不间断电源(UPS)的电磁兼容设计
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:338
一、ups的电磁兼容特性
随着人类对电磁波的不断开发和利用,人们越来越注意到电磁波在造福人类的同时,也存在着危害的一面,因而,近年来在发达的国家和地区都相继规定了相关的电磁兼容标准,也出现了很多国际著名的电磁兼容认证机构,例如,销售到欧洲的电子产品必须通过ce认证,美国则要求通过fcc认证,中国目前逐步要求通过cemc认证等。
作为信息时代it产品电源保护的不间断电源(ups),它是集自动控制技术、电力电子技术为一体的高功率密度的电源产品,本身既是一个大的电磁波发射源,可能对周围的环境和设备产生电磁干扰,同时自身的控制系统又可能受到周围电磁环境干扰,使ups工作故障甚至损坏。所以,高质量的ups必须具有良好的电磁兼容特性。
二、与ups电磁兼容相关的标准和要求
针对ups的电磁兼容特性,目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的cispr22-1997《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和cispr-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》,欧洲的en50091-2(1995)《ups的emc要求》,我国与cispr标准相关的有gb9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和gb/t17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。
虽然标准不同,但是它们都是以cispr为依据的,因此标准的基本限值是相同的,对ups主要的要求具体如下:
1、输入电源端子的传导骚扰限值
表1为国标和cispr标准内容,限值没有考虑ups的容量,有明显不合理的地方;而在欧标en59001-2中则按ups的功率容量区分为两种限值,即25a电流以下的和25a以上的限值不同,相对比较合理。对于辐射骚扰限值,也存在相同的情况,下面2中的限值也是国标和cispr的要求。
2、辐射骚扰限值(10m)(表2)
如果采用3m法测试,则根据相关公式可知,上述数值全部加上10。
3、其它相关要求
电池端骚扰:对于ups的电池端骚扰,可以将它当作ups系统的组成部分,所有ups的测试指标是基于ups系统的,因此可以不单独考虑;
通讯接口骚扰:对于ups的通讯接口骚扰,一般与强电信号无直接关系,较易符合相关要求,这里就没有给出具体的限值;详细要求可以查找相关的标准。
输出电源端骚扰:对于ups的输出电源端子的传导骚扰,目前的国标和cispr标准没有给出很明确的要求,通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值,但测试方法有些差异;而在欧洲标准中,则明确规定为输入电源端子的限值加上14db,相对松一些。
抗扰度要求:对于ups设备的机箱端口、信号端口、电信端口、电源输入端口等还必须进行相关的抗扰度实验,包括电磁场干扰实验、静电放电实验、浪涌冲击实验、电快速瞬变脉冲实验等;与上述的各种ups对外骚扰不同,ups的抗扰度体现ups在各种电磁干扰环境下正常工作的能力,出现问题时直接表现为ups工作故障,用户容易发现问题,因此是ups厂家比较重视的可靠性问题;从目前ups的市场上观察,绝大多数的ups在该方面的符合性较好些。
三、ups的电磁兼容符合性设计
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,ups电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对ups的产品特点,ups的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导干扰;电源的辐射骚扰;ups的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导干扰的抑制
针对传导骚扰,可以从三个方面来考虑:干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。
a、干扰源的消除和降低:在ups中有整流的ac/dc变换,有spwm逆变的dc/ac逆变器,有pfc的高频变换电路,有dc/dc变换的回路,这些都是ups内重要的骚扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度,合理地设计高频电流的pcb、布线也可以改善ups的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
b、传导途径的抑制:由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到ups的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低ups骚扰的有效方法。例如,将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从干扰源附近走线,在干扰源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
c、直接的骚扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的emi滤波器件,如电感、高频电容、专用滤
随着人类对电磁波的不断开发和利用,人们越来越注意到电磁波在造福人类的同时,也存在着危害的一面,因而,近年来在发达的国家和地区都相继规定了相关的电磁兼容标准,也出现了很多国际著名的电磁兼容认证机构,例如,销售到欧洲的电子产品必须通过ce认证,美国则要求通过fcc认证,中国目前逐步要求通过cemc认证等。
作为信息时代it产品电源保护的不间断电源(ups),它是集自动控制技术、电力电子技术为一体的高功率密度的电源产品,本身既是一个大的电磁波发射源,可能对周围的环境和设备产生电磁干扰,同时自身的控制系统又可能受到周围电磁环境干扰,使ups工作故障甚至损坏。所以,高质量的ups必须具有良好的电磁兼容特性。
二、与ups电磁兼容相关的标准和要求
针对ups的电磁兼容特性,目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的cispr22-1997《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和cispr-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》,欧洲的en50091-2(1995)《ups的emc要求》,我国与cispr标准相关的有gb9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和gb/t17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。
虽然标准不同,但是它们都是以cispr为依据的,因此标准的基本限值是相同的,对ups主要的要求具体如下:
1、输入电源端子的传导骚扰限值
表1为国标和cispr标准内容,限值没有考虑ups的容量,有明显不合理的地方;而在欧标en59001-2中则按ups的功率容量区分为两种限值,即25a电流以下的和25a以上的限值不同,相对比较合理。对于辐射骚扰限值,也存在相同的情况,下面2中的限值也是国标和cispr的要求。
2、辐射骚扰限值(10m)(表2)
如果采用3m法测试,则根据相关公式可知,上述数值全部加上10。
3、其它相关要求
电池端骚扰:对于ups的电池端骚扰,可以将它当作ups系统的组成部分,所有ups的测试指标是基于ups系统的,因此可以不单独考虑;
通讯接口骚扰:对于ups的通讯接口骚扰,一般与强电信号无直接关系,较易符合相关要求,这里就没有给出具体的限值;详细要求可以查找相关的标准。
输出电源端骚扰:对于ups的输出电源端子的传导骚扰,目前的国标和cispr标准没有给出很明确的要求,通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值,但测试方法有些差异;而在欧洲标准中,则明确规定为输入电源端子的限值加上14db,相对松一些。
抗扰度要求:对于ups设备的机箱端口、信号端口、电信端口、电源输入端口等还必须进行相关的抗扰度实验,包括电磁场干扰实验、静电放电实验、浪涌冲击实验、电快速瞬变脉冲实验等;与上述的各种ups对外骚扰不同,ups的抗扰度体现ups在各种电磁干扰环境下正常工作的能力,出现问题时直接表现为ups工作故障,用户容易发现问题,因此是ups厂家比较重视的可靠性问题;从目前ups的市场上观察,绝大多数的ups在该方面的符合性较好些。
三、ups的电磁兼容符合性设计
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,ups电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对ups的产品特点,ups的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导干扰;电源的辐射骚扰;ups的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导干扰的抑制
针对传导骚扰,可以从三个方面来考虑:干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。
a、干扰源的消除和降低:在ups中有整流的ac/dc变换,有spwm逆变的dc/ac逆变器,有pfc的高频变换电路,有dc/dc变换的回路,这些都是ups内重要的骚扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度,合理地设计高频电流的pcb、布线也可以改善ups的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
b、传导途径的抑制:由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到ups的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低ups骚扰的有效方法。例如,将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从干扰源附近走线,在干扰源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
c、直接的骚扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的emi滤波器件,如电感、高频电容、专用滤
一、ups的电磁兼容特性
随着人类对电磁波的不断开发和利用,人们越来越注意到电磁波在造福人类的同时,也存在着危害的一面,因而,近年来在发达的国家和地区都相继规定了相关的电磁兼容标准,也出现了很多国际著名的电磁兼容认证机构,例如,销售到欧洲的电子产品必须通过ce认证,美国则要求通过fcc认证,中国目前逐步要求通过cemc认证等。
作为信息时代it产品电源保护的不间断电源(ups),它是集自动控制技术、电力电子技术为一体的高功率密度的电源产品,本身既是一个大的电磁波发射源,可能对周围的环境和设备产生电磁干扰,同时自身的控制系统又可能受到周围电磁环境干扰,使ups工作故障甚至损坏。所以,高质量的ups必须具有良好的电磁兼容特性。
二、与ups电磁兼容相关的标准和要求
针对ups的电磁兼容特性,目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的cispr22-1997《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和cispr-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》,欧洲的en50091-2(1995)《ups的emc要求》,我国与cispr标准相关的有gb9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和gb/t17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。
虽然标准不同,但是它们都是以cispr为依据的,因此标准的基本限值是相同的,对ups主要的要求具体如下:
1、输入电源端子的传导骚扰限值
表1为国标和cispr标准内容,限值没有考虑ups的容量,有明显不合理的地方;而在欧标en59001-2中则按ups的功率容量区分为两种限值,即25a电流以下的和25a以上的限值不同,相对比较合理。对于辐射骚扰限值,也存在相同的情况,下面2中的限值也是国标和cispr的要求。
2、辐射骚扰限值(10m)(表2)
如果采用3m法测试,则根据相关公式可知,上述数值全部加上10。
3、其它相关要求
电池端骚扰:对于ups的电池端骚扰,可以将它当作ups系统的组成部分,所有ups的测试指标是基于ups系统的,因此可以不单独考虑;
通讯接口骚扰:对于ups的通讯接口骚扰,一般与强电信号无直接关系,较易符合相关要求,这里就没有给出具体的限值;详细要求可以查找相关的标准。
输出电源端骚扰:对于ups的输出电源端子的传导骚扰,目前的国标和cispr标准没有给出很明确的要求,通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值,但测试方法有些差异;而在欧洲标准中,则明确规定为输入电源端子的限值加上14db,相对松一些。
抗扰度要求:对于ups设备的机箱端口、信号端口、电信端口、电源输入端口等还必须进行相关的抗扰度实验,包括电磁场干扰实验、静电放电实验、浪涌冲击实验、电快速瞬变脉冲实验等;与上述的各种ups对外骚扰不同,ups的抗扰度体现ups在各种电磁干扰环境下正常工作的能力,出现问题时直接表现为ups工作故障,用户容易发现问题,因此是ups厂家比较重视的可靠性问题;从目前ups的市场上观察,绝大多数的ups在该方面的符合性较好些。
三、ups的电磁兼容符合性设计
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,ups电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对ups的产品特点,ups的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导干扰;电源的辐射骚扰;ups的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导干扰的抑制
针对传导骚扰,可以从三个方面来考虑:干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。
a、干扰源的消除和降低:在ups中有整流的ac/dc变换,有spwm逆变的dc/ac逆变器,有pfc的高频变换电路,有dc/dc变换的回路,这些都是ups内重要的骚扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度,合理地设计高频电流的pcb、布线也可以改善ups的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
b、传导途径的抑制:由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到ups的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低ups骚扰的有效方法。例如,将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从干扰源附近走线,在干扰源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
c、直接的骚扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的emi滤波器件,如电感、高频电容、专用滤
随着人类对电磁波的不断开发和利用,人们越来越注意到电磁波在造福人类的同时,也存在着危害的一面,因而,近年来在发达的国家和地区都相继规定了相关的电磁兼容标准,也出现了很多国际著名的电磁兼容认证机构,例如,销售到欧洲的电子产品必须通过ce认证,美国则要求通过fcc认证,中国目前逐步要求通过cemc认证等。
作为信息时代it产品电源保护的不间断电源(ups),它是集自动控制技术、电力电子技术为一体的高功率密度的电源产品,本身既是一个大的电磁波发射源,可能对周围的环境和设备产生电磁干扰,同时自身的控制系统又可能受到周围电磁环境干扰,使ups工作故障甚至损坏。所以,高质量的ups必须具有良好的电磁兼容特性。
二、与ups电磁兼容相关的标准和要求
针对ups的电磁兼容特性,目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的cispr22-1997《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和cispr-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》,欧洲的en50091-2(1995)《ups的emc要求》,我国与cispr标准相关的有gb9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测量方法和限值》和gb/t17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。
虽然标准不同,但是它们都是以cispr为依据的,因此标准的基本限值是相同的,对ups主要的要求具体如下:
1、输入电源端子的传导骚扰限值
表1为国标和cispr标准内容,限值没有考虑ups的容量,有明显不合理的地方;而在欧标en59001-2中则按ups的功率容量区分为两种限值,即25a电流以下的和25a以上的限值不同,相对比较合理。对于辐射骚扰限值,也存在相同的情况,下面2中的限值也是国标和cispr的要求。
2、辐射骚扰限值(10m)(表2)
如果采用3m法测试,则根据相关公式可知,上述数值全部加上10。
3、其它相关要求
电池端骚扰:对于ups的电池端骚扰,可以将它当作ups系统的组成部分,所有ups的测试指标是基于ups系统的,因此可以不单独考虑;
通讯接口骚扰:对于ups的通讯接口骚扰,一般与强电信号无直接关系,较易符合相关要求,这里就没有给出具体的限值;详细要求可以查找相关的标准。
输出电源端骚扰:对于ups的输出电源端子的传导骚扰,目前的国标和cispr标准没有给出很明确的要求,通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值,但测试方法有些差异;而在欧洲标准中,则明确规定为输入电源端子的限值加上14db,相对松一些。
抗扰度要求:对于ups设备的机箱端口、信号端口、电信端口、电源输入端口等还必须进行相关的抗扰度实验,包括电磁场干扰实验、静电放电实验、浪涌冲击实验、电快速瞬变脉冲实验等;与上述的各种ups对外骚扰不同,ups的抗扰度体现ups在各种电磁干扰环境下正常工作的能力,出现问题时直接表现为ups工作故障,用户容易发现问题,因此是ups厂家比较重视的可靠性问题;从目前ups的市场上观察,绝大多数的ups在该方面的符合性较好些。
三、ups的电磁兼容符合性设计
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,ups电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对ups的产品特点,ups的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导干扰;电源的辐射骚扰;ups的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导干扰的抑制
针对传导骚扰,可以从三个方面来考虑:干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。
a、干扰源的消除和降低:在ups中有整流的ac/dc变换,有spwm逆变的dc/ac逆变器,有pfc的高频变换电路,有dc/dc变换的回路,这些都是ups内重要的骚扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度,合理地设计高频电流的pcb、布线也可以改善ups的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
b、传导途径的抑制:由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到ups的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低ups骚扰的有效方法。例如,将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从干扰源附近走线,在干扰源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
c、直接的骚扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的emi滤波器件,如电感、高频电容、专用滤
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