舰载天线稳定平台的电磁兼容性设计

3电源线传导发射干扰(CE101)设计

3.1　试验方法

天线稳定平台系统由监视单元、驱动控制单元和主机单元3部分组成。这3部分分别安装在不同位置,监视单元与驱动控制单元之间通过30 m的电缆相连,驱动控制单元的输出功率接近1 kW,为了实现监视单元对驱动控制单元的遥控,在驱动控制单元中应用交流过零触发型固态继电器(SSR)进行交流开关控制。CE101试验框图如图3所示。 　　

图3中由监视单元控制SSR的输入端，监视单元对SSR的控制电压为DC12V，当DC12V加在SSR的输入端时，SSR的输出端接通，AC220V接入驱动控制单元,通过滤波器滤波后经线性电源给目标系统供电。使AC220V输入端的一根火线穿过传感探头,将传感探头的测试端接入EMI接收机。当监视单元给驱动控制单元遥控供电时,EMI接收机按照CE101标准进行测试并记录测试曲线。结果发现测试曲线中在50 Hz的奇数倍频率和偶数倍频率处均有正弦半波出现,同时波形在偶数倍频率处有超出标准曲线的部分。CE101项电磁兼容测试不合格。


3.2　原因分析 　　

为了找到电磁干扰的原因,先对交流过零触发型SSR原理和结构做一个简单介绍[1]。SSR是一种由固态电子元器件组成的新型无触点电子开关器件,一般由耦合电路、过零电路、开关器件和吸收电路等部分组成。SSR一般为4端组件,其中2端为输入端,另2端为输出端。在输入端加一控制信号,就可以控制输出端的"通"与"断",完成开关功能。　　

耦合电路是以光电耦合器作为输入、输出间的通道,在电气上完全隔离,以防止输出端对输入端的干扰。过零电路保证当开关器件2端电压过零瞬间时输入信号触发开关器件,从而完成在电压过零条件下的通、断动作,减少了开关过程所产生的干扰和污染。　　

吸收回路由R、C组成,其作用是为了防止电源中带来尖峰电压、浪涌电流对开关器件的冲击和干扰。　　由SSR的原理可知,SSR的输入信号在开关器件2端电压过零瞬间触发开关器件,从而完成在电压过零条件下的通、断动作。电压过零点并非真的是在0 V处,而是在±10~±25 V区域内,即输入信号总是在交流电压过零附近才能触发SSR,实现过零触发。以一个周期AC220V正弦波为例进行说明,当使用固态继电器时,0Hz、 50Hz、100Hz处均为过零点,此时开关器件快速导通和关断,功率电路电流变化率di/dt、电压变化率du/dt较大,从而产生电磁干扰。

3.3　解决办法 　

针对电磁干扰产生的机理,采用PHOTOMOS继电器代替交流过零触发型SSR,按照上述方法进行CE101电磁兼容测试。测试结果仅在50 Hz的奇数倍频率处有正弦半波出现,并且奇数倍频率处的波形完全相同,偶数倍频率处不再有正弦半波出现,测试曲线位于CE101标准曲线范围内,完成25 Hz~10 kHz电源线传导发射干扰的电磁兼容设计。 　

4　结束语 　

舰载天线稳定平台由于所处环境恶劣,电磁干扰产生的因素及传递途径是十分复杂的。因此,各种措施的有效性也随之而异,指望一种既简单又万能的方法是不现实的。需要在开始设计时便着手考虑电磁兼容设计,并始终贯穿在电路设计、元器件选择和结构工艺布局等方面。本文以项目设计过程中遇到的电磁兼容问题为研究对象,对电磁干扰产生的原因进行了分析并提出了解决办法,并在实际应用中收到了较好的效果。