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典型家用電器電磁兼容共性技術(shù)研究

作者: 時(shí)間:2009-07-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言
(Electromagnetic Compatibility,簡(jiǎn)稱EMC)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/4365-1995《性術(shù)語(yǔ)》中的定義為:“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能忍受的電磁騷擾的能力”?!澳苷9ぷ鳌敝傅氖恰半姶琶舾行浴保‥lectromagnetic Susceptibility,簡(jiǎn)稱EMS),即:在存在電磁騷擾的情況下,裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能下降的能力;“不對(duì)任何事物構(gòu)成不能忍受的電磁騷擾的能力”指的是“電磁干擾”(Electromagnetic Interference,簡(jiǎn)稱EMI),即:電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。因此,EMC包括EMS和EMI兩個(gè)方面。
隨著電子的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的提高,各種各樣的家用電磁層出不窮,結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜。許多既是電磁干擾的接受體,又是電磁干擾的發(fā)生體。人們正不斷置身與一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境中,并隨時(shí)可能受到電磁干擾的危害。國(guó)家監(jiān)督局與1996年在上海召開了“貫徹實(shí)施、電動(dòng)工具的無(wú)線電干擾國(guó)際討論會(huì)”,強(qiáng)調(diào)現(xiàn)階段要進(jìn)一步加強(qiáng)宣傳貫徹EMC強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),特別是、電動(dòng)工具、信息設(shè)備等行業(yè)要盡快開展這項(xiàng)工作。
性已成為衡量家用電器產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前,的家用電器主要包括電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電子游戲機(jī)、電磁灶、微波爐等,都會(huì)產(chǎn)生不同程度的電磁干擾,尤其是帶微處理器的空調(diào)、洗衣機(jī)等,其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾是相當(dāng)嚴(yán)重的。由于家用電器種類繁多、電磁兼容技術(shù)要求復(fù)雜,對(duì)“家用電器EMC的技術(shù)”就顯得尤為重要。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163707.htm

2 家用電器電磁兼容(EMC)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)項(xiàng)目
GB 4343.1-2003 《電磁兼容 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的要求 第1部分:發(fā)射》 該標(biāo)準(zhǔn)于2004年6月1日起實(shí)施。本部分適用于其主要功能由電動(dòng)機(jī)、開關(guān)或調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)的器具產(chǎn)生的射頻傳導(dǎo)和輻射騷擾。
GB 4343.2-1999 《電磁兼容 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的要求 第2部分:抗擾度》該標(biāo)準(zhǔn)于2000年4月1日起實(shí)施[1]。本標(biāo)準(zhǔn)適用于家用和類似用途電器、類似器具、電動(dòng)玩具以及電動(dòng)工具的電磁抗擾度。
電磁抗擾度(EMS)的檢驗(yàn)項(xiàng)目有:①靜電放電抗擾度;②輻射電磁場(chǎng)(80MHz~1000MHz);③電快速瞬變/脈沖群抗擾度;④浪涌(雷擊)抗擾度;⑤注入電流(150kHz~230MHz)抗擾度;⑥電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度。
電磁發(fā)射(EMI)的檢驗(yàn)項(xiàng)目有:①連續(xù)干擾電壓(150KHz~30MHz);②斷續(xù)干擾電壓(喀嚦聲)(150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz);③干擾功率(30MHz~300MHz);④諧波電流(2~40次諧波)。

3 技術(shù)
所謂“家用電器電磁兼容技術(shù)”是指“就電磁兼容而言,家用電器中普遍存在的問題及解決的措施”,而不是指具體的某類家用電器。本文通過(guò)對(duì)典型家用電器的開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、微處理器的電磁兼容技術(shù),針對(duì)其引起的靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌等干擾,給予普遍適用的有效的解決措施。
3.1 開關(guān)
功率半導(dǎo)體器件的高速開關(guān)動(dòng)作,不可避免地要產(chǎn)生大量的EMI。作為能量轉(zhuǎn)換裝置,其電壓、電流變化率很高,干擾強(qiáng)度很大;開關(guān)頻率不高,主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場(chǎng)干擾[2]。
由于頻繁的動(dòng)作,開關(guān)在電路的導(dǎo)通或閉合時(shí),會(huì)有大量的電荷聚集在電源線和電器的內(nèi)部器件上,這樣必然會(huì)產(chǎn)生靜電干擾;同時(shí),由于電壓、電流的高變化率,會(huì)產(chǎn)生快速瞬變脈沖干擾。
開關(guān)電源的干擾以傳導(dǎo)干擾為主,EMI濾波器是目前最有效的抑制方法。此外,經(jīng)驗(yàn)表明開關(guān)電源的EMC性能往往可以在不增加任何元器件和改變線路的條件下通過(guò)修改印刷線路板的布線設(shè)計(jì)大大得到改善。
3.2 電動(dòng)機(jī)
許多家用電器是用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。帶換向器式電動(dòng)機(jī)的家用電器產(chǎn)生的電磁騷擾尤為嚴(yán)重。由于其帶有換向器和電刷,在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),電刷不斷地接通和斷開,極易產(chǎn)生電刷電弧,形成火花騷擾;電動(dòng)機(jī)為感性負(fù)載,當(dāng)切換負(fù)載的供電電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生高反向電壓?;鸹}擾和高反向電壓均具有頻譜寬、諧波豐富的特點(diǎn),而這些頻率范圍覆蓋了許多廣播、通訊等電子設(shè)備的正常工作頻率,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響設(shè)備無(wú)法正常工作。
消除電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生騷擾的行之有效的方法是濾波、屏蔽和接地。
3.3微處理器
微處理器的使用使得家用電器更加智能化。然而,由于微處理器的PCB板有大量的數(shù)字線路板,其上的時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器,及其它振蕩器中流動(dòng)的電流是主要的騷擾源。這些電流還可以通過(guò)電線產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和過(guò)空間產(chǎn)生輻射騷擾。
家用電器中微處理器電路的各種外部集成電路是用總線形式連接的,靠地址線選通外設(shè),在未被微處理器選中時(shí),器件處于高阻狀態(tài),在一定條件下,電荷很容易產(chǎn)生積累,并在被選中時(shí)產(chǎn)生靜電放電。
值得提出的是,除了解決上述EMI之外,微處理器還特別要提高自身的抗干擾性(EMS)。高頻數(shù)字脈沖一旦受到外界的騷擾,很容易不能正常工作,甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

4 抗干擾措施
4.1靜電放電(ESD)抗干擾
靜電干擾來(lái)源于人體放電、設(shè)備、器件的電荷積累放電等。
家用電器抗靜電干擾設(shè)計(jì)在于良好的接地和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
接地的作用有兩個(gè):安全地(為有損害的電路提供一個(gè)同路),參考地(為從外部進(jìn)入到系統(tǒng)的信號(hào)提供一個(gè)參考)。地線干擾按照產(chǎn)生的機(jī)理可分為地環(huán)路干擾和公共阻抗干擾。地環(huán)路干擾是由地線和電纜組成的環(huán)路電流產(chǎn)生的。通常減小地環(huán)路干擾的有效途徑有:將一端的設(shè)備浮地、使用變壓器實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連接、使用光電隔離器、使用公模扼流圈等;公共阻抗干擾顧名思義,是由于兩個(gè)電路共用一段地線,地線本身又具有阻抗而產(chǎn)生的。減小共用阻抗干擾的途徑有兩個(gè):一是減小公共地線部分的阻抗,這樣公共地線上的電壓也隨之減小,從而控制公共阻抗耦合;二是通過(guò)恰當(dāng)?shù)慕拥胤绞?,避免容易相互干擾的電路共用地線,一般要避免強(qiáng)電于弱電電路共用地線,避免數(shù)字與模擬電路共用地線。


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