加濕器輻射騷擾異常的整改方法及實施效果分析

梁利軍，陳帥，陳智力

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海 519070）

加濕器輻射騷擾異常的整改方法及實施效果分析

梁利軍*，陳帥，陳智力

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海 519070）

隨著電子產(chǎn)品在我們生活的廣泛應(yīng)用，一些影響周圍電子產(chǎn)品正常工作的因素也日漸呈現(xiàn)，輻射騷擾就是其中之一。本文對實際試驗的輻射騷擾異常進行分析，并有針對性地提出整改抑制措施，整改后能有效降低輻射騷擾強度，滿足國家標準中輻射騷擾的試驗要求。研究成果能為后續(xù)輻射騷擾異常分析、整改及相關(guān)電路設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

電子產(chǎn)品；輻射騷擾；抑制措施；整改

0　引言

當環(huán)境比較干燥的時候，加濕器能提供較為舒適的濕度環(huán)境，因此，隨著人們對舒適的環(huán)境溫度、濕度追求越來越高，加濕器也日漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷碾娖?。但加濕器也像其他電子產(chǎn)品一樣，在正常工作時也會對外發(fā)射電磁騷擾，若該騷擾發(fā)射超過一定的限值，就會對周圍電子產(chǎn)品的正常工作帶來影響［1］。顯然，隨著電子和電氣設(shè)備越來越廣泛的應(yīng)用，設(shè)備間的電磁兼容問題日益突出，為了解決這些問題，人們越來越重視電磁兼容測試的研究，畢竟電磁兼容測試是發(fā)現(xiàn)和解決電磁兼容問題最直接、最有效的手段［2］，所以，對加濕器輻射騷擾在實際試驗中出現(xiàn)不合格問題進行分析，并提出相應(yīng)整改、抑制對策具有重大的意義。

1　輻射騷擾形成的機理

電子產(chǎn)品內(nèi)部存在各種各樣電子線路、數(shù)字處理電路、振蕩器、開關(guān)電源、機械開關(guān)和保護電路等，這些電路在正常工作時會產(chǎn)生從低頻到高頻的交變信號，部分信號是電路正常工作所必需的，但部分信號是電路非有意產(chǎn)生的，而這些交變信號會通過設(shè)備外殼以輻射方式直接向周圍空間發(fā)射，并被周圍其他電子產(chǎn)品接收，對這些產(chǎn)品形成干擾，這種信號就是我們所說的輻射騷擾［3］。

2　實際輻射騷擾測試的問題描述

某加濕器在3米法半電波暗室進行輻射騷擾測試［2］。在34.204 MHz和47.020 MHz處分別超要求限值4.0 dB和2.5 dB。測試結(jié)果不滿足測試限值的要求（見圖1和表1）。

圖1　RE測試現(xiàn)場

表1　測試結(jié)果

3　輻射騷擾場強超標的原因分析

電子產(chǎn)品輻射騷擾場強測試超標時，其輻射泄漏的主要來源包括設(shè)備外殼的孔洞縫隙的泄漏、輸入電源線、輸出電源線、信號或控制線等［4］。

由于該加濕器輻射騷擾測量的結(jié)果是在34.204 MHz和47.020 MHz處超標，其輻射騷擾源可定位到開關(guān)電源處［5］。

分析思路一：如圖2所示，裝在開關(guān)芯片背面的散熱器會形成高效的輻射天線，而來自于開關(guān)芯片的高頻騷擾信號會通過近場感應(yīng)或空間輻射的方式耦合到散熱器，然后通過散熱器向外輻射。通過把未接地的散熱器接地后，測出來的結(jié)果如表 2所示，顯然，在38.733 MHz和42.045 MHz處僅超要求限值1.0 dB和1.7 dB了，由此說明耦合到散熱器上的部分騷擾信號已通過地流走。

圖2　開關(guān)電源散熱片

表2　測試結(jié)果

分析思路二：由于開關(guān)電源的開關(guān)芯片在導(dǎo)通的瞬間，初級線圈會產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓［6］；而在開關(guān)芯片斷開的瞬間，由于初級線圈的漏磁通，導(dǎo)致一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲存在電感中的這部分能量將和電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰［7］，顯然，這種電源電壓中斷會產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變，然而這種電路非有意產(chǎn)生的騷擾信號容易傳導(dǎo)到輸入或輸出端，形成騷擾［8］。

由圖3的電路簡圖可以看出，來自于開關(guān)芯片的高頻騷擾信號通過圖中紅色線路以傳導(dǎo)方式耦合到電源線上，然后通過電源線這個等效單極天線模型（見圖 4）向外輻射［9］。因此，為了驗證電源線向外輻射而造成輻射超標的可能性，使用錫箔紙包裹住該加濕器整條電源線纜，以防止騷擾信號向外輻射［10］，然后再進行輻射騷擾測量，試驗結(jié)果只在 39.006 MHz超限值0.2 dB，如表3所示。

圖3　更改前電路簡圖

圖4　單極天線模型

表3　測試結(jié)果

通過上面兩種分析方法的試驗可知，開關(guān)芯片的高頻騷擾信號耦合到散熱器和電源線纜上，并通過電源線向外輻射。

4　整改措施

明確了輻射騷擾源及耦合路徑后，相應(yīng)地提出整改措施。

1）開關(guān)芯片背面的散熱器需進行接地處理，以防止騷擾信號通過近場感應(yīng)或空間輻射的方式耦合到散熱器上，并通過散熱器向外輻射［11］。

2）對于非屏蔽電源線纜上的輻射騷擾，如圖3所示，粗線是來自開關(guān)芯片高頻騷擾信號的傳導(dǎo)走向，顯然，這些騷擾信號會使電源線纜對外形成輻射，而實際電路中的電解電容C3只實現(xiàn)低頻濾波，不能濾去高頻信號，所以要濾掉高頻信號則需更改或增加濾波電路。整改思路：當環(huán)路面積為 S（已知）的環(huán)路中流動著電流強度為 I、頻率為 F（已知）的信號，那么，自由空間中，距環(huán)路D處（本次輻射發(fā)射測量距離 D=3 m）所產(chǎn)生的輻射強度為：

式中：

E——電場強度，uV/m；

S——環(huán)路面積，cm2；

I——電流強度，A；

F——信號頻率，MHz；

D——距離，m。

由上可知，只要減小線路中流動的電流 I，輻射強度E也會相應(yīng)減小，更改后電路簡圖見圖5，通過在騷擾信號傳導(dǎo)到電源線纜前利用兩個 Y電容C9、C10進行高頻濾波，這樣高頻騷擾信號就能通過圖5中的粗線流回地，干擾電流I值變小，而S、F、D已知，那么輻射強度E就會減?。?2］，實際輻射騷擾測試結(jié)果（見表4）由原來超限值0.2 dB變成現(xiàn)在有11.5 dB的裕量。但考慮到更改電路后該加濕器的抗擾能力會有所影響，故更改電路后對該加濕器進行EMC抗擾度試驗，試驗過程中均無出現(xiàn)任何異常，因此可知更改方案可行。

圖5　更改后電路簡圖

表4　整改后的測試結(jié)果

5　結(jié)論

對于開關(guān)電源的EMI問題所采取的整改措施，主要從兩方面著手：一是減小騷擾源的騷擾強度；二是切斷騷擾傳播。為了達到有效抑制的目的，主要考慮從以下幾方面入手：選擇合適的開關(guān)電源工作方式及工作頻率；選擇合適的電路元件；采用接地措施；采取濾波措施等方法。

本文根據(jù)該加濕器的騷擾特點，主要介紹了接地和濾波的兩種整改措施：

1）對于開關(guān)電源中開關(guān)芯片上裝有散熱器的情況，高頻騷擾信號容易通過散熱器形成輻射天線向外輻射，所以在電路設(shè)計過程中可考慮將散熱器接地，這樣就能給干擾電流提供一個通路，干擾電流減小，輻射騷擾強度也會降低；

2）對于電子產(chǎn)品使用非屏蔽電源纜線的情況，高頻騷擾信號容易以傳導(dǎo)方式耦合到電源線纜上，并通過電源線纜向外輻射，因此在設(shè)計電路過程中可考慮采用濾波的方法來切斷騷擾傳播。

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Rectification Method of Abnormal Radiation Disturbance for Dehumidifier and Analysis of Implementation Effect

LIANG Li-jun*， CHEN Shuai， CHEN Zhi-Li
（Zhuhai Gree Electrical Limited By Share Ltd.， Zhuhai， Guangdong 519070）

With the wide application of electronic products in our life， some factors affecting the normal work of electronic products also appeared， the radiation disturbance is one of them. In this paper， the abnormal radiation disturbance obtained based on the experiments of the dehumidifier was analysed， and the rectification measures were put forward， which can effectively reduce the radiated disturbance intensity and meet the test requirements of radiated disturbance in national standard after rectification. The research results may provide a foundation for further analysis and rectification of abnormal radiation disturbance， and for related circuit design as well.

Electronic products； Radiation disturbance； Suppression measures； Rectification

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.04.205

*梁利軍（1989-），男，學(xué)士。研究方向：EMC及電子可靠性工作。聯(lián)系地址：廣東省珠海市前山金雞西路789號格力電器檢測中心，郵編：519070。聯(lián)系電話：0756 8973209。E-mail：lab@cn.gree.com。