开关电源传导干扰检测

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开关电源传导干扰检测 [复制链接]

[url=http://www.025021.com/]模块电源[/url] 开关电源 军品电源模块在电力线和开关电源中，电磁干扰 （ EMI: electromagnetic interference）主要表现形式是传导干扰。干扰信号主要是电流和电压谐波分量【1—3】。 电力线、信号线和控制线是传导干扰的载体【4】。 传导干扰检测技术复杂，在测量中，不但要考虑电磁辐射干扰的屏蔽技术，而且测量仪的正确使用，测量方法正确与否都直接影响测量结果。　这里主要探讨电气设备中传导干扰的检测技术。


2　开关电源的电压传导干扰测量

　　在测量来自开关电源传导干扰时，必须在电网交流电源与待测设备（ EUT: equipment　under　test ） 之间接一个线性阻抗稳定网络（LISN），联结LISN有两个作用：其一，对EUT的电源输入端口，在高频谐波时提供一个标准线性阻抗，这样当联接到同一电源的其它设备发生变化时，不会影响EUT输入的电源阻抗；其二、LISN 可以滤去来自电网电源的EMI，给电气设备提供一个“干净” 的电源，不会影响对EUT本身传导干扰的测量结果。

图1 基于LISN测量电压谐波原理电路
　　
　　LISN 是一个三端口RLC网络。12端口接电网电压；34端口接EUT；56端口接输入阻抗为50Ω的无线电噪声仪；用于测量开关电源的电压传导干扰（电压谐波分量）。基于LISN测量EUT的电压谐波分量原理电路见图1。从12端口看进去的阻抗频率特性见图2。

　　如果希望LISN有更宽的频率范围的平稳阻抗特性，则需要更复杂的网络结构。

图2　LISN的阻抗特性曲线
　　
　　如果LISN的功率容量不够，或在实际装置中无法安装LISN，这时可以用电压探针（VP）进行测量。VP原理电路见图3。在图3中，R与 Rm之和为
　　　　　　　　　　　　 R+Rm =1500Ω　　　　　　　　 (1)
式（1）中Rm为无线电噪声仪的输入阻抗，典型数据为50Ω。实际干扰电压Vi与测量值电压Ui的关系：
　　　　　　　　　　Vi=(1500/Rm)×Ui　　　　　　　　　　　(2)

图3 电压探针电路图
式（2）中下标i表示第i次电压谐波。

　　用VP测量EUT的电压传导干扰时，要注意下列二点：（1）在使用VP进行传导EMI测量时，要确保来自电网电源的EMI电平低于来自被测件的EMI在20dB以上；（2）在电网电源与VP之间，或VP与被测件之间，一般阻抗不匹配，因此测量误差不能去除。所以，用VP测量电压传导干扰的精度低于基于LISN的测量精度。


3　开关电源的电流传导干扰的测量
　
　　用电流探针（CP）测量EMI的电流噪声，其测量方法是很简单的，CP包围通过电流的导体就可以测量相应的电流的噪声，当CP包围一根导线时，可以测量差模传导电流；当CP包围全部电缆时，可以测量共模传导电流。在测量过程中，CP位于EUT与LISN之间，且要尽量靠近LISN侧，这样测量误差小。CP的插入阻抗小于0.5Ω，工作频率可以达50MHz.


4　开关电源的功率传导干扰的测量

　　功率传导干扰的测量仪一般采用功率探针（PP），PP可以测量5MHz—300MHz的传导干扰功率，PP原理见图4 ，图4中：A为CP，A 的输入为EUT的传导电流噪声；B，C 为铁氧套管，他们分别包围电力线和与测量仪器相联的信号线，用于衰减所感兴趣的频率范围的电流；D为附加吸收器，作用是衰减来自电网的电流传导干扰。

　　由于当频率大于30MHz的干扰信号是以幅射的方式,这样，在进行传导干扰功率的测量时，必须对电源引线进行很好地屏蔽。这种传导干扰的最大强度存在于电力线与ETU的连接点上[4]，因此，PP放在此位置进行测量。另外，精确的测量点随频率不同而变化，可以通过观察仪器的最大值来调节测量地点。PP对EUT提供约100Ω—250Ω的阻抗，其感抗分量不大于阻抗的2%。只有注意上述各点，传导干扰功率的测量才能获得比较正确的结果。


5　检测举例与分析
　
　　利用CP、VP和基于LISN分别测量各种型号的29英寸彩电，15英寸彩显，和UPS电源输出端口电流和电压的谐波分量，具有代表性的测量结果见表1。把基波分量的电流（电压）值看成100%，其余的数据为占基波分量百分比。

　　表1中：I-THD表示电流的总谐波含量；V-THD表示电压的总谐波含量。从表1中看到：开关电源中电流的谐波干扰是主要矛盾，而电压谐波干扰比电流谐波干扰小得多，因此，抑制开关电源的传导干扰主要是抑制电流的谐波干扰。

　　表2为彩电，彩显，和UPS电源输出端口的谐波功率的测量数据（基波分量的功率值看成100%，其余的数据为占基波分量百分比）。P-THD表示各次谐波功率的谐波含量。

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