通信电源电磁兼容性分析与测试
2005/11/21 15:31:11 电源在线网
摘要：针对近年来通信和广播电视等行业使用的高频开关电源，不间断电源电磁兼容性能所出现的一些带有普遍性的问题作了研究分析，重点讲座了引起传导骚扰电压和辐射骚扰场强超出限值的几种因素。建议电源生产厂家在产品的研发阶段对电磁兼容性予以足够的重视，并采取相应的技术措施，使产品定型生产后尽可能不出现电磁兼容性问题，避免重新设计整改所造成的损失。同时，简要介绍了与高频开关电源和不间断电源相关的国内外电磁兼容标准，对其中的一些重要内容以表格的形式逐项列出，并给出部分通信电源骚扰电压和辐射骚扰场强的测试结果。
关键词：电磁兼容 传导骚扰电压 辐射骚扰场强 抗扰性 静电放电 电快速瞬变脉冲群浪涌（冲击）
1 引言
为保证通信设备稳定可靠工作，电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此，国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力，各种通信电源不断涌现，且趋向智能化，小型化、低功耗、高效率、长寿命，以满足通信和信息产业发展的需要。近年来，国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求，而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进，以减少电磁环境污染，保证电子设备正常可靠运转，保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段，制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展，为适应国际市场要求，90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求，满足不同行业技术标准要求的检测手段，为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支，其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注，我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络，为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行，提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。
2 通信电源电磁兼容标准及限值
我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、EN50091-2：1996等国际和欧洲标准。
我国对通信电源电磁兼容执行的标准有：
GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法”
YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法”
GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件”
标准主要技术要求及限值见表1、表2、表3、表4。
说明：国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源，目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值，抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。
近年来进口的国外大、中型UPS不间断电源在国外电磁兼容检测机构测试时执行的是EN50091-2:1995欧洲标准，在我国新的国标未制定之前，参照国际或欧洲标准进行检测是可行的，对大型（额定输出电流大于400A）UPS辐射骚扰场强技术要求和限值，欧洲EN标准正在做进一步的研讨修定，如提出采用30m距离法给定测量结果等，传导骚扰的限值也正在考虑中。
测试中，UPS的工作状态应满足下列条件：
（1）额定输入电压；
（2）普通操作模式；
（3）额定输出功率的线性负载。
静电放电抗扰度测试
依据标准：IEC 801-2:1991
最低要求：3级
判定准则：B类
射频电磁场抗扰度测试
依据标准：IEC 801-3:1984
最低要求：2级
判定准则：A类
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试
依据标准：IEC 801-4:1988
最低要求：2级
判定准则：A类
这项测试应该在所有电源线和长度超过3m的电池连接线上进行；对于I/O信号和控制信号电缆的测试电平要被2除。测试应使用耦合钳，最小持续时间为1分钟。
浪涌（冲击）抗扰度测试
正在考虑中（依据标准为IEC 801-5）
低频信号抗扰度测试
工作中的UPS应耐受电源线上的低频信号传导骚扰，依据的标准是IEC1000-2-2，其详细描述在标准的附录D中。
3通信电源电磁兼容问题分析
开关电源或UPS电源常出现电压输入端传导骚扰电压过大，达不到标准限值要求。其原因通常是电源输入端未加EMI滤波器，或滤波器性能不良，滤波频段选择不适当以及电路布线不合理，分布参数产生影响等导致传导骚扰电夺过大。若合理选择品质优良的滤波器，陷波器以及精心布线，会显著抑制电源输入端的骚扰电压。但应特别注意所选元器件的指标，尤其电感和电容器的过流、耐夺、绝缘性能，以避免降低电源输出功率、绝缘耐夺性能。
开关电源辐射骚扰场强超过限值，通常是整流模内部高频开关部件，如高频变压器、控制器、晶振等屏蔽不良引起空间辐射。此外，机箱设计不合理，缝隙大、接触导电不良，散热孔与电磁波辐射波长相比过宽过大都会降低电源屏蔽性能。现代通信电源均采用微机控制，实现电源自动管理和遥控、遥信、遥测等功能。但微机控制器引起的辐射骚扰不容忽视，应加以取舍或采取相应措施。对于UPS电源输出电压端通常也应加装滤波器和铁氧体磁环，以抑制输出电压端的射频干扰。
新产品研发时应特别注重电磁兼容指标，请电磁兼容专家和对策工程师设计有关电路和结构，并与电源工程师共同提出总体设计，避免后期整改所带来的经济损失。后期对产品电磁兼容性的整改成本会大大高于先期设计的投入。
关键词：电磁兼容 传导骚扰电压 辐射骚扰场强 抗扰性 静电放电 电快速瞬变脉冲群浪涌（冲击）
1 引言
为保证通信设备稳定可靠工作，电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此，国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力，各种通信电源不断涌现，且趋向智能化，小型化、低功耗、高效率、长寿命，以满足通信和信息产业发展的需要。近年来，国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求，而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进，以减少电磁环境污染，保证电子设备正常可靠运转，保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段，制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展，为适应国际市场要求，90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求，满足不同行业技术标准要求的检测手段，为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支，其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注，我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络，为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行，提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。
2 通信电源电磁兼容标准及限值
我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、EN50091-2：1996等国际和欧洲标准。
我国对通信电源电磁兼容执行的标准有：
GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法”
YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法”
GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件”
标准主要技术要求及限值见表1、表2、表3、表4。
说明：国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源，目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值，抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。
近年来进口的国外大、中型UPS不间断电源在国外电磁兼容检测机构测试时执行的是EN50091-2:1995欧洲标准，在我国新的国标未制定之前，参照国际或欧洲标准进行检测是可行的，对大型（额定输出电流大于400A）UPS辐射骚扰场强技术要求和限值，欧洲EN标准正在做进一步的研讨修定，如提出采用30m距离法给定测量结果等，传导骚扰的限值也正在考虑中。
测试中，UPS的工作状态应满足下列条件：
（1）额定输入电压；
（2）普通操作模式；
（3）额定输出功率的线性负载。
静电放电抗扰度测试
依据标准：IEC 801-2:1991
最低要求：3级
判定准则：B类
射频电磁场抗扰度测试
依据标准：IEC 801-3:1984
最低要求：2级
判定准则：A类
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试
依据标准：IEC 801-4:1988
最低要求：2级
判定准则：A类
这项测试应该在所有电源线和长度超过3m的电池连接线上进行；对于I/O信号和控制信号电缆的测试电平要被2除。测试应使用耦合钳，最小持续时间为1分钟。
浪涌（冲击）抗扰度测试
正在考虑中（依据标准为IEC 801-5）
低频信号抗扰度测试
工作中的UPS应耐受电源线上的低频信号传导骚扰，依据的标准是IEC1000-2-2，其详细描述在标准的附录D中。
3通信电源电磁兼容问题分析
开关电源或UPS电源常出现电压输入端传导骚扰电压过大，达不到标准限值要求。其原因通常是电源输入端未加EMI滤波器，或滤波器性能不良，滤波频段选择不适当以及电路布线不合理，分布参数产生影响等导致传导骚扰电夺过大。若合理选择品质优良的滤波器，陷波器以及精心布线，会显著抑制电源输入端的骚扰电压。但应特别注意所选元器件的指标，尤其电感和电容器的过流、耐夺、绝缘性能，以避免降低电源输出功率、绝缘耐夺性能。
开关电源辐射骚扰场强超过限值，通常是整流模内部高频开关部件，如高频变压器、控制器、晶振等屏蔽不良引起空间辐射。此外，机箱设计不合理，缝隙大、接触导电不良，散热孔与电磁波辐射波长相比过宽过大都会降低电源屏蔽性能。现代通信电源均采用微机控制，实现电源自动管理和遥控、遥信、遥测等功能。但微机控制器引起的辐射骚扰不容忽视，应加以取舍或采取相应措施。对于UPS电源输出电压端通常也应加装滤波器和铁氧体磁环，以抑制输出电压端的射频干扰。
新产品研发时应特别注重电磁兼容指标，请电磁兼容专家和对策工程师设计有关电路和结构，并与电源工程师共同提出总体设计，避免后期整改所带来的经济损失。后期对产品电磁兼容性的整改成本会大大高于先期设计的投入。
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