几种器件的抗干扰能力

几种电源的抗干扰实验

-------厦门超力电子有限公司总工程师林宗璠

许多书本推荐采用“滤波器”、“开关电源”、“隔离变压器”、“UPS电源”等消除电磁干扰。其效果如何，不得而知。抗干扰实验需要电磁干扰发生器，价格昂贵。我们获得留学回国人员科研资助，进行了实验研究，现公布于众，大家共享。

1、滤波器

滤波器由L、C组成，都是无耗元件，自身不吸收、不消耗电磁干扰能量。厦门超力电子公司设计的实验电路如下图所示。

图1 滤波器抗干扰性能实验配置

受试设备EUI是滤波器保护的智能走马灯。智能走马灯都由“普通开关电源+单片机AT89C51控制”，电灯用于调节滤波器的负载功率。走马灯电路不含干扰源，也不含抗干扰软、硬件，是“纯裸机”。智能走马灯统一制作的，可以代表普通的大多数智能设备。

电磁干扰发生器输出较低的干扰电压时，智能走马灯工作正常；干扰电压较高时，走马灯工作不正常，发生复位、死机、显示错乱等故障。智能走马灯能承受的最高干扰电压值便可测得，根据国际标准IEC 61000，或者国家标准GB/T 17626，或者厦门超力电子有限公司制定的“电磁抗干扰器”标准Q/XMCL 001-2011，可以确定对应的抗扰度，并将之作为滤波器抗干扰性能的指标。

我们采用10种不同滤波器产品逐一代替图1中的滤波器，并测试智能走马灯的抗扰度。10种滤波器是：瑞士SCHAFFNER，德国VAC，日本TDK、日本三基，韩国BIT；中国航天706所、北京爱科创业电子、上海埃德电子（前身为中国航空无线电电子所电磁兼容研究所）、上海安州电子、常州坚力电子制造的，并按要求接地。实验结果是，10种滤波器保护的智能走马灯的电磁兼容性相当一致。

（1）“射频场感应的传导骚扰”抗扰度3级（国际标准最高等级），都能承受干扰试验电压10V。这表明滤波器是消除无线电干扰的好器件。

（2）“脉冲群”抗扰度2级左右，能承受干扰试验电压相接近，约900～1200V，频率100K Hz。其中中国航天706所的滤波器抗扰度最高，达到1200V；可惜远未达到2000V（抗扰度3级）的要求，都不适应典型的工业环境。

如果没有滤波器保护，智能走马灯自身可承受脉冲群干扰700～800V。可见“滤波器+接地”的贡献为200～400V。如果滤波器不接地，单独贡献约几十伏。实验表明，滤波器消除脉冲群干扰的能力很弱。

（3）“浪涌”抗扰度0级，都不能承受浪涌500V，表明滤波器没有抗浪涌干扰功能。

将2个滤波器串联使用，观察效果的提高，都在测量误差范围内，观察不到。

结论：一般智能设备由开关电源或者隔离变压器稳压供电，再采用滤波器保护，接地或者不接地，都不能适应工业环境，即滤波器，接地或者不接地，都不能消除工业干扰。

按照GB/T 7343-1987标准，滤波器的全称是“无源无线电干扰滤波器”，用于消除几伏电压的无线电干扰。它用于消除工业干扰没有标准依据。

2、抗电磁干扰器

我们测试了厦门超力电子公司的PEVIO“抗干扰器”，型号EMC3的实验结果如下。

（1）“射频场感应的传导骚扰”抗扰度3级，达到国际标准最高等级，能承受干扰试验电压15V以上。这表明抗干扰器是消除无线电干扰的好器件。

（2）“浪涌”抗扰度4级，能承受浪涌干扰电压：线-线2KV，线-地免试（不接地）。

（3）“脉冲群”抗扰度3级，能承受干扰试验电压2KV，频率100K Hz。

结论：一般智能设备采用EMC3抗干扰器保护，可适应典型的工业环境。

型号EMC4抗干扰器的实验结果如下。

（1）“射频场感应的传导骚扰”抗扰度3级，达到国际标准最高等级，能承受干扰试验电压20V以上。这表明抗干扰器是消除无线电干扰的好器件。

（2）“浪涌”抗扰度4级，国际标准最高等级，承受浪涌干扰电压：线-线2KV，线-地免试（不接地）。

（3）“脉冲群”抗扰度4级，能承受干扰试验电压4KV，频率100K Hz。

结论：一般智能设备采用EMC4抗干扰器保护，可适应严酷的工业环境。

3、开关电源

测量电源抗干扰能力的实验电路如图2所示。它是图1简化而得。

图2 电源抗干扰能力实验电路

普通“开关电源”保护的智能走马灯可承受的脉冲群电压700～800V，频率100K Hz。实验表明，“开关电源”具有较低的抗脉冲群干扰能力。

4、隔离变压器稳压电源

普通“隔离变压器+整流+7805稳压电源”保护的智能走马灯可承受的脉冲群电压700～800V，频率100K Hz。实验表明，“开关电源”具有较低的抗脉冲群干扰能力。

5、UPS电源

在钢铁公司转炉厂，我们将“现场电磁干扰检测仪”连接在西门子智能控制系统中的UPS电源输出端，历时半小时，就捕捉到5次电磁干扰，最高电压达到1430V。实验表明，在UPS供电条件下，仍然属于“典型的工业环境”，应该采用EMC3、4的抗干扰器保护智能设备。