开关管电压ut和管电流ic及关断功耗pt的波形如图7(a)及图7(b)所示。加RC缓冲电路后，开关电压上升速率变慢，噪声减弱，抑制了EMI，并且开关功耗变小，使管子不致因过流过热而损坏。缓冲电路中的R在开关开通，电容C放电时起限流作用，避免对开关管的冲击。

对于开关开通时的电流冲击，由于有变压器原边线圈Np的限流，在电路中没加限流电感。

2.5 光电隔离

Flyback电路中使用PC817光耦对主电路和控制电路进行隔离。电源电路中，开关的控制非常重要，精度、稳定性要求高，且控制电路对噪声敏感，一旦有噪声，控制电路中的控制信号就会紊乱，严重影响电源的工作和性能。因此，用PC817将电源中的两部分进行隔离，这样便防止了噪声通过传导的途径传入到控制电路中。

3 结语

电磁干扰和电磁兼容 篇6

关键词：开关电源；电磁干扰；抑制；技术

开关电源由于其实用性，广泛运用于工业、军事、医疗等领域，在大功率高电压的电气设备之中，开关电源会受到难以避免的电磁干扰，在开关频率加大或功率密度提高的条件下，电磁的兼容性能需要加以密切的关注，也是需要切实解决的问题，本文从电子线路电磁干扰的特点入手，探讨高频开关电源电磁干扰的机理及抑制技术，对于开关电源的电磁兼容性进行测量，提供了干扰源的干扰量、传输特性及敏感度等依据，从而提高开关电源的使用效率和质量。

1 高频开关电源的概念及特点

电磁干扰即是电磁的兼容性不足，对电子设备之间的电磁辐射传导加以破坏的进程。开关电源在小型化、高频化发展的趋势中，自身的噪声源也会产生大量的传导性电磁干扰，即EMI，从而对电子系统造成不良效果。由于大量的电器设备如：计算机、通信产品、电器等的涌入，空间人为电磁能量以成倍的速度递增，电磁环境的恶化态势正显现出严重的问题。开关电源的电磁干扰是一种有害的电磁效应，它必须具备三个干扰要素，即：干扰源、敏感体、干扰耦合路径。它具有以下特点：

①开关电源在频繁的开关过程中，会产生较大的电流变化，从而不可避免地产生强大的干扰强度。

②开关电源干扰源的关键干扰装置表现在功率的开关器件、散热器、高频变压器之中，具有较为清晰的电路干扰位置。

③开关电源的干扰频率不高，主要表现为传导干扰和近距离电场干扰。

④由于线路板通常是人工布设，随意性较大，对于线路板分布参数的提取和评估，增加了难度，同时，人工布设不当也是产生电磁干扰源的一个原因。

⑤开关电源的电磁干扰与网侧阻抗不匹配，呈现变化的趋势，难以把握。而且，滤波器中的电器元件要在使用中承受较大的无功功率，就无疑增加了电源体积，降低了效率。

2 开关电源的工作原理及电磁干扰机理分析

2.1 开关电源的构造及工作原理

开关电源的构造由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源构成，其中：主电路包括输入滤波器、整流器、逆变等；控制电路则是通过对输出端的数据的取样，在比较之下控制逆变器，从而改变输出频率或脉宽，实现电路稳定。检测电路重点提供保护电路中的参数，还显示各种仪表数据。辅助电源则负责提供单一电路的不同电源。

开关电源控制的工作原理，如下图1所示：

在图1中，K开关负责无定时的接通或断开，在K开关接通时，E电源向开关K和滤波电路提供负载RL及能量；在K开关断开时，E电源中止提供能量。由此可知，电源提供的负载和能量是无定时的、间断的状态，而为了使开关获取稳定连续的能量供给，需要配备储能装置，即在能量接通时负责实现对能量的储存，在开关断开时，负责释放储存的能量，这个装置由图中的电感L、电容C2、二极管D构成，这个电路具有上述功能。可以将图中AB之间的电压平均值用EAB表示，用以下公式加以计算和控制：

E=TT·E

上式中：Ton表示每次接通开关的时间；T表示开关通断的周期间隔。在这两个要素变化的条件下，AB之间的电压平均值也会改变，这种改变控制称为“时间比率控制”。开关电源控制原理，主要表现为三种方式：脉冲宽度调制；脉冲频率调制；混合调制。

2.2 电磁干扰的产生机理分析

开关电源的电磁干扰是存在电路之中的无用信号、噪声等，它们对于电气设备、通道产生的干扰，开关电源自身存在有大量的谐波干扰，同时还有潜在的电磁干扰，并集中显现于电压、电流变化较大的电气元器件之中。电磁干扰产生的机理主要有以下几点：

①开关电路产生的电磁干扰。由开关管和高频变压器构成的开关电路是开关电源的核心，具有较大幅度的脉冲，谐波丰富，开关电路产生的电磁干扰主要是由于开关管负载为高频变压器初级线圈，在开关管接通与断开的瞬间，会出现较大的电压尖峰，产生磁化冲击电流的瞬变，这就造成了属于传导性质的电磁干扰。

②整流电路造成的电磁干扰。整流电路的整流二极管在接通状态时，有较大的正向电流，然而当其终断时受反的电压影响，而产生一个反向电流，还包含较多的高频谐波分量，产生剧烈的电流变化。

③高频变压器产生的电磁干扰。在高频开关电源构成中，变压器初级线圈、开关管和滤波电容，会形成高频开关电流环路，在这个环路之内有极大的空间辐射，若电容滤波性能不好或容量不足，电容上的高频阻抗就会将高频电流传导到交流电源中，造成传导干扰。同时，值得一提的是，整流电路造成的干扰强度较大、频带较宽，是较为重要的电磁干扰源之一。

④分布电容生成的电磁干扰。由于开关电源正向高频发展，因而分布电容也是电磁干扰源之一，由于散热片和开关管的集电极之间的绝缘片接触面积大而薄，高频电流会由分布电容流过，产生共模干扰。

3 开关电源电磁干扰的抑制技术举措分析

对于开关电源电磁干扰的抑制技术，主要可以从三个途径着手：其一，减少电磁干扰源的干扰信号；其二，截断电磁干扰信号路径；其三，提高电磁干扰敏感体的抗干扰性能。下面，本文可以就抑制开关电源电磁干扰的技术进行分述：

3.1 软开关抑制技术

软开关抑制技术基于“硬”开关基础之上，它是利用谐振技术或控制技术，连通或截断零电流状态下的先进技术。它在小型化、轻量化、电磁兼容性高的发展特点之下，有效地降低了开关损耗和噪声，提高了开关电源的使用频率。

软开关与“硬”开关的区别在于：“硬”开关在开关过程中的电压和电流都不为零，有重叠的状况；而且电压、电流的变化较大，脉冲较为明显，产生较大的开关噪声。而软开关由于增添了电感、电容等谐振元件，减少了电压、电流的重叠，有效降低了开关噪声。

软开关技术中包括多种技术，如：谐振变换器、准谐振变换器、零开关PWM变换器、零转换PWM变换器。其中：谐振变换器是基于标准PWM变换器之上，附加谐振网络，从而实现零电压或零电流的开关。准谐振变换器则是在PWM开关上附加谐振元件的控制技术。零开关PWM变换器是先利用谐振实现换相，再运用PWM方式工作。零转换PWM变换器是并联一个谐振网络，由此而产生零开关条件，实现控制技术。但是，值得注意的是，软开关技术要有辅助电路的添加实现，才能较好地实现对开关电源EMI的有效改善和优化。

3.2 开关频率调制技术

首先，要明晰频率调制的概念，频率调制是指瞬时频率偏移跟随调制信号m（t）成比例变化的调制，它可以用以下公式表示：

=Km（t）

其次，我们再分析开关频率调制技术的应用思想：固定频率调制脉冲在低频段上产生电磁干扰，并集中于低频段的各个谐波点之上，它通过调制开关频率fc，将集中的能量加以分散，从而有效降低各个谐波点上的EMI值，它关注的是使分散的各频点都在EMI的限值之内，而并非降低电磁干扰的总量。鉴于这一应用思想，开关频率调制技术在降低噪声频谱峰值的过程中，采用随机频率控制法和调制频率控制法。

其中：随机频率控制法是在开关电源间隔之中加入随机扰动分量，分散各频点的噪声能量，使离散的尖峰脉冲噪声转化为连续、分散的各频点噪声，从而降低峰值。调制频率控制法则是在电路产生的锯齿波中加入调制波形，生成离散频段的边频带，使噪声能量分散到这些边频带之上，这样，就可以在不影响变换器工作的前提下，抑制开关的通断时的电磁干扰。

3.3 共模电磁干扰的有源抑制技术

共模干扰也称不对称干扰、接地干扰，它是电流的载体与大地之间的电磁干扰，有源抑制技术的应用思想主要是在主回路中提取与导致干扰的开关电压波形完全反相的补偿EMI噪声电压，在保证开关电源正常工作的前提下，消除较宽频段内的共模干扰。这一抑制技术是作用于电磁干扰源本身，是非常有效的共模电磁干扰抑制技术。

3.4 抑制电磁干扰的缓冲电路设计

对于缓冲电路设计的开关电源可以消除电力线内潜在的电磁干扰，对于阻抗和消除电快速瞬变、电涌、电压高低变化、电力线谐波等，可以起到较重要的作用。试例50kHz开关控制电源的构造图为：（图2）

其中：开关元件在有外来电压变化时，产生较多的谐波成分而导致其波形失真，图中的线性阻抗稳定网络可以有效地抑制共模干扰，在其对称结构和适宜的去耦处理与设计下加以解决。整流滤波电路由整流电路和大电容构成，它可以产生高频的矩形脉冲，并可以促进稳压反馈作用，稳定输出的电压。场效应管开关主电路是核心电路，设计之中添加了一个缓冲电路来抑制EMI，它主要采用灵敏接地的方法解决共模辐射的问题。

3.5 滤波抑制技术

这是一种常用而高效的高频开关电源电磁干扰抑制技术，它的应用原理为：在高频开关电源的输入输出端口，接上滤波器，阻抗开关电源在电网中的干扰信号，其干扰信号主要是传导干扰，并表现为共模干扰和“差模”干扰两种形式，其中：共模干扰是非对称性的干扰，它是干扰信号对地的电位差以及电网串连的噪声，具有幅度大、频率高、干扰性能较大的特性；“差模”干扰是对称性干扰，它是电磁场在信号间耦合感应以及不平衡电路转换而产生的电压，它在添加抗干扰滤波器的条件下，可以有效地抑制干扰信号。“差模”干扰具有幅度小、频率低、干扰较小的特性。

3.6 PCB抑制技术

PCB抗干扰抑制技术的目的是为了减小PCB的电磁辐射，解决PCB电路之间的串扰现象。它包括布局、布线及接地设计，其布局设计与电气设计类似，设计流程为：首先考虑PCB的尺寸和形状，要保持最佳电路板的矩形形状，即长宽比为3：2或4：3，使其可以承受一定的机械强度；然后，再确定特殊元器件的位置设计。由于发生器、“晶振”易产生干扰噪声，因而在设计时的位置要相互靠近；最后，再根据电路的功能单元进行整体布局，要考虑元器件的分布参数，确保均匀、整齐而紧凑，尽量减少元器件之间的引线和连接，还要选取不易产生噪声的、不易传导的、不易辐射噪声的元器件。

3.7 屏蔽抗干扰抑制技术

由于开关电源会在传播空间产生电场和磁场，因而，可以考虑采用屏蔽的措施，将电磁干扰源和受干扰物之间隔离一层与地相连的屏蔽片，这种屏蔽技术可以采用两种方式，其一是静电屏蔽，用于阻抗“静电”场和恒定磁场的干扰；其二是电磁屏蔽，用于阻抗交变电场、磁场的干扰，这样，就可以使电磁波产生衰减，减少对电气设备的干扰影响。

总而言之，高频的开关电源会在信号传输过程中产生电磁干扰，不利于电气设备的安全、稳定运行，因而，需要采用适宜的开关电源电磁干扰抑制技术，使电磁干扰得到有效的衰减，保障电气设备稳定、高效。

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[4]高孝天.开关电源控制模式的探讨[J].科技创新与应用，2013（12）.

汽车电器电磁干扰和应对策略 篇7

随着科学技术的不断发展,计算机信息处理技术也在不断的深入,市场上的汽车几乎都是由多种电器所组成的,而只要是带电的物质,就会产生电磁。本文简析了汽车电器的电磁干扰的原理,提出几种可以抑制或者是尽可能降低汽车电器电磁干扰的策略。

2 汽车电器电磁干扰现象

电磁干扰,英文缩写为EMI。是一种会干扰信号并且会破坏型号完整性的电子噪声,这种电子噪声一般是电磁辐射所发射出来的。电磁干扰源通常分为两大种:人为和自然。自然干扰源通常是指宇宙的噪音和大气层的天电噪音;而人为干扰源主要是指各式各样的继电器、无线电装置、高压点火系统和汽车电器等。以下列举几个汽车电器受到电磁干扰之后的表现:

(1)在汽车运行到辐射比较大的地区的时候,汽车上的仪表会无缘无故的出现一些数据转变的现象,此外,收音机也会出现很强烈的异常反应。

(2)在某些高档的汽车当中会带有高级功能的防抱死制动系统(即ABS)。在非常偶尔的情况下,汽车在雨天行驶的时候,开启了雨刮器,当汽车行驶的速度达到某一个值的时候,该车的ABS系统忽然发生了故障。

(3)我国生产的某个中型客车,在行驶的过程中开启了闪光灯,后门意外的打开了。

这三个现象当中,第一个现象属于车体外的辐射干扰,而后两个是车体内部的辐射干扰。根据第一个现象我们可以看出:在汽车行驶到辐射较大的区域是,会被辐射大面积覆盖住,而辐射会穿过汽车的缝隙进行干扰。因为汽车在运行的过程中,启动了其中一个控制系统,其产生的电磁波可能会干扰其他系统的正常运行。因此,尽可能减少或者是防止电器干扰能确保汽车在行驶过程当中的安全。

3 电磁干扰出现的原因

随着人类对汽车的经济环保、安全高效的要求越来越高,现代化汽车基本上都配备了相当多的汽车电器。其中的汽车电器分为发动机、底盘及车身和车身附件这三类。例如防抱死制动控制系统、汽车电话、继电器、电子控制悬架、四轮驱动控制系统等等。

这些控制系统在使用的时候几乎都需要电动机,而电动机在运行的时候总会有电火花产生,这样就会导致有较强的电磁波出现。在这些电子设备控制系统当中,存在有很多的线圈、导线以及若干元件。其产生电磁干扰的原因有以下三点:(1)每个电子设备当中的线圈一般都是以束的形式呈现的,反馈的脉冲极易传入周边系统的I/O接口处,从而电磁干扰这个系统的正常运行。(2)每个电子设备的部件在断开和连接的时候,会出现一些电磁干扰,这些干扰的电缆信号会以信号脉冲的方式进行传播,可能会让电控单元接受到的信号出现错误,致使系统发出错。(3)所有的电容和电感的闭合回路会产生振荡回路,一旦电子设备在运行的时候产生了电火花,就会形成高频振荡,会发射电磁波形成电磁干扰。本文以传统的点火系统为例,在这种系统当中,断电器和点火线圈会将从电源流出的低压直流电变成高压电,然后配电器再将高压电运送到各个火花塞当中,在各个火花塞的电极之间会出现电火花,进而点燃气体让发动机得以运行。

在发动机运行的时候,每断电器的触点开、闭一次之后,线圈的电路当中会形成衰减振荡。

在配电器将高压电运送到各个火花塞当中的时候,火花塞被击穿会放电、电容放电,形成大电流;而短时间内,电感放电,形成小电流,而且时间持续较久。在火花塞放电的时候,有高频振荡形成,而就是这个高频振荡,是汽车电器电磁干扰的关键。

4 应对策略

要想防止或是尽可能地降低汽车电器的电磁干扰,应该从电磁干扰源入手。不同的干扰源有自己相应的特征,我们应该针对不同的特征使用不同的应对策略。之后再考虑电磁干扰的传播路径,在汽车电器的电磁干扰当中,主要的传播路径有两种:辐射干扰以及传导干扰。根据上述两个主要切入点,做出的具体应对策略如下:

4.1 使用电容器

电容器有吸收火花的作用。在电子设备当中产生火花的部分并联一个电容器,可以起到吸收火花的作用。这样可以减弱高频的电磁波发出来的辐射,有效降低电磁干扰。此外,电容器的成本也比较低,即经济又实惠。

4.2 在电源线处安装抑制电容

在电源线出安装电容,可以有效的抑制电子设备的电磁干扰,来降低电源线和导线对外部产生的影响。下表为上海大众轿车车前灯光调节器经电源线路电磁干扰抑制后的电压值。

4.3 建立屏障结构

某些汽车电器系统会在运行的时候产生瞬间高压,因此应该挑选比较优质的高压线外皮,起到降低和屏蔽电磁干扰的作用。而针对于那些会产生电火花的电子设备,使用金属罩来进行屏蔽电磁干扰。但是,像这种防止电磁干扰的方式虽然有效但是成本并不低。

4.4 优化布线

在电子设备设计的时候,提早考虑到如何分布线束的问题,应该做到合理规划。让大功率的电路紧靠负载,而小功率的电路则紧靠信号源,这样可以有效的降低线与线之间的电磁干扰。

5 结束语

在计算机信息技术高速发展的今天,汽车电器的电子设备系统也在不断的优化与改进,但是新出现的汽车电器电子设备的电磁干扰问题值得我们关注。随着汽车的普及率越来越高,这种电磁干扰出现进而引发的安全问题也是很重要的。因此,现阶段应该做出研究,从根本上解决和抑制汽车电器电子设备的电磁干扰,保证驾驶员和乘客的安全。

摘要：汽车电器的电磁干扰主要分为两类:传导干扰和辐射干扰。虽然市场上的汽车大多都实现了对于汽车电器电磁干扰的控制,但是随着科技发展的不断深入,传统汽车电器电磁干扰的部分特征发生了一些转变,本文主要简单介绍汽车电器的电磁干扰现象,分析了电磁干扰产生的几点原因以及面对这些电磁干扰所做出的相应策略。

关键词：汽车电器,电磁干扰,应对策略

参考文献

[1]黄春梅.汽车电器电磁干扰及防护的探讨[J].广西工学院学报,2011(01):52-54.

[2]陆志金.汽车电器电磁干扰分析及解决方案[J].电工电器,2009(03):30-32.

电磁干扰和电磁兼容 篇8

1 常见干扰类型及抑制方法

生产现场的主要干扰是传导型电磁干扰。找出这些干扰源的电流分量 (主要是谐波电流和耦合电流) , 通过分析辨别可能的电磁干扰路径, 可以找出阻断电磁干扰电流的流出或使之在内部循环的抑制技术和手段。

房内传导型电磁干扰重点考虑磁场强弱变化和分布电容的耦合效应。磁辐射干扰可采用导磁材料金属箱体屏蔽, 其它传导电磁干扰则采用滤波器和隔离变压器阻止干扰信号的传入来预防。

其它传导和辐射电磁干扰源于同一能量源, 能量必须要被消耗和阻断, 阻断传导电磁干扰通常会使辐射电磁干扰增加, 因此要有效抑制电磁干扰必须依其产生原理分析判断, 在系统交工前减小干扰源上的电磁干扰, 而不是在产生后去阻断。最难的是解决辐射电磁干扰, 辐射电磁干扰路径和产生机理难以确定, 分析和判断容易确定的传导电磁干扰路径有助于确定干扰源的位置及干扰产生的原理, 减少干扰源的强度, 可有效减少传导干扰和辐射干扰。

静电和磁场耦合干扰是周边高频电源和逆变器通过辐射干扰和静电耦合到信号线, 或通过与其它不同高于信号电位电缆间分布的电容产生的。磁场耦合发生在长布线的线间分布互感上, 高频辐射是通过高频交变电场与信号线间的分布电容产生的, PLC接地不当也会引起电磁干扰。

1.1 接地干扰

仪表或设备的接地点不同, 接地参考点之间会产生电势差形成接地环流, 当环流较大时就会出现较高的共模噪声电压, 并通过分布电容耦合或直接感应到信号线上, 产生很大的干扰, 严重时甚至会损坏通讯接口电路、信号采集I/O接口电路和设备。

屏蔽措施可以有效抑制接地干扰, 在加屏蔽措施时要设置接地系统的公共参考点, 为避开电势差形成的接地环流, 应该把屏蔽层单点接地 (一般选择任一端接地) 。

1.2 雷电干扰

当系统被雷击时雷电以尖峰脉冲入侵, 不论是直接雷击还是感应雷击, 当尖峰脉冲幅度很大时都会对很多设备造成损坏, 如工控机、PLC及开关电源、输入滤波器、整流器甚至主振管。加之尖峰脉冲频谱很宽, 有时会窜入计算机造成干扰甚至报废。因未设置防雷接地, 每年损坏PLC控制系统的CPU和模块的事故比较频繁。

为防雷击减少损失, 需在高处设置避雷针与大地相连, 另外需在电源和现场信号输入到系统的输入端设置防雷元件和设备, 当雷电串入后, 通过防雷元件和设备将雷电直接引入大地, 可有效地解决雷电干扰造成的设备和系统故障。

1.3 电源干扰

工业现场电网污染严重, 且大量使用晶闸管变流设备, 电网尖峰脉冲干扰可达数百伏甚至上千伏, 而脉宽一般为μs数量级, 此种浪涌的特点是脉冲宽度宽, 能量大, 可能导致PLC开关电源、变频器控制电源、现场仪表及触摸屏和上位机故障。而交流电干扰可能损坏元器件及微处理机。

良好的系统接地加以使用对干扰有滤波作用的净化稳压电源或UPS对此类故障能起到有效的防止作用。将隔离变压器通过浮地或二次接地, 较好地解决了电源侧的干扰, 同时也解决了电路环流在公共阻抗上产生的电压变化对敏感设备带来的干扰问题。采用带屏蔽层的隔离变压器或超隔离变压器, 它对于设备所经受的共模干扰也有很好的抑制作用。隔离变压器改造前、后的接地方式及等效电路如图1所示。

1.4 感应、射频和高压静电干扰

当设备受潮时高压静电干扰就会出现, 而且这种干扰比较常见, 可能会破坏传感器及敏感设备, 造成设备或系统关闭, 信号采集紊乱。抑制和克服高压静电干扰最好的办法就是设备接地和信号线强化屏蔽措施。屏蔽电场耦合干扰时, 导线的屏蔽层最好不要两端连接当地线使用, 由于不是等电位接地, 有地环电流时将在屏蔽层形成磁场, 干扰被屏蔽的导线。

感应干扰由电感破坏磁场产生, 以尖的高电压脉冲形式出现, 主要表现为电容性和电感性耦合和电磁场辐射3种形式, 对电路主要造成共模形式的干扰。此脉冲比原来的电压要高得多, 故能引起各种故障并对设备造成永久性损害。抑制磁场干扰的办法是屏蔽干扰源。但把它们都用导磁材料屏蔽起来很难做到, 故只能采用一些被动的抑制技术, 远离干扰源, 同时要尽量避免平行走线。

射频干扰可能使采集信号受到干扰。要抑制射频干扰需将设备良好接地, 对干扰大的设备加电磁屏蔽, 对抗干扰弱的设备加输入滤波器。

1.5 信号线的差模干扰

信号线差模是信号在传输过程中受外界干扰源影响而叠加在信号上的无用信号。差模干扰信号严重时会导致设备误动作或采集、控制不准确。目前很难有效屏蔽和去除干扰源。

在系统中设置低通滤波器或者选择隔离器以阻止差模电流流入, 但要确保现场信号传输的精度和对差模干扰抑制能力。对于热电偶及微小信号, 不仅要降噪和滤除噪音, 还应有高精度和稳定性的差分电路。普通型隔离器都具备1.5～2kV端口耐压时漏电流小于1mA的良好性能, 能满足众多工业场合抑制信号线差模干扰的要求。这也是解决设备之间“地”电位差和抑制共模干扰的最优解决方案。

1.6 信号线的共模干扰

在信号输入的入口设置信号隔离器加非隔离普通常用卡件, 阻止共模电流流入信号输入模块和仪表, 断开直接信号过程环路, 同时又不影响过程信号的正常传输, 是彻底解决地环路问题行之有效的方法。该方法经济、灵活, 使用起来更加方便, 日常维护更加自如。

2 结束语

电梯变频器的电磁兼容性与电磁干扰 篇9

1.1 电梯变频器的工作原理

电压源型的电梯变频器类型为交---直---交, 这也就是说, 变频器主回路的组成是包括DC环节、逆变器和整流器三个部分。在进行具体的工作时, 首先是由整流器通过功率二极管来将交流电编程直流电;在此基础上再由DC环节对负载的无功功率进行缓冲并进行滤波, 与此同时还要保障主回路上的直流电压始终保持一个稳定的状态, 实际上根据这样一个功能描述也能够判断, DC环节的主要组成成分就是大电容;最后就是由逆变器来进行工作, 逆变器的主要工作就是将已经经过DC环节处理的直流电进一步的处理成为频率和宽度都可以进行调节的矩形波电压, 而逆变器的这一系列工作的进行都是在SPWM控制器的控制作用下进行的。

1.2 变频器的输入层产生高次谐波

在进行这样一种探讨之前, 首先要认识到变频器的输入部分是整流电路, 这也就是说, 所输入的电流是不具有线性特征的, 这也就意味着这样一种电流输入状况下容易产生高次谐波, 而高次谐波的产生就会使得所输入的电压波形或者是电流波形发生不良的畸变。在变频器的输入端所输入的三相交流电经过全波整流过程之后, 就由电容器进行进一步的滤波工作, 在实际的应用中或者是试验室的观察中都可以明显的观察到, 输入电流的波形是会发生畸变的。以此对输入电流进行频谱分析, 可以发现5、7次谐波的分量值较大, 而实际的总量都并不比这些分量大多少, 因此, 不可避免的这些谐波会给相关的系统和设备造成较严重的破坏, 并将较严重的干扰到电梯的供电系统、输入系统和控制系统。

1.3 变频器的电磁干扰

所谓电磁干扰就是指电磁的存在通过对所使用的设备、装置或者是系统起到一些不良的影响并导致其性能上的降低或者是丧失, 在这里我们就要思考, 为什么电磁变频器会产生电磁干扰了?这是因为在变频器的输入电流和输出电压中均存在有高次谐波, 因此会对变频器的电压和电流波形产生谐波含量上的影响。对于在在SPMW控制之下的电压源型变频器而言, 其输出电压的波形是矩形波, 且其中谐波频率的高低与变频器的调制频率有着直接的关系, 这也就是说, 在变频器的调制频率较低的时候, 人耳能够听见的高次谐波频率所产生的电磁噪声, 但是如果变频器的调制频率较低, 则人耳就难以直接听到声音, 因此也就不能客观的察觉到高频信号的客观存在, 但事实上, 这样一种高频信号是客观存在的, 且其谐波电流对于负载的干扰也是客观存在的。于此同时, 高次谐波电流对设备或者是系统的影响还可以通过空间辐射或者是电缆的传导来实现, 从而同样达到干扰附近电子设备的效果。因此, 我们就可以这样来进行解释, 即电磁干扰的产生也就是噪声的产生, 而通常来说, 电梯的变频器就正是运行在一个很可能就存在着较高电磁干扰的电磁生产环境中, 这种情况下, 实际上也就意味着, 变频器自身就是一个双向的角色, 既是噪声的发生器, 也是噪声的接受器, 所以说变频器和附近其他的电子设备之间就必须保持一个较强的电磁兼容性方可保证所有设备和系统正常运行, 这才对安全起到一定的控制和保证作用。

2 电磁兼容性

电磁兼容性在相关的规范中是有着明确的规定和要求的, 也就是说, 电梯变频器和附近的其他电子设备之间应该具备较好的电磁兼容性, 这样才能够有效的保证全部设备和系统的正常运行。在我们国家对于电磁兼容性同样从另一个侧面和角度上给出了一个较为准确的定义, 即认为设备和系统在自身和环境共同产生的电磁环境下进行工作时不应该对环境中任何的事物形成该事物所不能承受的电磁压力。对于这样一种定义进行理解我们就可以认识到, 实际上电磁兼容性是包含着两个方面的具体意义的, 一方面就是对外界的干扰性, 一方面就是对于外界电磁的抗干扰性, 同时也包括着不同的系统之间和自身系统内的兼容性, 总之, 这样一个定义和要求的提出, 就是对设备和系统的工作环境给出了一个明确的要求, 即正常工作。因此在进行电梯的设计和制造过程中, 也是把电磁兼容性作为一个硬性的指标的, 设计目的之一就是要满足合适的电磁兼容性。

2.1 电磁变频器的电磁干扰会产生噪音

电磁变频器在发生电磁干扰的时候会发出明显的噪音, 这一点在进行电梯的质量检验时经常会出现, 也就是在变频电梯的控制柜内连续发出一种高频的噪声, 实际上这样一种噪声就是在电梯的逆变电路中或者是控制电路中所产生的电磁干扰噪声。在变频控制线路中, 都会在电机内部或者电机电缆内存在一个无形的寄生电容, 而变频器就是通过这样一个寄生电容来产生相应的噪声电流并因此而成为一个噪声源头。我们希望对这样一种噪声进行消除是很难实现的, 这是因为噪声电流的源头是变频器, 因此我们所需要做的就是一定要将其进行控制保证其流回到变频器内, 否则噪声就会极为严重的影响到后续控制电路和电源电路的正常工作, 并同时干扰到一定范围内的其他电子设备。除此之外, 在变频器工作中同样也会有低频谐波的产生, 这主要是发生在整流部分, 这同样对导致电网中电压波形的畸变和其他不良影响。这种状况下一般建议采用在线路中加入电抗器来尽可能的降低噪声电流的干扰。

2.2 变频器的抗干扰能力

在上文的相关描述中我们就能够理解和领会到, 变频器自身实际上是要求有着极高的额抗干扰能力的, 这主要是因为通常情况下的噪声电流都比较强大, 度过变频器不具备一个良好的抗干扰能力的话, 那就直接变成了一个噪声接受器, 很难在进行任何其他的正常工作。扰动电流可以通过耦合电容来进入到变频器内, 并在其阻抗上形成一个较大的压降从而导致了扰动噪声的产生, 就是这样一种机理让变频器变成了一个噪声接受器而给变频器的信号带来极为负面的影响。不仅如此, 甚至在电梯变频器的逆变电路、动力线、继电器和接触器等一系列的系统和设备中也都会产生频率较高的噪声电流, 正是因为这样一种不利状况的存在要求变频器必须要有极高的抗干扰能力。

3 结语

本文通过理论推断和实践总结两种方式来对电梯变频器中的电磁兼容性和电磁干扰进行了较为详尽的介绍和说明, 并给出了相应的避免要求和避免措施。从文中的研究和探讨我们就能够领会到, 电梯的设计与制作实际上是一个对安全性能有着极高要求的, 而在变频器及其相关的电子设备中客观存在而又不易于发现的电磁干扰则是一个较大的安全隐患, 应该采取有效的措施避免之, 本文的讨论就是在此基础上进行。

参考文献

[1]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安电子科技大学出版社, 2003.[1]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安电子科技大学出版社, 2003.

[2]刘树棠, 黄建国, 等.离散时间信号处理[M].西北工业大学出版社.[2]刘树棠, 黄建国, 等.离散时间信号处理[M].西北工业大学出版社.

电磁干扰与汽车疑难故障 篇10

一辆2007款捷达伙伴, 发动机EPC灯点亮。用V.A.S5052读取故障码, 发动机控制单元中有个故障码———18047/P1639, 其解释为:油门踏板位置传感器1/2—G79/G185信号不可靠。按此故障码的解释和含义, 更换了加速踏板总成, 经试车, 未发现故障, 交了车。第二天, EPC灯再次点亮。读取故障码, 有个16724/P0340, 故障码解释为:G40凸轮轴位置传感器故障;运行条件是发动机运作或起动过程;故障条件是系统得到相应信号的有效边沿, 但在两个相邻信号采样窗口一直无变化, 即00 0000 00或11 11 11 11;故障原因是凸轮轴信号轮安装相位不正确等。清除故障码后, EPC灯再次点亮, 读取故障码, 记忆了两个:18047/P1639和16724/P0340, 根据故障内容, 更换了G40凸轮轴位置传感器、发动机线束和发动机控制单元, 并检查配气正时, 确认正时符合要求, 连接正时带轮和凸轮轴的键没有错位, 故障仍没有解决。

读取节气门位置和加速踏板位置传感器的数据流, 发现有故障时, 加速踏板位置传感器G79不是加速踏板位置传感器G185数值的两倍。

例2

一辆2006款捷达出租车突然不能起动, 初步检查发现:1) 发动机既没有高压电, 喷油嘴也不喷油, 点火线圈和喷油嘴供电正常;2) 起动时, 油泵继电器频繁地吸合、断开, 车辆无一点着车迹象;3) 起动时, 仪表上的发动机转速表有波动, 同时车速表也偶尔指到40、60、100等;4) 试着拔掉霍尔传感器G40, 起动车辆无故障码产生。

经询问车主得知, 该车已在别处修过, 但没修好, 又经打听得知, 曾经做过的具体维修包括:更换过发动机控制单元、防盗控制单元、发动机转速传感器G28和霍尔传感器G40;还更换过点火开关底座、主继电器和燃油泵继电器;还检查过接地点, 并把接地处进行了打磨处理。读取故障码:发动机控制单元内的显示:发动机控制单元锁死;防盗控制单元内显示:防盗钥匙数目超过上限。于是重新检查并匹配点火钥匙, 匹配过程中发现在防盗控制单元内被设置成匹配10把点火钥匙 (最多8把) , 匹配成功后, 上述故障码不再出现, 但仍打不着发动机。结合以上维修经历和现象, 确定维修方向应是:发动机电脑程序没有正常工作。初步分析到的故障原因包括:1) 防盗器系统未正确授权所致 (钥匙匹配成功, 排除此原因) 。2) 发动机控制单元本身出现故障 (已更换过, 确定控制单元本身正常) 。3) 其它原因导致电脑程序未工作 (供电和线路都已排除, 考虑到可能存在电磁干扰, 于是断开发电机插头和更换了一套新高压线) 。最后, 故障仍没有解决。

至此, 维修陷入了困境。再次与车主交谈, 得知该车最初是因为在路边小店保养起动机, 营运几个小时后出现此故障的。于是马上考虑更换起动机, 更换后故障排除。

分解故障起动机, 如图2所示, 起动机转子线圈的端面已经严重磨损, 并已经将线圈的绝缘磨坏, 当起动机转子旋转时, 线圈被挡油盘 (金属件) 短路, 产生强电磁干扰导致发动机控制单元的程序无法正常工作, 致使车辆无法起动。

工作中, 通过排除和总结电磁干扰引发的故障, 发现其常见的起因有如下几方面:

1. 故障诊断系统本身的局限性发动机控制单元的故障诊断, 在很多情况下是要排除各干扰因素的, 有时正常信号和故障信号很明显, 很容易排除干扰因素, 如图3所示;但很多时候, 正确信号和故障信号差别很小, 如果屏蔽又不好, 就很容易受干扰信号的影响, 出现误判, 如图4所示。

2. 元件设计的精度和要求较高的原因a) G79、G185加速踏板位置传感器

电位计附加电阻是1kΩ, 电位计膜片电阻:1～2 kΩ, 膜片最大电流:10mA, 正常时候, 流经G79的电流范围是1.67～2.5 mA, 流经G185的电流范围是2.5～5mA, 精度要求是0.1%。但由于设计原因, 两信号均没有采用屏蔽线, 所以极易受干扰。

b) G40凸轮轴位置传感器

发动机控制单元根据其信号, 并结合曲轴上止点齿缺信号, 可以判别一缸处于压缩上止点还是排气上止点, 但其信号线没有屏蔽, 也易受到电磁干扰。

3. 发动机控制单元本身的原因

发动机控制单元对信号的处理, 要兼备快速响应和一定的抗干扰能力, 如图5所示, 图中的两个33nF电容 (C1、C2) 和一个47kΩ电阻R2组成一个π形滤波器, C1、C2、R2的参数选择和稳定性直接影响到发动机控制单元对信号的响应速度和抗干扰能力。

4. 点火系统产生电磁干扰的原因

点火系统工作期间, 其高压电路和低压电路中都存在电压和电流的周期变化, 如图6所示, 所以高压线做成高阻型, 内加屏蔽网, 火花塞也做成带内阻型的。如果电路滤波和屏蔽做得不好, 例如选用了不合格的点火线圈、高压线和火花塞, 就会对外造成电磁干扰。

5. 其它方面

如氙气大灯启动时, 会产生1万V左右的高压, 稳压器屏蔽不良造的电磁干扰;起动机和发动机故障产生电磁干扰;因加装音响主机或功放产生的电磁干扰;外界的高压输电线、强辐射电气设备等。

6. 人体静电和电烙铁的感应电也易造成一些意想不到的麻烦

人体静电可高达1.5～2.5kV, 放电时间极短;电烙铁工作时外壳会带有30～50V的感应电。在维修控制单元、汽车仪表等电子电路时, 如果人体事先没有除静电 (洗洗手或戴上防静电环) 、电烙铁外壳没有做接地或没有使用防静电电烙铁, 易造成集成块损坏、储存块内的数据丢失、电控单元误动作等一些无法挽回的损

防止电磁干扰引发意外故障的措施, 归纳起来有:屏蔽、滤波、接地和阻尼, 具体要从规范操作和使用正品配件做起。