Подробный анализ измерения тестового приемника электромагнитных помех

1. Введение
С бурным развитием современной науки и техники все более широкое применение находит электроника, силовая электроника, электрооборудование. Электромагнитные сигналы высокой плотности, широкого спектра, генерируемые ими при работе, заполняют все пространство, образуя сложную электромагнитную среду. Сложная электромагнитная среда требует, чтобы электронное оборудование и источники питания имели более высокую электромагнитную совместимость. Поэтому технология подавления электромагнитная интерференция уделяется все больше и больше внимания. Заземление, экранирование и фильтрация — три основные меры по подавлению электромагнитная интерференция. Далее в основном представлены фильтры электромагнитных помех, используемые в источниках питания, их основные принципы и правильные методы применения.

2. Роль фильтров помех в оборудовании электроснабжения.
Источник питания электронного оборудования, такого как электросеть переменного тока 220 В/50 Гц или генератор переменного тока 115 В/400 Гц, имеет различные электромагнитные помехи, среди которых искусственные источники электромагнитных помех, такие как радиоизлучение от различного радиолокационного, навигационного, коммуникационного и другого оборудования. Сигналы, которые вызовут электромагнитная интерференция сигналы на линиях электропередач и соединительных кабелях электронного оборудования, электрических вращающихся машин и систем зажигания, которые будут генерировать переходные процессы и излучаемые шумовые помехи в цепях индуктивной нагрузки; и естественные источники помех, такие как молния. Явление разряда и небесно-электрический интерференционный шум во Вселенной, первый имеет короткую продолжительность, но большую энергию, а последний имеет широкий частотный диапазон. Кроме того, сами компоненты электронной схемы также будут генерировать тепловые шумы при работе.

Эти электромагнитная интерференция шумы из-за излучения и проводимости могут влиять на нормальную работу различных электронных устройств, работающих в этой среде.

Всевозможные регулируемые источники питания сами по себе также являются источником электромагнитная интерференция. В линейном регулируемом источнике питания однонаправленный пульсирующий ток, образованный выпрямлением, также может вызвать электромагнитная интерференция; Импульсный источник питания имеет преимущества небольшого размера и высокой эффективности и все более и более широко используется в современном электронном оборудовании, но поскольку он используется для преобразования энергии, когда он находится в состоянии переключения, он является сильным источником электромагнитных помех, а производимый им электромагнитный шум имеет широкий частотный диапазон и высокую интенсивность. Эти электромагнитная интерференция шумы также загрязняют электромагнитную среду посредством излучения и проводимости, тем самым влияя на нормальную работу других электронных устройств.

Для электронного оборудования, когда EMI шум влияет на аналоговые схемы, отношение сигнал/шум при передаче сигнала будет ухудшаться, а в тяжелых случаях передаваемый сигнал будет подавляться шумом электромагнитных помех и не может быть обработан. Когда EMI шум воздействует на цифровые схемы, он может вызывать ошибки в логических соотношениях, приводя к ошибочным результатам.

Для оборудования электропитания, помимо схемы преобразования мощности, имеются схемы возбуждения, схемы управления, схемы защиты, схемы определения входного и выходного уровней и т. д., причем схемы довольно сложные. Эти схемы в основном состоят из интегральных схем общего или специального назначения. Когда возникает неисправность из-за электромагнитных помех, источник питания перестает работать, что приводит к нарушению нормальной работы электронного оборудования. Фильтр сетевых шумов может эффективно предотвратить сбои в работе источника питания из-за внешних воздействий. электромагнитные шумовые помехи.

Кроме того, часть EMI шум, поступающий со стороны входа источника питания, может появиться на выходе источника питания, и он будет генерировать наведенное напряжение в цепи нагрузки источника питания, что становится причиной неисправности цепи или помех для сигнала передачи. в цепи. Эти проблемы также можно предотвратить с помощью шумовых фильтров.

LISUN Система приемника EMI для проведения испытаний на проводимость излучения EMI (электромагнитных помех) или кондуктивных излучений. EMI-9KB Приемник электромагнитных помех имеет полностью закрывающуюся конструкцию и прочный электропроводящий материал, обладающий высоким экранирующим эффектом. Благодаря новой технологии для Испытательная система EMI, это решило проблему собственных электромагнитных помех прибора. Результаты испытаний соответствуют отчету об испытаниях международного формата. Система испытаний на электромагнитные помехи EMI-9KB полностью соответствует CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, ФКЦ, EN55015 и EN55022.

Роль фильтров помех в оборудовании электроснабжения заключается в следующем.:
(1) Предотвратить внешние электромагнитные помехи от вмешательства в работу цепи управления самого оборудования источника питания;
(2) Предотвратить внешний электромагнитный шум от вмешательства в работу нагрузки источника питания;
(3) Подавить EMI генерируется самим блоком питания;
(4) Подавить EMI генерируются другим оборудованием и распространяются через источник питания.

Когда сам импульсный источник питания работает, а электронное оборудование находится в состоянии переключения, на входе оборудования источника питания появится терминальный шум, что приведет к помехам излучения и проводимости, а также попадет в сеть переменного тока, чтобы помешать другое электронное оборудование, поэтому необходимо принять эффективные меры для его подавления. . Электромагнитное экранирование — лучший способ подавить излучаемые помехи от EMI шум. С точки зрения подавления кондуктивных помех электромагнитных помех использование EMI фильтры — очень эффективное средство, и, конечно же, следует использовать хорошие меры заземления.

В различных странах мира введены строгие правила ограничения электромагнитного шума, например, в США действует FCC, в Германии – FTZ, VDE и другие стандарты. Если электронное оборудование не соответствует правилам ограничения шума, продукт не может быть продан и использован.

В связи с вышеуказанными причинами необходимо спроектировать и использовать сетевой фильтр шума, отвечающий требованиям в оборудовании электроснабжения.

3. Типы электромагнитных помех и фильтры
Существует два типа электромагнитных помех на входных проводах источника питания: синфазный шум и дифференциальный шум, как показано на рис. 1. ЭМП-шум, существующий между входным проводом переменного тока и землей, называется синфазным шумом. Его можно рассматривать как сигнал помех с тем же потенциалом и той же фазой, передаваемый по входной линии переменного тока, то есть напряжения V1 и V2 на рисунке 1. ЭМП-шум, существующий между входными проводами переменного тока, называется шумом дифференциального режима, который можно рассматривать как сигнал помехи с разностью фаз 180°, передаваемый по входной линии переменного тока, а именно напряжение V3 на рис. Шум представляет собой ток помех, протекающий между входными линиями переменного тока. Кондуктивный ЭМП-шум на любой линии ввода питания может быть представлен синфазным и дифференциальным шумом, и эти два ЭМП-шума можно рассматривать как независимые источники ЭМП, подлежащие раздельному подавлению.

При принятии мер по подавлению шума электромагнитных помех основное внимание следует уделять подавлению синфазного шума, поскольку синфазный шум занимает основную часть во всей частотной области, особенно в области высоких частот, а дифференциальный шум составляет большую долю. в области низких частот, поэтому он должен основываться на этой характеристике шума электромагнитных помех, которая используется для выбора соответствующего фильтра электромагнитных помех.

По форме помехоподавляющие фильтры для источников питания можно разделить на интегральные и дискретные. Интегрированный тип заключается в заключении катушки индуктивности, конденсатора и т. д. в металлическую или пластиковую оболочку; дискретный тип заключается в установке катушки индуктивности, конденсатора и т. д. на печатной плате для формирования фильтра подавления помех. Какую форму использовать, зависит от стоимости, характеристик, места для установки и т. д. Интегрированный тип отличается высокой стоимостью, хорошими характеристиками и гибкостью монтажа; дискретный тип имеет более низкую стоимость, но экранирование плохое, и его можно свободно распределять на печатной плате.

4. Базовая структура фильтра шума
Фильтр электромагнитных помех источника питания представляет собой пассивный фильтр нижних частот, который пропускает переменный ток в источник питания без затухания и значительно ослабляет помехи электромагнитных помех, возникающие при переменном токе. Они входят в сеть переменного тока и создают помехи для другого электронного оборудования.

Базовая структура фильтра шума однофазной сети переменного тока показана на рисунке 2. Это пассивная сеть с четырьмя выводами, состоящая из компонентов с централизованными параметрами. Основными используемыми компонентами являются синфазные катушки индуктивности L1, L2, дифференциальные катушки индуктивности L3, L4, синфазные конденсаторы CY1, CY2 и дифференциальные конденсаторы CX. Если эта сеть фильтров размещена на входе источника питания, L1 и CY1 и L2 и CY2 соответственно образуют фильтр нижних частот между двумя парами независимых портов на входной линии переменного тока, который может ослабить синфазные помехи, существующие на входящая линия переменного тока. шум, препятствуя их попаданию в блок питания. Катушка индуктивности синфазного сигнала используется для ослабления синфазного шума на входной линии переменного тока. Обычно L1 и L2 наматывают с одинаковым числом витков в одном направлении на ферритовом сердечнике замкнутого магнитопровода. Магнитные потоки, создаваемые переменными токами в двух катушках, компенсируют друг друга, так что магнитные сердечники не насыщают магнитные потоки, а значения индуктивности двух катушек больше и остаются неизменными в синфазном режиме.

Катушки индуктивности дифференциального режима L3, L4 и конденсатор CX дифференциального режима образуют фильтр нижних частот между независимыми портами входной линии переменного тока, который используется для подавления помех дифференциального режима на входной линии переменного тока и предотвращения подачи питания. оборудования от помех.

Фильтр помех источника питания, показанный на рисунке 2, представляет собой пассивную сеть с двунаправленным подавлением. Вставка его между электросетью переменного тока и источником питания эквивалентна добавлению блокирующего барьера между электромагнитными помехами обоих. Такой простой пассивный фильтр действует как двухсторонний шумоподавитель, поэтому его можно использовать в различном электронном оборудовании. широко используется.

5. Основные принципы построения фильтров помех
Магнитопроводы, используемые в синфазных катушках индуктивности, бывают тороидальными, Е-образными и П-образными. Материал, как правило, феррит. Тороидальный сердечник подходит для больших токов и малых индуктивностей. Его магнитопровод длиннее, чем у Е-образного и П-образного, и отсутствует зазор. , большую индуктивность можно получить при меньшем числе витков, и из-за этих характеристик он имеет лучшие частотные характеристики. Поток рассеяния катушки Е-образного магнитного сердечника невелик, поэтому, когда магнитный поток рассеяния индуктивности может воздействовать на другие цепи или другие цепи имеют магнитную связь с синфазной индуктивностью, и требуемый эффект ослабления шума не может быть получен, Следует рассмотреть магнитопровод Е-образной формы. синфазная индуктивность.

В катушках индуктивности дифференциального режима обычно используются магнитные сердечники, прессованные из металлического порошка. Благодаря низкочастотному диапазону магнитных сердечников, прессованных порошком, от десятков кГц до нескольких МГц, его характеристики перекрытия по постоянному току хорошие, а индуктивность не будет значительно падать в сильноточных приложениях. Лучше всего подходит для катушек индуктивности в дифференциальном режиме.

На рис. 2 в фильтре помех источника питания используются конденсаторы двух типов: CX, CY1 и CY2. Они имеют разные функции в фильтре и предъявляют разные требования к уровню безопасности, поэтому их рабочие параметры напрямую связаны с показателями безопасности фильтра.

Дифференциальный конденсатор CX подключен к обоим концам входной линии переменного тока. В дополнение к номинальному напряжению переменного тока оно также будет накладываться на различные пиковые напряжения электромагнитных помех, которые существуют между входными линиями переменного тока. Следовательно, требования к характеристикам выдерживаемого напряжения конденсатора и переходного пикового напряжения относительно высоки, и в то же время требуется, чтобы после выхода конденсатора из строя последующая цепь и личная безопасность не подвергались опасности. Уровни безопасности конденсаторов CX делятся на две категории: X1 и X2. Тип X1 подходит для обычных случаев, а тип X2 подходит для приложений, где возникают высокие шумовые пиковые напряжения.

Конденсатор общего режима CY подключается между входной линией переменного тока и заземлением шасси. Они должны иметь достаточный запас прочности по электрическим и механическим свойствам. В случае поломки и короткого замыкания шасси оборудования будет представлять опасность. При выходе из строя изоляции или заземления оборудования оператор может получить удар электрическим током и даже поставить под угрозу личную безопасность. Поэтому емкость конденсатора CY должна быть ограничена таким образом, чтобы ток утечки при напряжении номинальной частоты был меньше безопасного нормативного значения. Кроме того, также требуется, чтобы он имел достаточный запас по выдерживаемому напряжению и переходному высокому пиковому напряжению, а в случае пробоя напряжения находился в состоянии разомкнутой цепи, чтобы корпус оборудования не заряжался.

Подводя итог, можно сказать, что при проектировании и выборе сетевых шумовых фильтров в первую очередь необходимо учитывать характеристики безопасности используемых катушек индуктивности и конденсаторов, поскольку они работают в условиях высокого напряжения, сильного тока и сильных электромагнитных помех. Для катушки индуктивности следует обратить внимание на ее магнитный сердечник, материал обмотки, изоляционный материал и изоляционное расстояние, повышение температуры катушки и т. д. Для конденсаторов приоритет должен отдаваться типу емкости, выдерживаемому напряжению, уровню безопасности, емкости, току утечки и т. д., и особенно необходимо выбирать продукты, прошедшие сертификацию безопасности международных агентств по безопасности.

4) Подводя итог, следует обратить внимание на следующие моменты при использовании фильтра помех источника питания:
а. Фильтр должен быть установлен как можно ближе к входу переменного тока оборудования, а входная линия переменного тока без фильтра должна быть как можно короче в оборудовании;
б. Выводы конденсатора в фильтре должны быть как можно короче, чтобы индуктивное и емкостное сопротивление выводов не резонировали на более низких частотах;
в. По заземляющему проводу фильтра протекает большой ток, который будет генерировать электромагнитное излучение. Фильтр должен быть хорошо экранирован и заземлен;
д. Входная и выходная линии фильтра не могут быть объединены вместе. При проводке старайтесь увеличить расстояние между ними, чтобы уменьшить связь между ними. Можно добавить разделительный или экранирующий слой.

6. Заключение
Дизайн и подбор электромагнитная интерференция фильтры в основном основаны на характеристиках шумовых помех и требованиях электромагнитной совместимости системы, на основе понимания частотного диапазона электромагнитная интерференция и оценивают приблизительную величину помех. Прежде всего, необходимо понять условия использования фильтра (используемое напряжение, ток нагрузки, температура и влажность окружающей среды, виброудар, способ и место установки и т. д.) и сосредоточиться на параметрах его безопасности, поскольку он связанные с оборудованием и личной безопасностью. Также заставьте фильтр производить наилучшее подавление электромагнитных помех. Структуру сети и параметры фильтра следует выбирать в соответствии с требованиями схемы доступа и принципом получения наибольшего рассогласования импедансов. Для достижения оптимальных характеристик подавления электромагнитных помех фильтр должен быть правильно установлен на электронном оборудовании.

Lisun Компания Instruments Limited была найдена LISUN GROUP в 2003 году. LISUN система качества была строго сертифицирована ISO9001: 2015. Как член CIE, LISUN продукты разработаны на основе CIE, IEC и других международных или национальных стандартов. Все продукты прошли сертификат CE и прошли проверку подлинности в сторонней лаборатории.

Наша основная продукция гониофотометра, Интегрирующая сфера, Spectroradiometer, Генератор всплесков, Пистолеты-симуляторы ESD, Приемник EMI, Испытательное оборудование EMC, Тестер электробезопасности, Экологическая палата, Температура камеры, Климатическая камера, Тепловая камера, Тест соленых брызг, Камера для испытаний на пыль, Водонепроницаемый тест, Тест RoHS (EDXRF), Испытание светящейся проволоки и Испытание иглы на пламя.

Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна поддержка.
Технический отдел:  Service@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8615317907381
Отдел продаж:  Sales@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8618117273997

Метки:EMI-9KA , EMI-9KB