開(kāi)關(guān)電源電磁兼容問(wèn)題解決方法的研究

張勇 劉凱

1.日照市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 山東日照 276800

2.山東恒遠(yuǎn)裝飾設(shè)計(jì)工程有限公司 山東日照 276800

我國(guó)的快速發(fā)展促進(jìn)了電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的功率電子技術(shù)相對(duì)落后，不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展，所以產(chǎn)生了高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與電力供應(yīng)是分不開(kāi)的。電力供應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用包括生命的各個(gè)方面。電力電子技術(shù)一直形成了巨大的推動(dòng)力，在社會(huì)上不斷進(jìn)步和更新，例如高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)出現(xiàn)了新的能源車(chē)輛。

1 電磁脈沖效應(yīng)機(jī)理

強(qiáng)電磁脈沖輻射從產(chǎn)生形式上分為核電磁脈沖和非核電磁脈沖。核電磁脈沖是指核爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的電磁脈沖，包括地面核爆產(chǎn)生的地面源區(qū)核電磁脈沖、低空核爆產(chǎn)生的低空核電磁脈沖以及高空核爆產(chǎn)生的高空核電磁脈沖。其中高空核電磁脈沖是指爆高在30km 以上的核爆炸在地面上產(chǎn)生的電磁脈沖，相比其他兩種核電磁脈沖，其強(qiáng)度大、覆蓋區(qū)域廣，對(duì)電子系統(tǒng)的作用最為明顯。非核電磁脈沖是指由特殊裝置產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)非常高、波形上升沿快、持續(xù)時(shí)間短、能量極高的電磁波，一般分為寬帶電磁脈沖和窄帶電磁脈沖。寬帶電磁脈沖輻射源峰值功率目前已達(dá)100GW，脈沖重復(fù)頻率可到1MHz，上升沿小于1ns。相比窄帶電磁脈沖，寬帶電磁脈沖頻譜范圍覆蓋更寬，從百M(fèi)Hz 到GHz，對(duì)長(zhǎng)線纜的耦合效率很高，因此對(duì)車(chē)輛平臺(tái)電氣系統(tǒng)造成的安全威脅最大。車(chē)輛電氣系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及其他附件系統(tǒng)，電氣化的升級(jí)使得這些系統(tǒng)已經(jīng)由單一的任務(wù)系統(tǒng)演變成多任務(wù)、多目標(biāo)的綜合協(xié)調(diào)電子系統(tǒng)，各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都要通過(guò)電子電氣部件或者模塊來(lái)進(jìn)行控制。電子設(shè)備之間通過(guò)信號(hào)傳輸線纜、電源線纜連接在一起，構(gòu)成了分布最廣的長(zhǎng)線纜網(wǎng)絡(luò)[1]。

2 高頻開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀

高頻電源自問(wèn)世以來(lái)一直受到廣泛關(guān)注。在不斷的研發(fā)下，其性能不斷提高。越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始廣泛使用高頻開(kāi)關(guān)電源。在以往的供電行業(yè)中，線性電源占據(jù)著主要地位。隨著高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展和應(yīng)用，它逐漸取代了線性電源，成為市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。與線性電源相比，高頻開(kāi)關(guān)電源具有材料少、體積小、重量輕、可靠性高、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足了當(dāng)前形勢(shì)下節(jié)能減排和高效率的要求。高頻開(kāi)關(guān)電源還大大提高了開(kāi)關(guān)頻率和高頻濾波技術(shù)，有效地取代了傳統(tǒng)的線性電源，在各個(gè)行業(yè)得到了推廣。高頻開(kāi)關(guān)電源因其使用性能好而備受青睞。它是高頻開(kāi)關(guān)電源的別名，可以在電源和開(kāi)關(guān)之間切換。將開(kāi)關(guān)電源本身轉(zhuǎn)換為高頻電源需要高頻電源。例如，購(gòu)買(mǎi)一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源，可以隨意改變所需電壓。在所有電力電子技術(shù)中，高頻開(kāi)關(guān)電源是電力電子的核心技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。具有變頻功能的高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)是高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的核心。例如，新能源汽車(chē)采用變頻技術(shù)。日本及國(guó)外知名品牌主要集中在變頻技術(shù)上。對(duì)空調(diào)進(jìn)行改造，不僅具有良好的冷凍效果，而且節(jié)能效果顯著。新能源汽車(chē)空調(diào)和功率變換器采用開(kāi)關(guān)電源改變電器頻率，為電器提供充足的電源。例如，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電路系統(tǒng)需要在一個(gè)房間里便攜[2]。

3 預(yù)防開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的具體方法

3.1 盡可能縮小pcb 銅箔的面積

在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源各個(gè)電器元件的位置時(shí)，在開(kāi)關(guān)管當(dāng)中的漏極集電路極等一些產(chǎn)生噪音的電路節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，需要盡可能得去縮小pcb 銅箔的面積，進(jìn)而能夠合理得把握開(kāi)關(guān)電源輸入端和輸出端與相關(guān)產(chǎn)生噪音的電器元件的距離，而那些沒(méi)有用相關(guān)的措施方法進(jìn)行屏蔽的變壓器線包和變壓器磁芯都是屬于噪音元件的。所以如果這些變壓器線包或者磁芯沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)屏蔽產(chǎn)生的電磁干擾，就必須確保開(kāi)關(guān)電源的屏蔽體和變壓器之間保持著一定合理的控制距離。

3.2 防護(hù)效能試驗(yàn)驗(yàn)證

寬帶強(qiáng)電磁脈沖模擬器產(chǎn)生電磁脈沖輻射場(chǎng)，在耦合線纜上轉(zhuǎn)化為脈沖電壓，通過(guò)線纜注入防護(hù)設(shè)備的輸入端，分別監(jiān)測(cè)電源防護(hù)設(shè)備輸入端口耦合電壓和輸出端口的殘余電壓。通過(guò)對(duì)比注入脈沖電壓與輸出殘壓，驗(yàn)證防護(hù)設(shè)備的防護(hù)效能。

3.3 高頻開(kāi)關(guān)電源因其使用性能好而備受青睞

它是高頻開(kāi)關(guān)電源的別名，可以在電源和開(kāi)關(guān)之間切換。將開(kāi)關(guān)電源本身轉(zhuǎn)換為高頻電源需要高頻電源。例如，購(gòu)買(mǎi)一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源，可以隨意改變所需電壓。在所有電力電子技術(shù)中，高頻開(kāi)關(guān)電源是電力電子的核心技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。具有變頻功能的高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)是高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的核心。例如，新能源汽車(chē)采用變頻技術(shù)。日本及國(guó)外知名品牌主要集中在變頻技術(shù)上。對(duì)空調(diào)進(jìn)行改造，不僅具有良好的冷凍效果，而且節(jié)能效果顯著。新能源汽車(chē)空調(diào)和功率變換器采用開(kāi)關(guān)電源改變電器頻率，為電器提供充足的電源。例如，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電路系統(tǒng)需要在一個(gè)房間里便攜[3]。

3.4 新功率開(kāi)關(guān)器件

在傳統(tǒng)的電氣設(shè)備中，通常使用硅材料作為半導(dǎo)體器件。目前，碳化硅半導(dǎo)體材料的導(dǎo)通電阻是硅半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻。sic 半導(dǎo)體的研究給整個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的變化。作為高頻開(kāi)關(guān)電源的主要部件之一，其性能有很大的影響。變壓器是高頻開(kāi)關(guān)電源的重要裝置。目前，高頻鐵氧體核廣泛用于高頻開(kāi)關(guān)電源，其磁損失對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的性能有很大影響。新開(kāi)發(fā)的平面變壓器有效降低功率容量，提高功率效率。那個(gè)有好的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的前景。目前，數(shù)字集成電路和數(shù)字控制芯片技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)缺陷，并帶來(lái)了高性能，質(zhì)量和功能。因此，cad 提高了高頻開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)效率，大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的普及和應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高頻開(kāi)關(guān)電源的創(chuàng)新離不開(kāi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)階段提倡低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)，促使高頻開(kāi)關(guān)電源在各行各業(yè)得到了充分的應(yīng)用，尤其是在一些高科技應(yīng)用領(lǐng)域。我們可以繼續(xù)研究和開(kāi)發(fā)新型高頻開(kāi)關(guān)電源，為中國(guó)工業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。