电源电子设备的电磁兼容分析

本文全面地论述了电子设备的电磁兼容性问题。比较详细地分析了干扰源、干扰的传递途径，并介绍了有效抑制和防止干扰的各种措施及其原理。

1  引言

——随着电子技术的迅速发展，现代的电子设备已广泛地应用于人类生活的各个领域。当前，电子设备已处于飞速发展的时期，并且这个发展过程仍以日益增长的速度持续着。电子设备的广泛应用和发展，必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说，电子设备不可避免地在电磁环境（EME）中工作。因此，必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。电磁兼容性（EMC）是一门关于抗电磁干扰（EMI）影响的科学。目前，就世界范围来说，电磁兼容性问题已经形成一门新的学科。电磁兼容的中心课题是研究控制和消除电磁干扰，使电子设备或系统与其它设备联系在一起工作时，不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不辐射任何不希望的能量，又应该不受任何不希望有的能量的影响。

2  电磁干扰源的分类

——各种形式的电磁干扰是影响电子设备电磁兼容性的主要因素，因此，它是电磁兼容性设计中需要研究的重要内容。

2.1 内部干扰

——内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种。

——（1）工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰；(与工作频率有关)

——（2）信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰；

——（3）设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰；

——（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

2.2  外部干扰

——外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰，包括以下几种。

——（1）外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统；

——（2）外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统；

——（3）空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰；

——（4）工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰；

——（5）由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。

3  干扰的传递途径

——当干扰源的频率较高、干扰信号的波长又比被干扰的对象结构尺寸小，或者干扰源与被干扰者之间的距离r>>λ／2π时，则干扰信号可以认为是辐射场，它以平面电磁波形式向外副射电磁场能量进入被干扰对象的通路。

——（2）干扰信号以漏电和耦合形式，通过绝缘支承物等（包括空气）为媒介，经公共阻抗的耦合进入被干扰的线路、设备或系统。

——如果干扰源的频率较低，干扰信号的波长λ比被干扰对象的结构尺寸长，或者干扰源与干扰对象之间的距离r<<λ／2π，则干扰源可以认为是似稳场，它以感应场形式进入被干扰对象的通路。

——（3）干扰信号可以通过直接传导方式引入线路、设备或系统。

4 电磁兼容性设计的基本原理

4.1 接地

——接地是电子设备的一个很重要问题。接地目的有三个：

——（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地干作。

——（2）防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。

——（3）保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。

——因此，接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

——电路的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中，只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。接地平面，可以是设备的