UPS电源的电磁兼容设计

发布时间:2011-11-3 阅读量:785 来源: 我爱方案网 作者:

中心议题:
    * UPS输入、输出传导干扰的抑制
    * UPS整机辐射干扰的抑制
    * UPS 的抗干扰设计

UPS不间断电源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。

1.1 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。

1.2 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 不间断电源骚扰的有效方法。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。

1.3 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、专用滤波器等将可 以再次有效压低UPS整机对外的传导干扰,实践表明,只要适当加大滤波器的相关参数和衰减的DB值,一般都可以将UPS的传导骚扰压低到标准的限值以内。 当然,滤波器的安装必须越靠近输入、输出电源端子越好,因为即使是多几厘米长的接线也会增大干扰,插座式的滤波器将是最为理想的选择。另外,在滤波器中的 电容或外加的EMI滤波电容最好是无感的,以增强滤波效果。

2  整机辐射干扰的抑制

对于UPS的辐射干扰,主要有两种方法:辐射源的强度抑制和辐射途径的处理。

2.1 辐射源的抑制:
在UPS中,辐射源的辐射强度抑制方法基本同传导的处理相同,因为干扰源本身即有传导骚扰又有辐射骚扰;另外,对于辐射骚扰,对辐射源 采取适当的屏蔽措施将可十分有效地降低辐射干扰的电平和能量。

2.2 辐射途径的处理:
整机外壳的等电位设计:根据电磁场原理,一个接地良好理想密闭的金属六面壳体的内外电磁场不存在相互干扰,因此UPS的外壳一般应作成 金属的,且各个面之间应良好连接,保证为一个等电势体,这样即可十分有效减弱UPS对外的辐射干扰。一般对于电磁兼容要求严格的场合,UPS的壳体不宜采 用塑料制作。

2.3 进出UPS壳体连线的处理:
由于UPS必须有输入、输出电源端子、电池扩展端子等连线进出UPS的外壳,因此这些线的防骚扰处理将十分重要,直接影响到测试的结果 能否符合标准要求。一般在这些线上适当地加些高频磁环和高频电容就会有很好的效果。

3  UPS的抗干扰设计

UPS的抗干扰主要体现在控制电路的抗扰性,从电路的性质可分为模拟电路的抗干扰和数字电路的抗干扰两个方面。良好的抗扰性是保证 UPS正常运行的条件,因此,在UPS的控制回路的设计初期就必须将控制电路的抗扰性考虑进去,否则,遇到外界骚扰时整套的控制方案将可能全部推翻。

3.1 模拟电路的抗干扰:
对于开环的模拟控制,一般针对可能出现干扰的部位适当加入一定的RC电路将骚扰消除;对于闭环的模拟控制,除了采用RC外,还必须对闭 环的放大倍数的频率特性进行适当的调整,确保干扰信号加入时不会对环路产生恶果。

对于功率部分的电路,减短所有的连线、加入假负载、减小功率驱动的回路等都可以有效增强功率电路的抗干扰能力。

3.2 数字电路的抗干扰:
对于数字控制电路,其抗扰性对UPS的可靠性十分重要,因为目前几乎所有的UPS控制都有采用到数字控制的单片机,抗扰性差的系统将可 能导致UPS的停机或损坏。

数字电路电源的有效滤波是数字电路不受干扰的基本保证;所有的I/O口应有适当的RC处理;控制电路应尽量远离功率部分;适当的电磁屏蔽措施;良好的 PCB布局设计等都可以有效避免数字系统受到外界干扰。
相关资讯
黄仁勋退路被断!英伟达H20折戟,国产芯片成市场新宠

​ 近日,英伟达专供中国市场的特供版AI芯片H20传出停产消息,引发行业震动。作为美国出口管制政策下的“妥协产物”,H20性能大幅缩水却定价高昂,最终未能赢得中国市场青睐。这一事件不仅折射出全球芯片博弈的复杂态势,更标志着国产替代进程已实质性堵住了国际巨头的“退路”。

低成本玩转Bode分析!共模扼流圈让普通示波器秒变网络分析仪神器

在电子工程领域,频率响应分析(Bode分析)一直是电路设计和调试的重要工具。然而,专业网络分析仪的高昂价格让许多人望而却步,一个令人惊喜的解决方案——共模扼流圈与示波器的黄金组合,可以极低成本实现专业级Bode分析。通过巧妙利用共模扼流圈的独特特性,配合普通示波器的基本功能,即使是预算有限的爱好者也能获得准确的频率响应曲线。

高速USB接口PCB设计指南:从2.0到3.0的关键技术突破

在现代电子设备中,USB接口已成为数据传输和电力供应的标准配置。一个优秀的USB接口PCB设计不仅能确保信号完整性,还能最大限度地发挥接口的理论传输速度

国产半导体重大突破!攻克28nm以下e-Flash技术填补国内空白

8月21日,中国半导体行业迎来里程碑式进展——领开半导体成功研发并量产28nm以下嵌入式闪存(e-Flash)技术,一举打破国外厂商在该领域的长期垄断。这一突破不仅填补了国内高端存储芯片的技术空白,更为国产MCU、汽车电子及AIoT设备的自主可控提供了关键支撑。

特朗普政府芯片入股计划引争议,全球半导体格局或生变!

近日,有外媒报道称,美国特朗普政府正考虑以“国家安全”为由,强行入股包括英特尔在内的三大芯片巨头,以加强对半导体产业的控制。这一消息迅速引发行业震动,外界担忧此举可能重塑全球芯片产业格局,并对供应链产生深远影响。