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开关电源适配器的雷击浪涌试验

发布时间:2019-09-11 13:50人气:
开关电源适配器的雷击浪涌试验
 开关电源适配器的雷击浪涌抗扰试验的国家标准为GB/T17626.5,国内在1999年和2008年出过两个版本,分别与国际标准IEC61000-4-5:1995和IEC61000-4-5:2001相等同。由于国内多数产品标准尚未修订,所以目前GB/T17626.5-1999和GB/T17626.5-2008这两个标准在国内是并存的。
  雷击是极其普遍的自然现象,据统计,全世界有四万多个雷暴中心,每天有800万次雷击,这意味着地球上每秒有100次左右的雷击发生。因此,开关电源适配器的抗雷击浪涌试验对于评定开关电源在遭受高能量脉冲干扰时可建立一共同的依据。
  标准主要模拟间接雷击(开关电源通常都无法经受直接雷击),如:①雷电击中户外电网线路,有大量电流流入外部线路或接地电阻,因而产生了干扰电压;②间接雷击(如云层间或云层内的雷击)在外部电网线路上感应出脉冲电压和电流;③雷电击中线路邻近物体,在其周围建立的强大电磁场,在外部线路上感应出电压;④雷电击中附近地面,地电流通过公共接地系统时所引进的干扰。详见广州天鈊科技有限公司新闻动态。
  电源适配器的浪涌抗扰度试验标准处模拟自然界的雷击外,还提到了变电所等场合,因为开关动作而引进的干扰,如:①主电源系统切换时的干扰;②同一电网,在靠近开关电源适配器附近的一些小开关跳动时形成的干扰;③切换伴有谐振线路的晶闸管设备;④各种系统性的故障,如设备接地网络或者接地系统间的短路和飞弧故障。
  1.雷击浪涌抗扰度试验方法:
  ⑴根据试验品的实际使用和安装条件进行布局和配置,包括有些标准会改变体现波形发生器信号源内阻的附加电阻。
  ⑵根据产品要求来定试验电压的等级及试验部位。
  ⑶在每个选定的试验部位上,正、负极性的干扰至少要各加5次,每次浪涌的最大重复率为1次/min。因为大多数系统用的保护装置在两次浪涌之间要有一个恢复期,所以设备在做雷击浪涌试验时存在一个最大重复率的问题。
  ⑷浪涌波的注入是否要与开关电源适配器的输入电压同步的问题。如无特殊规定,通常要求在开关电源适配器电压波形的过零点和正、负峰值的位置上叠加雷击浪涌信号。
  ⑸考虑到被测设备电压-电流转换特性的非线性,试验电压应该逐步增加到产品标准的规定值,以避免试验中可能出现的假象(在高试验电压时,因为被测设备中可能有某个薄弱器件击穿,旁路了试验电压,致使试验得以通过。然而在低试验电压时,由于薄弱器件未被击穿,所以试验电压以全电压加在试验设备上,反而使试验无法通过)。详见广州天鈊科技有限公司新闻动态.
  ⑹雷击浪涌信号要加在线-线或线-地之间。如果要进行的是线-地试验,且无特殊规定,则试验电压要依次加在每一根线与地之间。但要注意:在做线-地试验时,有时出现标准要求将干扰同时叠加在两根或多根线对地的情况,这时脉冲的持续时间允许减小一些。
  ⑺由于试验可能是破坏性的,所以决不要使试验电压超过规定值。
  2开关电源.雷击浪涌抗扰度试验等级:
  试验的严酷度等级分为1、2、3、4和X级。电源线差模试验的1级参数未给,其余各级分别为0.5kV、1kV、2kV及待定。电源线共模试验的各级参数为0.5kV、1kV、2kV、4kV及待定。
  试验的严酷度等级取决于环境(遭受浪涌可能性的环境)及安装条件,大体分类如下。
  1级:较好保护的环境,如工厂或电站的控制室。
  2级:有一定保护的环境,如无强干扰的工厂。
  3级:普通的电磁骚扰环境,对设备未规定特殊安装要求,如普通安装的电缆网络,工业性的工作场所和变电所。
  4级:受严重骚扰的环境,如民用架空线,未加保护的高压变电所。
  X级:特殊级,由用户和制造商协商后确定。
  开关电源适配器EMC测试时,雷击浪涌试验等级为:线-线之间是2级,线-地之间是3级。
开关电源适配器电磁兼容的重要性
 
随着我国加入WTO,无论是销往海外市场的开关电源适配器产品,还是涌向中国市场的国外开关电源产品,几乎都要进行各样的产品认证。产品认证从贸易角度看,实质上是技术性贸易壁垒。
  国内的3C认证替代了原来的CCIB和CCEE认证(即长城认证),“CCC”认证是我国强制性产品认证的标志,“CCC”是ChinaCompulsoryCertification的英文缩写,只有取得了3C认证的开关电源及电子产品才能进入国内市场。3C认证对开关电源适配器和机电、电气产品的安全性能、EMC等方面做出了详细的规定。
  开关电源的电磁兼容(EMC)是指开关电源、电源适配器或电源变压器在规定的电磁环境电平下,不因电磁干扰而降低其性能指标,同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电平,不影响其他电子设备或系统的正常运行,并达到开关电源与设备、开关电源与系统之间互不干扰,共同可靠工作的目的。在国家标准GB/T4365-1995《电磁兼容术语》中对电磁兼容的定义是:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作并且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰能力。”该标准等同采用国际IEC61000(1990)系列标准。随着国际电磁兼容法规的日益严格,开关电源及其他电子产品的电磁兼容性能越来越受到重视。
  电磁兼容研究包含以下的内容:
  (1)开关电源适配器、充电器、电源变压器或电子设备、系统应具有抵抗一定电磁干扰的能力。即它应不会受到处于同一电磁环境中的其他电子设备或电子系统发射的电磁干扰而产生不允许的工作性能下降的现象。
  (2)开关电源、适配器、充电器、变压器或电子设备、系统不产生超过规定限度的电磁干扰。
  电磁兼容一词源于英文ElectromagneticCompatibility,直译为电磁兼容性,也就是我们常说的EMC.
  上面所定义的电磁环境概念是指“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”。可见电磁环境是由空间、时间、频谱三个要素组成的,所以要解决开关电源配器(电源变压器)的电磁兼容问题就离不开这三个要素。电磁兼容研究就是研究在有限的空间、时间和频谱资源下,开关电源适配器或电子设备在电磁环境下能正常工作的一门科学。以办公室为例,由于办公室的空间是有限的,小的几十平方米,大的也不过几百平方米,在这样有限的空间中配有各种各样的电气和电子设备。例如,配有照明电气、上网设备、计算机、传真机、复印机和空调机等等。其次是时间,在正常办公时间内,几乎所有的电气设备都有自己的工作频谱范围,产生各自的电磁现象。在频谱方面现在国际电信联盟(ITU)已规划的、可利用的10KHz~400GHz无线电频谱范围,任何一种无线电业务都离不开这一频率范围,对于高于400GHz的电磁波进入光波波段。详见
  电磁兼容研究所涉及的技术领域或服务对象几乎包括了所有用电设备。
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目前,越来越多的国家已把电磁兼容标准作为开关电源适配器、充电器、电源变压器或电子产品性能的评价依据。随着电气电子设备的高速化和数字化,尤其是欧盟根据89/336EEC指令从1996年1月开始强制执行电磁兼容标准以来,在世界范围内掀起了对开关电源、充电器、变压器和电气电子产品EMC研究的热潮。
  电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术。而电磁兼容设计就是在开关电源和电子产品设计时设法抑制(消除)电磁干扰,提供开关电源和电子产品在电磁环境中的工作稳定性和可靠性。近些年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加,这有两个方面的原因:第一,开关电源和电子设备日益复杂,特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多、电路的工作频率越来越高,这导致了电路之间的干扰更加严重,设计人员如果不了解有关的设计技术,会导致产品开发周期过长,甚至开发失败。第二,为了保证开关电源和电子设备温度可靠地工作,减小电磁辐射污染,越来越多的国家开始强制执行电磁兼容标准,特别是在美国和欧洲的国家,电磁兼容指标已经成为法制性的指标,是开关电源和电子产品生产厂家必须通过的指标之一,设计人员如果在设计中不考虑有关的问题,产品最终将不能通过电磁兼容试验,无法走向市场。
  大量的调查表明,足够强的电磁辐射,通过生物组织的反射、吸收和穿透作用,对人体确实有各种明显的危害。对动物的试验发现,电磁辐射能产生病理、生理和神经效应,如灼伤、影响消化、引起兴奋、痉挛、不安、疲惫、白内障、高血压等症状。到目前为止,虽然还没完全弄清电磁辐射对人体危害的机理和后果,但是人类已对人体易受电磁辐射危害的器官,如人体、眼睛、大脑、神经、皮肤和血液等,以及对生物组织的致热效应和非热效应进行了大量的研究。电磁辐射致病,已经逐步被人类所认识,人类正在采取措施加以控制。
  要解决好开关电源适配器的电磁干扰问题,必须从电磁波的产生(干扰源)和接收(抗干扰,也就是常说的防护)两个方面采取措施。抑制开关电源的传导干扰和辐射干扰、增强电子设备或电子系统的抗干扰能力,使开关电源、充电器、电源变压器或电子设备既不是电磁干扰源,又具有一定的抗干扰能力,达到EMC要求的工作状态。任何电子设备或电子系统不因自身的寄生发射或电磁泄漏而影响附近的其他电子设备或电子系统的正常运行或形成电子污染,同时又能在一定工作条件下保持正常工作,既被认为具有电磁兼容能力。详见
  由于电磁兼容性几乎涉及所有的电子设备或电子系统,国际电工委员会IEC开展了积极的EMC开关电源标准化工作。IEC中具体负责制定EMC国际标准的是第77技术委员会(TC77)和国际无线电干扰特别委员会CISPR。另外,在IEC理事会下特设有一个电磁兼容性咨询委员会(ACEC)的机构,负责对TC77和CISPR与其他技术委员会(TC)之间有关EMC标准的协调。从对电磁干扰采取措施的方法,将EMC标准分为辐射标准和防护标准。辐射标准用于限制电子设备或电子系统辐射的干扰波。事实上,防护标准则用于提高电子设备或电子系统对外来干扰的承受(抗干扰)能力。按所包含的内容进行分类,EMC标准又可分为基本标准、通用标准、产品标准和专用产品标准几大类。
  从开关电源的标签上,我们常见到有CCC,UL,FCC,PSE,CE,GS,SAA,C-TICK这些认证符号。
  CCC认证属于中国市场的强制性认证,包括安全认证和电磁兼容认证;UL认证属于美国市场的安全认证;FCC认证属于美国市场的电磁兼容认证;PSE认证是日本强制性安全认证,用以证明电机电子产品已通过日本电气和原料安全法(DENANLaw)或国际IEC标准的安全标准测试;CE认证属于欧洲市场的电磁兼容认证;GS认证属于欧洲市场的安全认证,SAA认证属于澳洲市场的安全认证;C-TICK认证属于澳洲市场的电磁兼容性认证。     
 
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