湖南电气：电源抗干扰的设计要点（图文）-电气,自动化,工控行业新闻动态-中国电气自动化网

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　　摘　要：电气电源是住宅小区不可缺少的组成部分。文章主要阐述了现代住宅小区稳压电源内部产生干扰的机理，介绍了常用的抑制干扰的方法。

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　　1　概述

　　现代住宅小区是信息时代的必然产物，是高科技与现代化的巧妙集成，它已成为现代都市的一个形象代表。现代住宅小区通常必须具备三个条件。

　　1.1 楼宇设备与管理自动化

　　楼宇设备与管理自动化，具有保安系统(包括闭路电视、电子巡更、防盗报警系统)、消防与环境控制系统(包括电力、照明、空调、冷热源、环境的监控和给排水、电梯、停车场的管理系统等)以及自动调节大厦内温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适、安全的环境。

　　1.2 通信自动化

　　通信自动化，具有良好的通信网络设施，使语音、数据、图像等信息资源在大厦内部流通，并能提供足够的对外通信设施与能力。

　　1.3 信息管理自动化

　　信息管理自动化，能对内部和外部各种公用和专用信息系统进行有效的管理，具有信息搜索、存储、更新、处理、利用、服务等功能。

　　现代住宅小区在国内已成为大、中型城市的发展方向。而电源是住宅小区各种电子设备必不可少的重要组成部分。电源性能的优劣直接影响电子系统的性能指标。随着电子技术的不断发展和稳压电源的应用范围在住宅小区电子工程领域的扩大，对电源设备自身的可靠性和污染性提出了更高的要求。因此，电源技术逐渐成为住宅小区一个相对独立的研究领域并蓬勃发展起来。在现代住宅小区中主要是由计算机来控制各系统，因而要求计算机的运行绝对可靠、安全和稳定。为此，人们对其电源的质量提出了新的要求。电源品质的好坏，将直接影响其设备运行的稳定性和可靠性，甚至导致重大人身、设备事故，造成巨大的经济损失。由于住宅小区中电子计算机、微处理器以及其它电子仪器设备普遍存在绝缘强度低、对供电电源的质量要求高、过电压耐受能力差等弱点，一般都承受不了±5V的电压波动，使得这些高灵敏的电子系统在运行时经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成用电设备的永久性损坏，因而造成巨大损失。因此，在住宅小区用电设备中，特别是对精密的电子设备，尽量减少电磁干扰，实施有效的防护措施是必然的趋势。

　　2　现代住宅小区电源的干扰方式

　　住宅小区电源的干扰主要包括电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)。

　　2.1 电磁干扰

　　电磁干扰，也称为电磁污染，它是电子系统辐射的寄生电能。电磁干扰主要来自电缆、电线，因为它们既是造成电磁干扰的主要发生器，也是主要的接收器。作为发生器，它向空间辐射电磁波，对计算机系统形成的干扰;作为接收器，它也能敏感地接收从其它相邻干扰源所发射的电磁波的干扰。由于计算机系统中的逻辑脉冲前沿很陡峭(纳秒级)，对30～100Hz的电磁干扰十分敏感，会使计算机系统中的逻辑出现错误动作。电磁干扰将在住宅小区电网中耦合产生暂态过电压，危害极大。

　　2.2　射频干扰

　　过去认为这些电气干扰的传播包含相似的现象。现在趋向于使用EMI，对于电源来说，EMI通常包括从电源中“逸出”的、污染电气环境的所有自身产生的噪声。同时应包括输出波纹，因为波纹的较高次谐波常常是经电磁场进入负载设备的。也可以说，EMI的任何交流信号或瞬变都是通过稳压电源加到负载上的。直流稳压电源，按其内部电路工作模式可分为线性直流稳压电源和开关型直流稳压电源两大模式。长期以来，一直有过分强调开关型电源固有EMI的倾向，而忽视了线性电源产生电气噪声的可能。因为开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是以非常短的时间上升和下降的，所以开关电源本身是一个射频干扰源;另一方面是由于片面地认为线性电源的各部分都工作于平滑状态，实际上，线性电源也产生开关瞬变。另外，若按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。

　　3　现代住宅小区电源中的干扰源

　　3.1　住宅小区开关电源中开关管工作时产生的谐波干扰

　　在住宅小区开关电源中，功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如反激型变换器的输入电流波形近似为三角波，而正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。利用傅氏级数分解上述电流波形可知：近似矩形波电流高次谐波分量的振幅是以20db每十倍频的速率下降;近似三角波电流高次谐波分量的振幅是以40db每十倍频的速率下降。因此，正激型、推挽型和桥式变换器的谐波干扰比反激型变换器大些。当采用零电流和零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。另外功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变也会产生尖峰干扰。

　　3.2　住宅小区交流输入回路产生的干扰

　　无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间也会引起高频衰减振荡产生干扰。一般整流电路后面总要接比较大的平滑滤波电容，因而整流管的导通角较小，会引起很大的充电电流，使交流输入侧的交流电流发生畸变，影响了电网的供电质量。另外，平滑滤波电容的等效串联电感也有较大的影响。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成干扰和干扰的再辐射;而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这些电磁场也会干扰附近的电子设备。

　　3.3　二极管的反向恢复特性产生的干扰