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電源中的噪聲傳導和EMI濾波器的作用

發布日期:2019-05-06

電子,電力電子,電氣設備在運行中產生的高密度,寬頻譜的電磁信號充滿整個空間,形成復雜的電磁環境。

復雜的電磁環境要求電子設備及電源具有更高的電磁兼容性,于是抑制電磁干擾的技術也越來越受重視。接地、屏蔽和濾波是抑制電磁干擾的三大措施。

電源設備中的EMI噪聲

電子設備的供電電源,如交流電網或交流發電機,都存在各式各樣的EMI噪聲,其中人為的EMI干擾源,如雷達、導航、通信等設備的無線電發射信號,會在電源線上和電子設備的連接電纜上感應出電磁干擾信號,電動旋轉機械和點火系統,會在感性負載電路內產生瞬態過程和輻射噪聲干擾,還有自然干擾源,比如雷電放電現象和宇宙中天電干擾噪聲,前者的持續時間短但能量很大,后者的頻率范圍很寬。另外電子電路元器件本身工作時也會產生熱噪聲等。

這些電磁干擾噪聲,通過輻射和傳導耦合的方式,會影響在此環境中運行的各種電子設備的正常工作。

另一方面,電子設備在工作時也會產生各種各樣的電磁干擾噪聲。比如數字電路是采用脈沖信號(方波)來表示邏輯關系的,對其脈沖波形進行付里葉級數分析可知,其諧波頻譜范圍很寬。另外在數字電路中還有多種復雜頻率的脈沖串,這些脈沖串包含的諧波更豐富,頻譜更寬,產生的電磁干擾噪聲也更復雜。

各類穩壓電源本身也是一種電磁干擾源,在線性穩壓電路中,因整流而形成的單向脈沖電流也會引起電磁干擾。

開關電源在功率變換時處于開關狀態,本身就是很強的EMI噪聲源,既有很寬的頻率范圍,又有很高的強度。

這些電磁干擾也同樣通過輻射和傳導的方式污染電磁環境,從而影響其它電子設備的正常工作。

對電子設備來說,當EMI噪聲影響到模擬電路時,會使信號傳輸的信噪比變壞,嚴重時會使要傳輸的信號被EMI噪聲所淹沒,而無法進行處理。當EMI噪聲影響到數字電路時,會引起邏輯關系出錯,導致錯誤的結果。

對電源設備來說,其內部除了功率變換電路以外,還有驅動電路、控制電路、保護電路=輸入輸出電平檢測電路等,電路相當復雜。這些電路主要由通用或專用集成電路構成,當受電磁干擾而發生誤動作時,會使電源停止工作,導致電子設備無法正常工作。采用電網噪聲濾波器可有效防止電源因外來電磁噪聲干擾而產生誤動作。

另外,從電源輸入端進入的EMI噪聲,其一部分可出現在電源的輸出端,它在電源的負載電路中會產生感應電壓,成為電路產生誤動作或干擾電路中傳輸信號的原因。這些問題同樣也可用噪聲濾波器來加以防止。

電源設備中采用噪聲濾波器的作用

1、防止外來電磁噪聲干擾電源設備本身控制電路的工作。

2、防止外來電磁噪聲干擾電源的負載的工作。

3、抑制電源設備本身產生的EMI。

4、抑制由其她設備產生而經過電源傳輸的EMI

開關電源本身在工作時以及電子設備處于開關工作狀態時,都會在電源設備的輸入端出現終端噪聲,產生輻射及傳導干擾,也會進入交流電網干擾其它的電子設備,所以必須采取有效措施加以抑制。在抑制EMI噪聲的輻射干擾方面,電磁屏蔽是最好的方式。而抑制EMI噪聲的傳導干擾方面,采用EMI濾波器是很有效的手段,當然應配合良好的接地措施。

在國際上各個國家都實行了嚴格的電磁噪聲限制規則,如美國有FCC,德國有FTZ,VDE等標準。如電子設備不滿足噪聲限制規則,則產品不能出售和使用。

由于以上種種原因,在電源設備中必須要設計使用滿足要求的電網噪聲濾波器。

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