开关电源的电磁兼容原理和分析_电源工程师技术培训网

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开关电源的电磁兼容原理与分析

1. 开关电源因功能灵活、效率高、体积小、重量轻，在国民经济中广泛应用。 2. 介绍开关电源电磁兼容的基本概念是理解和分析其电磁兼容性的起点。 3. 开关电源电磁兼容认证中，需进行几个典型的测试，以确保其在电磁环境中的稳定运行。 4. 学习开关电源的电磁兼容原理和分析，对于提升开关电源的性能和应用范围具有重要意义。

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开关电源的电磁兼容原理与分析

1. 新能源发电领域广泛应用光伏逆变器和风力发电逆变器，显示了电力电子技术的重要角色。 2. 电力系统中，高压直流输电和交流的灵活交流输电技术大量应用了电力电子技术，提升了电力传输的效率和灵活性。 3. 电动车、高铁和电力机车的蓬勃发展，凸显了逆变器在推动电机工作中的关键作用，展示了电力电子技术在现代交通中的应用。 4. 日常生活中，计算机的不间断电源和各种AC到DC、DCDC适配器的应用，以及电池宝的存在，体现了电力电子技术的普遍性和重要性。

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开关电源的电磁兼容原理与分析

1. 开关电源在应用中由于内部开关期间的高速动作，不可避免地带来了一些负面效应，如电能质量问题，这对工程师来说是一个挑战。 2. 开关电源可能导致电网电压波动、电压暂降，干扰负载或损害负载，如影响高速敏感信号传输，增加误码率。 3. 逆变器带动电机时易产生轴电压、轴电流，降低电机寿命；主电路可能影响控制电路，导致电路稳定性不良。 4. 开关电源工作时会产生电磁干扰，影响无线电接收质量，如使收音机接收质量大大下降。 5. 大功率电力电子技术应用，如大型变电站、光伏发电厂，会产生强烈电磁波，影响居民电磁环境。 6. 在大功率场合，电力电子技术应用可能会对电磁环境造成危害。

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开关电源的电磁兼容原理与分析

1. 大型光伏发电厂和感应输电领域会产生大量电磁波，可能对人体和设备造成危害。 2. 这些干扰现象可按频段分为低频斜坡干扰，主要在50赫兹到9K的低频范围内。 3. 频率较高的干扰，范围从9K到30兆，易沿电源线或信号线传播。

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开关电源的电磁兼容原理与分析

1. 电磁干扰根据频率的不同，分为传导噪声和辐射噪声，其中频率较高时，电磁干扰更倾向于通过空间传播。 2. 感应空间感应的噪声和辐射噪声的区别基于空间远近，这是对电磁干扰进行频段划分的基础。 3. 理解电磁干扰的传播特性对于后续的抑制措施具有重要意义，有助于设计更有效的解决方案。 4. 电磁干扰问题在未来的电开关电源设计中将成为一大挑战，需提前做好准备和规划。 5. 传导噪声和辐射噪声的区分，对于优化电源设计、减少干扰、提高系统稳定性和可靠性至关重要。

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新一代半导体器件对开关电源电磁干扰影响及挑战

1. 开关电源功率密度的提高导致元器件间距离减小，电磁耦合效应更加突出，电磁干扰传播复杂化。 2. 高压大功率电源应用中，串并联技术的广泛使用使多个电力电子模块的噪声在时空上以复杂形式叠加和积累。 3. 开关电源技术发展导致电磁干扰特性更加复杂，给电磁兼容设计带来更大挑战。 4. 理解电磁干扰的形成、传播及其抑制方法对开关电源的电磁兼容设计具有指导作用。 5. 开关电源电磁兼容测试主要关注两方面：一是开关电源对外产生的电磁干扰（EMI）程度。

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开关电源的电磁兼容性测试要点

1. 开关电源的抗电磁干扰能力是评价其电磁兼容性能的关键，通常通过产品标准和认证来确定。 2. 根据销售地区不同，开关电源需通过相应的电磁兼容认证，如销往美国需通过FCC认证，销往中国需取得3C认证，销往欧洲则需通过欧盟的电磁兼容认证。 3. 电磁兼容认证涉及对开关电源进行电磁干扰发射测试和抗电磁干扰能力测试（EMS测试），以确保产品的电磁兼容性能。 4. EMS测试中包括低频段和中频段的测量，分别关注电能质量和传导干扰发射方面，确保开关电源在不同频率下的表现符合标准。

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开关电源的电磁兼容性测试要点

1. 开关电源的电磁干扰发射测试，即EMI测试，是评估设备在频域和时域内对电磁骚扰的抗干扰能力。 2. 时域测量关注瞬态电压电流信号，如雷击或静电，模拟外界瞬时电磁骚扰。 3. 频域测量侧重于连续的电磁骚扰波，用于评估设备对连续电磁骚扰的响应。 4. 开关电源EMI测试是通过模拟各种电磁骚扰，测试设备的抗干扰性能。 5. 这些测试旨在确保开关电源在不同电磁环境下能稳定工作，保护设备不受电磁干扰的影响。

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开关电源的EMI测试方法介绍

1. EMI测试中最基础的测试是谐波电流发射测试，涉及原理简单，通过标准供电电源与开关电源间连接电流采样电阻，抽取并分析电流的谐波组成。 2. 对于单相设备，使用单个采样电阻来测试谐波电流；而三相设备则采用三个采样电阻，本质上测试方法相同。 3. 谐波电流测试展示了供电电源与谐波电流测试的设置，通过实物测试来直观呈现谐波电流。 4. 高频段的EMI测试关注开关电源的电磁噪声发射，这要求进行传导干扰测试，与谐波电流测试相似但有所区别。

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开关电源的EMI测试方法介绍

1. 在进行传导电流传导干扰测试时，会在电网和被测设备（如开关电源）之间接入一个叫做“listen”的设备，实际是线路阻抗稳定网络，用于提供L线、N线相对于地线D之间的射频50欧姆的阻抗。 2. 通过同轴电缆将50欧姆电阻上感受到的噪声电压采集下来，送至EMI接收机进行平移检测，完成L线和N线噪声的平稳检测，确保两根线上的噪声都符合标准。 3. 测试布局包括“listen”设备、被测设备（例如电视机里的开关电源）和EMI接收机，其中开关电源产生的噪声通过电源线耦合到“listen”中，再通过连接线送至EMI接收机进行传导干扰噪声测试。 4. 对于频率更高的电磁兼容测试，需要进行辐射发射测试，其基本原理与传导干扰测试不同，但同样重要。

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开关电源的EMI测试方法介绍

1. 电磁兼容辐射测试是在屏蔽的金属内部空间进行，该空间除地平面外，墙壁覆盖电磁吸波材料。 2. 被测开关电源放置于可旋转木桌上，与天线距离3米或10米，以测试其周围电磁波。 3. 测试过程中，天线接收的电磁波经由统路线送至燕麦接收机，以分析噪声。 4. 开关电源在木桌上进行360度旋转，以全面测量其各个频点上的噪声水平。 5. 除了辐射干扰测试外，还介绍了开关电源传导抗噪声能力的测试，即EMS测试。

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开关电源抗干扰性能测试方法介绍

1. 传导抗干扰度测试与EMI测试相反，主要模拟外界射频噪音对开关电源的影响。 2. 测试中首先使用射频信号发生器产生电磁波，随后通过功率放大器放大该电磁波。 3. 放大后的噪声信号通过耦合器（电感和电容）耦合到L线和N线上，进而传输到开关电源。 4. 测试布局包括被测开关电源、耦合网络、信号发生器、功率放大器和电网，测试结果可通过计算机控制和分析。 5. 对于高频情况，需要进行辐射抗干扰度测试，以评估开关电源对辐射噪音的承受能力。

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开关电源抗干扰性能测试方法介绍

1. 辐射抗干扰度测试和传导抗干扰度测试原理类似，主要区别在于空间布置。 2. 进行开关电源辐射干扰发射测试时，开关电源产生噪声被天线接收。 3. 开关电源的抗辐射干扰度测试中，使用信号发生器产生的扫频信号，通过功率放大器放大后加在天线上，形成强电磁波照射被测开关电源。 4. 测试场景中，被测设备置于产生电磁波的天线附近，有时下方铺设稀薄材料以保证电磁波场的均匀性。 5. 开关电源在日常工作中会遇到来自自然界或其他设备的多种电磁干扰。

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开关电源的电磁兼容性测试

1. 开关电源需要进行雷击浪涌抗干扰测试，以确保其在自然界中遇到雷击时的稳定性。 2. 测试原理涉及使用雷击信号发生器产生高压信号，该信号通过耦合开关耦合到L线、N线或电源D线上。 3. 为了防止对电网中其他设备的影响，测试设置中包含了去耦网络，确保只有被测的开关电源受到噪声的影响。 4. 通过选择不同的组合和档位，可以将雷击浪涌信号加在电源的不同线间或地间，精确模拟实际环境中的雷击干扰。 5. 除了雷击，自然界中的静电也是需要考虑的干扰源，对电子设备的正常运行构成潜在威胁。

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开关电源的电磁兼容性测试

1. 对开关电源进行静电抗高温度测试，模拟自然界静电产生，使用静电枪(ESD静电放电generator)对设备直接或间接放电，测试设备在静电放电条件下的工作状态。 2. 静电测试布局包括静电枪、静电信号发生器、垂直平板和水平平板（木桌上铺金属平面），金属平面通过电阻与大地连接。 3. 静电信号与雷击信号的主要区别在于信号上升时间不同，影响设备的特性将在后续介绍。 4. 开关电源面临的电快脉冲干扰，主要是由于继电器在电网工作时可能产生的电快脉冲，通过脉冲群发生器产生电快脉冲，通过同轴线和电容耦合夹耦合到电源线上，进而影响开关电源。 5. 电磁兼容性测试涵盖EMI和EMS方面，主要测试内容包括静电抗高温度测试和电快脉冲抗干扰度测试。