LED的電磁干擾問題探討

LED電視普通照明燈具通常采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)LED的恒流供電和調(diào)光功能，因此會(huì)產(chǎn)生一定程度的無線電騷擾和諧波。本文通過對(duì)部分LED燈具的測(cè)試和研究，掌握LED燈具在使用中可能產(chǎn)生電磁干擾的相關(guān)數(shù)據(jù)，并提出相應(yīng)的解決措施。

　　1 原理和目的

　　LED光源是一種低壓直流器件，因此，LED燈具需要有一個(gè)能將220 V交流電轉(zhuǎn)換成符合LED工作要求低壓直流的電源，但是舞臺(tái)和影視用的燈具又需要具有調(diào)光功能，因此，其電源更為復(fù)雜。目前演播室用LED燈具配置的電源裝置其主流模式是：

　　(1)前級(jí)采用普通脈沖寬度調(diào)制(PWM)的開關(guān)電源，作為低壓直流電源，開關(guān)頻率通常為幾十千赫茲。

　　(2)后級(jí)再以斬波方式，進(jìn)行低頻脈沖寬度調(diào)制，用調(diào)節(jié)占空比的方式來調(diào)節(jié)燈具的亮度。這一部分電路通常為燈具廠自行開發(fā)，開關(guān)頻率各廠差異較大。通常為數(shù)百赫茲到幾十千赫茲不等。

　　在脈沖寬度調(diào)制的工作方式中，電源裝置對(duì)電流的斬波會(huì)產(chǎn)生高次諧波，其對(duì)劇場(chǎng)和演播室中的音、視頻系統(tǒng)和其他弱電系統(tǒng)產(chǎn)生無線電騷擾，可能影響其他設(shè)備的正常工作。此外，由于電源裝置中的整流電路和電容濾波電路會(huì)使工頻電流發(fā)生畸變，產(chǎn)生的低次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，影響其他電氣設(shè)備運(yùn)行。

　　因此，需要對(duì)LED燈具進(jìn)行一系列的測(cè)試：按國標(biāo)GB17743-2007《電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量其無線電騷擾特性是否滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求;按國標(biāo)GB 17625.1-2003 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試其諧波電流是否滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　通過本課題的實(shí)驗(yàn)和研究，了解LED燈具在演播室使用中可能產(chǎn)生電磁干擾的相關(guān)數(shù)據(jù)，并提出相應(yīng)的解決措施。

　　2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法

　　2.1 實(shí)驗(yàn)條件

　　本研究需要專業(yè)的各種電磁兼容測(cè)試設(shè)備，如電源分析儀、人工電源網(wǎng)絡(luò)、傳導(dǎo)測(cè)試接收機(jī)、輻射干擾接收機(jī)和三環(huán)天線等，有的測(cè)試還需要在電波暗室中進(jìn)行，因此，必須委托經(jīng)國家相關(guān)部門批準(zhǔn)的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

　　2.2 試驗(yàn)用燈具

　　試驗(yàn)用燈具共有2類5個(gè)型號(hào)。每個(gè)型號(hào)1個(gè)燈具，共5個(gè)燈具。詳見表1。

　　表1 試驗(yàn)用燈具類型和編號(hào)

　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　(1)按國標(biāo)GB 17743-2007要求，找出調(diào)光過程中產(chǎn)生的最大騷擾點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的無線電騷擾值。

　　(2)按國標(biāo)GB 17625.1-2003要求，將燈具在最小功率和最大功率之間分為5個(gè)相等的級(jí)段，測(cè)試各級(jí)段的諧波分量。

　　2.4 實(shí)驗(yàn)方法和步驟

　　先將待測(cè)的燈具老化100小時(shí)，待燈具的參數(shù)穩(wěn)定之后，再送檢。

　　2.4.1 無線電騷擾測(cè)試

　　2.4.1.1 傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)試

　　按國標(biāo)GB 17743-2007的要求在燈具電源端和控制端進(jìn)行測(cè)試。

　　(1)燈具電源端測(cè)試按以下5個(gè)頻段進(jìn)行：9 kHz ～50 kHz;50 kHz ～ 150 kHz;150 kHz ～ 0.5 MHz;0.5 MHz～ 5.0 MHz;5.0 MHz ～ 30 MHz。

　　(2) 燈具控制端測(cè)試按以下2個(gè)頻段進(jìn)行：150 kHz ～0.5 MHz;0.5 MHz ～ 30 MHz。

　　2.4.1.2 輻射電磁騷擾測(cè)試

　　按國標(biāo)GB 17743-2007的要求進(jìn)行測(cè)試。

　　按國標(biāo)GB 17743-2007的要求進(jìn)行測(cè)試。

　　(1)9 kHz ～ 30 MHz頻率范圍測(cè)試按以下4個(gè)頻段進(jìn)行：9 kHz ～ 70 kHz;70 kHz ～ 150 kHz;150 kHz ～3.0 MHz;3.0 MHz ～ 30 MHz。圖1為其測(cè)試裝置示意圖。

　　圖1 9 kHz ～ 30 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測(cè)試裝置示意圖

　　(2) 在電波暗室中，對(duì)30 MHz ～ 300 MHz頻率范圍測(cè)試按以下2個(gè)頻段進(jìn)行：30 MHz ～ 230 MHz;230 MHz～ 300 MHz。圖2為30 MHz ～ 300 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測(cè)試裝置示意圖。

　　圖2 30 MHz ～ 300 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測(cè)試裝置示意圖

　　以上測(cè)試的無線電騷擾特性限值見GB 17743-2007。