第一篇：浅析电磁共振无线充电技术
浅析电磁共振无线充电技术
柴XX1
（1.理学院光信息科学与技术1002班）
摘 要：由电磁共振无线电力传输的基本原理出发，浅析了无线充电技术的应用前景及存在的问题，最后提出了一些发展策略。
关键词：电磁共振；无线充电；电力传输；电磁场；共振器前 言
由铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。目前这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。
这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。而采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。这项技术具有优良的能量传输特性，从而显现出独一无二的优势。在一个较远的距离上，摆脱电线的束缚，能量在空间中分布，而我们需要做的只是在任何一个地方利用它。
本文综述了无线充电技术，或者说无线能量传输技术在生活中的应用，并介绍了此技术在未来可能得到的应用，如太阳能外空间收集、地球能量网、实时定位，最后提出了在应用中待解决的问题。无线能量传输工作原理
2.1 基本原理
当振荡电路为非理想状态而有电阻时，电阻发热，成为阻尼振荡；当振荡电路中有外加的周期性电动势作用时，将成为受迫振荡；当外加电动势的频率与电路自由振荡的固有频率ω相同时，振幅达最大值，叫电磁共振。
电磁共振是目前正在研究的一种电力传输方式，是利用电流通过线圈产生同频率的磁场共振实现无线供电，磁场的强弱决定了它的传输距离和效率，它可以实现10m左右距离的室内供电。并且它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。但由于目前的实验所需要的线圈直径较大，还仅仅停留在实验阶段，而且，必须对其相应频率进行保护，防止相同频率的电磁波进行干扰，降低效率。2.2 装置原理图
图 1 电磁共振电力传输与传统方法的比较
与常规电力传输方法不同的是，对于无线传输，接收线圈和发射线圈可以相距很远，其传输距离和效率受制于磁场的强弱。发射线圈与电源相连，向外发射一定频率的磁场，远处的接收线圈在磁场中发生谐振，接收空间中的能量，在将能量用于设备运转。于是能量便从电源，穿过空间实现了传输。广泛的应用领域及现状
无线电力传输技术在医疗器械、便携通信、航空航天、交通运输、水下探测等领域有着广泛的应用前景，涉及军事、工业、医疗、运输、电力、航空航天、空间站、卫星、军舰、航母、节能环保、便携式通信设备等行业1。随着材料学、电力电子件、功率变换和控制技术的发展和WPT技术的逐步成熟以及特殊场合下无线电力传输需求的增长，WPT应用逐步成为现实。无线电力传输应用产品包括低功率低能耗电子通信产品、家具产品、办公产品、治疗仪器、交通工具，如：手机、MP3、电动牙刷、电子遥控门锁、梦幻彩灯、掌上电脑、笔记本电脑、吸尘器、电话、净水器、冰箱、微波炉、体温表、助听器、心脏起搏器、心脏调节器、心脏除颤器、电动汽车、动车组、矿井电车等目前WPT技术大多处在研究阶段，产品应用的主要是lCPT和RFPT技术。ICPT技术主要应用于电动汽车、机车的充电轨道、矿井和水下探测，RFPT主要应用于医疗器械和便携式电子产品。
在医疗器械领域，WPT技术发展改变了医疗植入式电子系统的供电方式，RFPT技术在医疗电子行业得到了长足发展，如心脏起搏器的核电池充电，耳蜗植入装置供等，其充电方式一般采用ICPT和RFPT等进行体外能量传输。医疗植入式装置无线电能传输系统的基本工作原理是采用E类放大器作为RFPT系统的发射极，通过体外与体内两个线圈之间的电磁耦合输送电能，产生的耦合电磁波经穿透人体后，通过谐振回路将电磁波转化为电能，再经过整流、滤波、稳压等辅助电路而得到所需的工作电压。采用RFPT技术，主要有经皮能量传输和直接能量传输，可以减小人体受感染的风险，同时又解决了电池寿命有限的问题。在便携通信领域，WPT近年日渐风靡，已有不少高科技公司涉及这一领域。在充电座和手机中安装发射和接收电能的线圈，手机便可实现无接点充电。在充电插座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，利用电磁感应的原理来传送电力，感应电压整流后就可对牙刷内部的充电电池充电。笔记本电脑或手机放在装有能传输电能的“电磁桌”上能“吸取”电能而工作。
在航空航天领域，空间太阳能电站发出的电能可通过微波向卫星和地面传输电能，MPT技术发展推动了空间太阳能发电和卫星技术的革新，发射、反射和接收技术等得到了很大的发展，微波电能传输在航空航天和电力领域得到应用。太空太阳能电站是利用卫星技术，在太空把太阳能转化成电能，然后以微波和激光等方式传回地球供人类使用的系统。
在交通运输领域采用的是ICPT技术，主要应用于轨道机车和电动汽车的充电装置。水下探测是WPT系统的一个重要应用领域，水下电能传输可用于深海潜水、深海油田与深海采矿水下电能的获取还能增强非核动力船只的续航能力。无线电力传输面临的问题及发展对策
无线电力传输的主要障碍是无线电力传输的效率和距离，无线电波的弥散、吸收与衰减是无线输电的难点。电磁波在自由空间传输能量的过程中会向四面八方散发、不易集中、定向性差，能量在无线传输过程中，空气作为耦合介质，电力载体的磁力线会有极大损耗，特别是微波，漫射在空间，能量衰竭更快。因此无线电力传输功率低，整体效率差，难以输送大量的能量，电力难以进行大功率远距离的无线传输。对于无线充电，充电器与被充电设备之间以磁场形式连接，各种各样的干扰会造成能量传输的损耗，电磁感应方式传送能量较小、传送范围较小等问题也制约着电动汽车的无线充电发展。
无线电力传输工程规模巨大，无线电力传输系统要解决电力生产和输送两大问题。另外，对于无线充电产品，无线充电设备必须经过相关机构的认证，同时需要找到一种相对成熟的商业模式来打开市场缺口。此外，还要对无线充电的技术进行改良和完善，需要形成一个国际通行的标准，使收发设备之间具备广泛的兼容性。参考文献
[1]古丽萍.令人期待的无线电力传输及其发展[J].中国无线电，2012，（1）:27-30.[2]曾繁屏.浅谈无线充电技术及其航标应用的展望.见:中国航海学会.中国航海学会航标专业委员会沿海航标学组、无线电导航学组、内河航标学组年会暨学术交流会论文集[C].福州:2009:.[3]王莹.无线充电动向[J].电子产品世界，2011，（11）:23-25.
第二篇：交流充电桩电磁兼容试验报告
交流充电桩电磁兼容试验报告
目录
一． 传导发射试验...................................................................................................................1
1． 试验方法.......................................................................................................................1 2． 试验过程.......................................................................................................................1 3． 试验现象.......................................................................................................................1 4． 实验结果.......................................................................................................................2 5． 试验分析.......................................................................................................................2 二． 静电放电抗扰度试验.......................................................................................................4
1． 试验方法......................................................................................................................4 2． 试验过程.......................................................................................................................4 3． 试验现象.......................................................................................................................4 4． 试验结果.......................................................................................................................4 5． 试验分析.......................................................................................................................4 三． 快速瞬变脉冲群抗扰度试验...........................................................................................7
1． 试验方法.......................................................................................................................7 2． 试验过程.......................................................................................................................7 3． 试验现象.......................................................................................................................7 4． 试验结果.......................................................................................................................7 5． 试验分析.......................................................................................................................7 四． 总结...................................................................................................................................9
一． 传导发射试验
传导发射试验主要测试产品设备对于电网的干扰。
1． 试验方法
通过测试电源输入的波形是否超出限值，来判定产品是否符合标准，测试频段为：150KHZ-30MHZ。
2． 试验过程
将电源连接到LISN上，接收机RF输入练到LISN的RF输出，切换LISN的L/N开关来选择测试电源线的骚扰。
3． 试验现象
图1传导发射波形图
如图1所示，图中×处为超标，2.56MHZ-3.5MHZ之间有出现平均值超出限值的现象。
4． 实验结果
干扰超过标准，试验未通过。
5． 试验分析
从带宽噪声分析角度出发，上图的带内噪声应该属于“高密度型尖峰群”噪声，如下图所示：
对于这些噪声，单板上没有任何时钟频率和其有关系（现有电子系统板级晶振的频率是16MHz，400MHz），没有对应这些频率的基频和谐波，不考虑为时钟产生的辐射噪声。
其次板级的开关电源的频率一般在几十KHz-几百KHz（典型值在20-200KHz区间内），这些噪声的高次谐波能量已经很小，不符合实验检测出的噪声dB值。（但是不排除开关电源噪声与其他噪声叠加、寄生的可能）
所以预测噪声来自电子系统的内部谐振。根据噪声在1-10MHz带内密集分布，根据现有的板卡硬件设计，结合查阅资料和经验来说，噪声可能来自以下源：
断路器凸轮触电(板级的继电器)； 接触器的线圈脉冲(强电220接触器)； 转换开关电路(三极管开关电路)；
多路通信设备(CAN，USB,LAN,485，232)； 功率转换控制器瞬态(马达驱动芯片)； 数字电路的总线噪声（开关量扇出电路）。
6.解决方法：
（1）在电源输入板卡的线缆上串一个共模电感。（感值暂定为mH级别）
（2）做好电源滤波。为每一个IC电路的电源提供一组大、中、小、容值适当的电容，滤除不同频带的噪声。
（3）在板级GND和外部电源GND之间增加一个TT型滤波电路。
（4）在断路器、接触器、转换开关的驱动信号增加电容。减少驱动信号本身的噪
辐射。板级有很多信号控制都是方波，方波在上、下沿的频率分布是非常丰富的。
（5）总线输出始端输出串联匹配电阻（33欧姆）进行匹配，可以有效减小总线辐射，注意匹配电阻靠近驱动源放置。
（6）布线遵循3w原则，减小信号串扰。
双层板上，总线簇两侧加包地线或者另外一层（非总线所在层）的总线投影区域内铺接地铜皮；多层板上，总线簇应靠近完整地平面走线，最好走内层。
走线粗细的跳变会导致信号出现阻抗失配问题，使信号波形产生畸变。所以保持线宽连续。
（7）在PCB设计时候，在总线扇出，功率信号扇出附近适当就近放置过孔，减小
信号回流面积，抑制噪声。
（8）PCB合理布局，不同功能的单元电路之间需要适当的电气安全距离，尤其
功率电路和控制电路要分割开。
说明：因为现有硬件实物已经存在，所以（1）-（4）措施可以尝试，剩余的只能待下 一版本硬件设计时加入。
二． 静电放电抗扰度试验
静电抗扰度试验主要测试产品对于接触放电和空气放电干扰的抗干扰能力测试。
1．试验方法
1）接触放电 静电放电器的电极尖端在具有较高电压的情况下，可以对周围接触到的其他导体会形成静电释放现象，从而形成接触放电。
2）空气放电：由于静电发生器的带电极在接近待测部分时，电极和被测部分之间可以形成火花击穿通道导致电极和待测部分之间能够静电放电。
2． 试验过程
1）接触放电：静电枪对人体可接触到的金属部分，直接接触输出等级为三级6000V静电。
2）空气放电：静电枪对人体可接触到的金属部分上方（不接触），输出等级为三级8000V静电。
3． 试验现象
1）接触放电：静电枪对打印机锁孔进行接触放电测试时，充电桩死机。2）空气放电：在进行空气放电实验时，充电桩运行正常。
4． 试验结果
接触放电试验未通过。
5． 试验分析
打印机锁孔位置距离控制板距离很近，在进行接触放电实验时锁孔对控制板进行了静电放电，导致充电桩死机。
分析1：可能锁芯和柜体的链接部位存在缝隙，导致柜体的放电回路被破坏。
原来是放电点的电荷直接通过柜体流入接地点。但是存在缝隙时候，导致静电产生的场通过孔缝向设备内部辐射,如下图：
分析2：关于放电时，LCD屏幕工作异常，估计设备内走线距离静电电流泄放途径过近，特别是当放电路径上存在结构缝隙时，缝隙附近有信号线，高能脉冲信号破坏了LCD的工作状态。
分析3：根据实物观察了柜体地线处理方法如下：
当电流从接地螺丝流出时，如果接地线在设备内部长度过长将会导致静电电流的辐射，干扰单板正常工作。
6.解决方法：
（1）增加端口ESD防护，采用TVS管进行静电抑制，选用抗静电能力较强的接
口芯片。
（2）针对柜体结构的缝隙，采用铜箔、铝箔或导电布将此孔缝“电堵住”。
（3）针对LCD屏幕，检测此处电缆的走线方式，让电缆远离放电途径或放电途
径上的孔缝；同时在信号线上增加磁环，切断静电感应的共模电流。
（4）接地。建议PE线最好接在设备金属壳的外表面，如果在内表面建议长度小
于6cm。
三． 快速瞬变脉冲群抗扰度试验
快速瞬变脉冲群抗扰度试验主要测试产品设备对于由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。
1． 试验方法
通过在产品设备的电源输入端加载间隔为300ms的连续脉冲群干扰，测试产品的抗干扰能力。
2． 试验过程
将充电桩的L、N端分别接入到实验设备的L1、N端，测试等级为三级，2000V，2500Hz的干扰。
3． 试验现象
第一次，在开始测试的瞬间，充电桩接触器断开，停止充电，显示显示是否打印凭条，重新上电之后，显示屏无法控制。
第二次，重新整改之后再次测试，在开始测试的瞬间，充电桩接触器断开，显示屏显示是否打印凭条，再次上电显示屏工作正常。
4． 试验结果
试验时充电桩无法正常输出，快速瞬变脉冲群试验不通过。
5． 试验分析
电快速瞬变脉冲群产生的原理：当电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的瞬态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种瞬态骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对设备的的可靠工作产生影响。
下图是快速脉冲加到受检测设备的示意图：
干扰信号从相线(从中线、地线加入，情况类似)加入的示意图。由于左边有击 耦台网络阻挡，所 EFT信号只能被强制加到受试设备的电源端。
对一个输入阻抗为1M的受试设备(输入阻抗为其他值时的情况与此类似)，试验 表明，当从相线加入EFT信号时，在受试设备的L、N、G端会同时得到差模电压和共 模电压，即在（L、N）之间、在（L、G）之间、在（N、G）之间会得到不同的电压。
所以，当EFT源输出2000V(这是用的最多的试验等级)电压时，一般会有1000V 左右的差模和共模电压从受试设备的电源加入，这个量级远远超过了以往电磁兼容 性试验的要求。
如果受试设备在电源端没有良好的滤波性能，则EFT信号会有一部分进入受试 设备的后续电路．众所周知，现代电子设备很少有不舍数字电路的，而数字电路对脉 冲干扰是比较敏感的。侵入到后续电路的EFT信号通过直接触发或静电耦合，使数 字电路工作异常。
6.解决方法
增强受试设备抵抗EFT的措施主要从以下几方面来考虑：
（1）使用能有效滤除EFT的滤波器。根据前面的分析，EFT既能以共模、同时又能以差模的形式对受试设备进行干扰，因此，滤波器中应同时具有共模和差模抑制原件。推荐使用下面形式的滤波器：
（2）设计PCB时努力减小地线公共阻抗值。可以从以下方面努力： a．缩短印制线的长度，这可由良好的布线来实现。b．使用低阻抗地线，如使用含有接地的多层板来实现。
c.对电源去耦。
d.推荐的PCB布局：
（3）正确使用接地技术；
（4）对数字信息设备，在软件中加入有效指令来提高设备的抗扰能力；（5）将干扰源和敏感源适当隔离。
四． 总结
到目前为止EMC试验总共做了6项，分别为 静电放电抗扰度试验，快速瞬变脉冲群抗扰度试验，传导发射试验，浪涌试验，辐射抗扰度试验，辐射度试验。
第三篇：电动汽车自充电技术
北京金瑞杉山科技有限公司
公司简介: 电动汽车自充电技术转让合作，新能源产品设计开发，专利新产品代客户设计打样，手扳加工。
北京金瑞杉山科技有限公司是一家经国家相关部门批准注册的企业。北京金瑞杉山科技有限公司热诚欢迎各界前来参观、考察、洽谈业务。
电动汽车自充电技术
最近我们新研制出一套给纯电动汽车自行充电的车载自发电系统技术，能有效的解决纯电动汽车续航里程短及过度依赖充电桩的技术解决方案，来满足电动汽车各方面的需求。我们先讨论一下目前电动汽车的各项优缺点，现在社会上的汽车数量大的惊人，而且每年还在直线上升，这么多的汽车基本上都是燃油汽车，燃油汽车所排放的尾气对空气污染已经引起各国强烈关注，发达国家已经出台了不少相关的法律法规来控制燃油汽车排放标准和燃油汽车数量，想尽各种办法用以减少温室汽体的排放，汽车所使用的能源改形已势在必行，零排放的电动汽车已成了各国研制和推广的对象，电动汽车分为以下几种，一种是油电混合动力汽车，该汽车其主要还是靠燃油提供动力，所搭载的电池能量只能维持很短的行驶距离（几十公里以内）另一种就是氢氧燃料电池车，这种汽车在过去的多年内并没有多大值得推广和应用，原因可能大家都是知道的，近年内发展最快的就是插电式纯电动汽车，主要是由各种可充电电池用电动机驱动汽车行驶，政府也在加大力度鼓励与补足公民选择购买和乘用纯电动汽车。零排放和极低的行驶费用是纯电动汽车的最大优点。现在我们提出纯电动汽车在实际应用当中几点不足希望大能仔细的观察与考虑，电动汽车虽然是一种新型的产业，表面上看起来有无比的优越性，实际隐藏的缺陷短时间却很难得到解决，就拿电动汽车的电池来讲，虽然有了很先进的锂电池，除了容量大体积小一些基本上跟平常的电池差不了多少。就拿经常使用的手机锂电池可完全说明其存在的问题，刚开始新的手机电池是可以有很好的通话和待机效果，但用过一段时间之后就可以发现能够待机的时间越来越短，原因就在于电池的不稳定性和自然老化性，再有电池还有种虚电现象，我们可以做一个实验表明，将一部还有一格电量的手机充电10分钟，再拨掉充电器，这时你再看你的手机电量显示就有了80%或是满格，可是实际使用不长时间又显示没电。如果正在使用的电动汽车感觉充满电可以到达目的地，可实际行驶时却发现在中途没电了，这是很难预知的也很容易出现的事情，即使有快速充电桩，但其密度也不可能太大，快速充电桩很容易对电池产生巨大的损害，我们实际计算一下，一般的纯电动汽车所能行驶的距离都在150公里以上，每100公里所需要的耗电量都在10kwh以上，也就是通常我们所说的10度电，电动汽车行驶到150公里时需要电量为15度，说明电动汽车的车载电池容量是15kwh，电动汽车的电池电压基本上都在100V到400V之间，电动汽车用的电机功率也在10kw以上，通常起动功率要高出20kw，按电池组电压200V计算，起动电流在100A左右，行驶电流50A，再计算一下快速充电桩的充电电流是多少，设快速充电时间是10分钟，充电量80%合计为12kwh，所需充电电流360A，这比电动汽车的最大输出电流高出3倍多，如果电动汽车电池组所储电能更大，充电电流就会更高，现在各个汽车生产厂商都在研制高效驱动电机用来减少大电流对电池组的危害和加长续航行驶距离，这是他们的共识，目的延长电池组的使用寿命，如果让这么高的充电电流给电池组充电有什么危害性可想而知的，再说电池又有种虚电现象，如果有黑心的充电桩站不给你充那么多的电量我们也是不知道的，等车走不了多远就会没电而无法行驶。
为了解决这一系列的问题，我们新研制出一套给纯电动汽车自行充电的车载自充电系统技术，能有效的解决纯电动汽车续航里程短及过度依赖充电桩的技术解决方案，同样我们可以计算一下用这套车载自行充电技术的电动汽车作比较，设一部纯电动汽车在充满电的情况下可以行驶200公里就需要充电，如果加上车载自充电系统技术电动汽车自行充电能力是8kwh，就可以在行驶过程中给电动汽车电池组充电，假设这部电动汽车电池组是20kwh，每百公里平均消耗电量10kwh，按平均车速100公里计算，需要2个小时将电用完，车载自行充电系统如果在汽车起动时就开始对电动汽车自行充电，2个小时可为电池充电16kwh，在电动车不外接充电的情况下可以继续行驶160公里，同样在1.6小时内又可为电池充电12.8kwh，如此类推，有了自行充电能力的电动汽车可以行驶1000公里而不需要停下来外接充电，即使以每小时以140公里高速也可以向前行驶480公里，即便是在找不到充电桩站的情况下也不用着急，只要停下来休息，车载自行充电系统会在1－3小时内将电池充满，然后可以继续上路行驶，不会在半路上抛锚，可见车载自行充电系统对纯电动汽车发展前景有多么重要的好处。
我们衷心希望汽车制造商和对电动汽车感兴趣的社会各届朋友能有合作机会，共同开发出车载自充电系统技术，为低碳生活，汽车环保问题做贡献，合作方式一：纯技术转让，一次转让费用48000元人民币，只包括纸质工作原理说明书及相关图片和相关的生产试验文件材料，任何其它相关问题恕不负责。（有人可能怀疑一种技术不可能就要这么点钱，是不是骗人的呀！可我们的想法是，为了把公司的相关技术找到能生产成样品的客户变成商品尽快的创造经济效益为宗旨。目前中国有90%以上的专利技术就是要价太高自已却又不能生产而荒废，其结果是一分钱的经济效益都没有。我们把枝术
费降到最低就是想找到有能力的客户共同开发出来新产品尽快的投入市场。）
方式二：人员携带技术进厂生产指导合作，具体方法是，技术转让费用本公司一分钱也不要，公司指派一人作为客户生产厂技术指导员工成为厂方相关人员做为试验生产方面的工人，客户要与公司指派人员签定一年的劳动用工合同，月工资要在5000元人民币以上，一年合同到期厂方可再签或是不签都可以，这样可为客户厂方省下一个工人的名额由本公司人员补充，由客户厂方统一领导指派工作，本公司不再有任何干涉，环比之下客户为这项技术并没有多花去多少钱，并且最终所有技术权为客户所有。我们旨在尽快的将该技术变成样品和产品，不为其它。
本公司技术提供，只针对个人和公司相关生产厂，中介公司及网络推广公司请勿打扰谢谢！
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第四篇：电磁兼容与抗干扰技术
什么是《电磁兼容与抗干扰技术》（简述）
在各种工业控制系统中，随着变频器等电子电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成控制系统的硬件损坏，有时虽不致损坏系统的硬件，但常使智能化控制装置内微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动控制系统设计、制造和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。一．电磁兼容（EMC）概述
1.电磁兼容的定义
采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作，并且不干扰其它设备的正常工作，这就是电磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，缩写为ECM）.国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰。”
在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承担的电磁骚扰的能力。电磁兼容有两方面的含义：
（1）设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能力（抗扰度）。（2）设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值，不干扰其它设备的正常工作。
目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有PLC、数控系统、变频器、又有智能化仪表控制系统。如果在系统设计和安装时，没有充分考虑电磁兼容的问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前EMC已经成为系统故障的主要原因。
EMC的一条准则是“预防是最有效的，最经济的方案”。所以，EMC已经成为电气系统设计时必须重视的问题。
电磁兼容性学科涉及的理论基础包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、通信技术、材料科学、生物医学等等，所以电磁兼容性学科是一门实用性很强的综合性的前沿学科。
为了实现仪器设备之间的电磁兼容，国家针对各种电子、电器产品已经颁布了一系列强制性的电磁兼容执行标准。电磁兼容技术贯穿于电子、电器产品设计、制造、检验、销售的全过程。电磁兼容问题解决的越早，投资效益越高。如果在产品的立项、设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了，才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产品的成本就会大大提高。
二．EMC设计的主要内容 A，电气设计： ① 各元器件的干扰控制和抗干扰措施：屏蔽技术、滤波技术、接地技术的应用。② 元器件的布局、导线的敷设等。B.结构设计：
机箱的屏蔽，包括通风口、缝隙、表头、显示器、指示灯等处的处理。
三．、抗干扰技术概述 A．接地技术 接地的作用和分类 几种常用的接地方法 浮点接地 单点接地 多点接地 混合接地技术 B．滤波技术 反射式滤波器 损耗滤波器 有缘滤波器 C．屏蔽技术
主动屏蔽、被动屏蔽；
静电屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。
四．PLC控制系统的抗干扰。
五．变频器控制系统的抗干扰。
第五篇：开关电源的电磁兼容性技术
开关电源的电磁兼容性技术 引言
电磁兼容是一门新兴的跨学科的综合性应用学科。作为边缘技术，它以电气和无线电技术的基本理论为基础，并涉及许多新的技术领域，如微波技术、微电子技术、计算机技术、通信和网络技术以及新材料等。电磁兼容技术应用的范围很广，几乎所有现代化工业领域，如电力、通信、交通、航天、军工、计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题。其研究的热点内容主要有：电磁干扰源的特性及其传输特性、电磁干扰的危害效应、电磁干扰的抑制技术、电磁频谱的利用和管理、电磁兼容性标准与规范、电磁兼容性的测量与试验技术、电磁泄漏与静电放电等。
电磁兼容的英文名称为Electromagnetic Compatibility，简称EMC。所谓电磁兼容是指设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。这里包含两层意思，即它工作中产生的电磁辐射要限制在一定水平内，另外它本身要有一定的抗干扰能力。这便是设备研制中所必须解决的兼容问题。电磁兼容技术涉及的频率范围宽达0 GHz ~400GHz，研究对象除传统设备外，还涉及芯片级，直到各种舰船、航天飞机、洲际导弹甚至整个地球的电磁环境。
电磁兼容三要素是干扰源（骚扰源）、耦合通路和敏感体。切断以上任何一项都可解决电磁兼容问题，电磁兼容的解决常用的方法主要有屏蔽、接地和滤波。2 电磁兼容技术名词（1）电磁兼容性
电磁兼容性是指设备或者系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。（2）电磁骚扰
电磁骚扰是指任何可能引起设备、装备或系统性能降低或者对有生命或者无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可引起设备、传输通道或系统性能的下降。它的主要要素有自然和人为的骚扰源、通过公共地线阻抗/内阻的耦合、沿电源线传导的电磁骚扰和辐射干扰等。电子系统受干扰的路径为：经过电源，通过信号线或控制电缆、场渗透，经过天线直接进入；通过电缆耦合，从其他设备来的传导干扰；电子系统内部场耦合；其他设备的辐射干扰；电子设备外部耦合到内部场；宽带发射机天线系统；外部环境场等（3）电磁环境
电磁环境是一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。（4）电磁辐射
电磁辐射是指电磁波由源发射到空间的现象。“电磁辐射”一词的含义有时也可引申，将电磁感应现象也包含在内。RFI/EMI可以通过任何一种设备机壳的开口、通风孔、出入口、电缆、测量孔、门框、舱盖、抽屉和面板以及机壳的非理想连接面等进行辐射。RFI/EMI也可由进入敏感设备的导线和电缆进行辐射，任何一个良好的电磁能量辐射器也可以作为良好的接收器。（5）脉冲
脉冲是指在短时间内突变，随后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干扰和差模干扰
电源线上的干扰有共模干扰和差模干扰两种方式。共模干扰存在于电源任何一相对大地或电线对大地之间。共模干扰有时也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰。这是载流导体与大地之间的干扰。差模干扰存在于电源相线与中线及相线与相线之间。差模干扰也称常模干扰、横模干扰或对称干扰。这是载流导体之间的干扰。共模干扰提示了干扰是由辐射或串扰耦合到电路中的，而差模干扰则提示了干扰是源于同一条电源电路。通常这两种干扰是同时存在的，由于线路阻抗的不平衡，两种干扰在传输中还会相互转化，所以情况十分复杂。干扰经长距离传输后，差模分量的衰减要比共模大，这是因为线间阻抗与线-地阻抗不同的缘故。出于同一原因，共模干扰在线路传输中还会向邻近空间辐射，而差模则不会，因此共模干扰比差模更容易造成电磁干扰。不同的干扰方式要采取不同的干扰抑制方法才有效。判断干扰方法的简便方法是采用电流探头。电流探头先单独环绕每根导线，得出单根导线的感应值，然后再环绕两根导线（其中一根是地线），探测其感应情况。如感应值是增加的，则线路中干扰电流是共模的；反之则是差模的。（7）抗扰度电平和敏感性电平
抗扰度电平是指将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或者系统并使其仍然能够正常工作且保持所需性能等级时的最大骚扰电平。也就是说，超过此电平时该装置、设备或者系统就会出现性能降低。而敏感性电平是指刚刚开始出现性能降低的电平。所以，对某一装置、设备或者系统而言，抗扰度电平与敏感性电平是同一数值。（8）抗扰度裕量
抗扰度裕量是指装备、设备或者系统的抗扰度电平限值与电磁兼容电平之间的插值。3 开关电源的电磁兼容性
开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下，引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。从整机的电磁性讲，主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合及电磁波耦合几种。共阻耦合主要是骚扰源与受骚扰体在电气上存在的共同阻抗，通过该阻抗使骚扰信号进入受骚扰体。线间耦合主要是产生骚扰电压及骚扰电流的导线或 PCB线因并行布线而产生的相互耦合。电场耦合主要是由于电位差的存在，产生感应电场对受骚扰体产生的场耦合。磁场耦合主要是指在大电流的脉冲电源线附近，产生的低频磁场对骚扰对象产生的耦合。电磁场耦合主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波通过空间向外辐射，对相应的受骚扰体产生的耦合。实际上，每一种耦合方式是不能严格区分的，只是侧重点不同而已。在开关电源中，主功率开关管在很高的电压下，以高频开关方式工作，开关电压及开关电流均接近方波，从频谱分析知，方波信号含有丰富的高次谐波。该高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上。同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容以及主功率开关器件的工作状态非理想，在高频开或关时，常常产生高频高压的尖峰谐波震荡。该谐波震荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。用于整流及续流的开关二极管，也是产生高频骚扰的一个重要原因。因整流及续流二极管工作在高频开关状态，二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压及电流变化率下，且产生高频震荡。整流及续流二极管一般离电源输出线较近，其产生的高频骚扰最容易通过直流输出线传出。开关电源为了提高功率因数，均采用了有源功率因数校正电路。同时，为了提高电路的效率及可靠性，减少功率器件的电应力，大量采用了软开关技术。其中零电压、零电流或零电压/零电流开关技术应用最为广泛。该技术极大的降低了开关器件所产生的电磁骚扰。但是，软开关无损吸收电路多数利用L、C进行能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因此，该谐振电路中的二极管成为电磁骚扰的一大骚扰源。
开关电源一般利用储能电感及电容器组成L、C滤波电路，实现对差模及共模骚扰信号的滤波。由于电感线圈的分布电容，导致了电感线圈的自谐振频率降低，从而使大量的高频骚扰信号穿过电感线圈，沿交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器随着骚扰信号频率的上升，引线电感的作用导致电容量及滤波效果不断的下降，甚至导致电容器参数改变，也是产生电磁骚扰的一个原因。4 电磁兼容性的解决方法
从电磁兼容的三要素讲，要解决开关电源的电磁兼容性问题，可从三个方面入手：第一，减小骚扰源产生的骚扰信号；第二，切断骚扰信号的传播途径；第三，增强受骚扰体的抗骚扰能力。在解决开关电源内部的兼容性时，可以综合利用上述三个方法，以成本效益比及实施的难易性为前提。因而，开关电源产生的对外骚扰，如电源线谐波电流、电源线传导骚扰、电磁场辐射骚扰等只能用减小骚扰源的方法来解决。一方面，可以增强输入/输出滤波电路的设计，改善APFC电路的性能，减小开关管及整流、续流二极管的电压、电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等；另一方面，加强机壳的屏蔽效果，改善机壳的缝隙泄漏，并进行良好的接地处理。而对外部的抗骚扰能力（如浪涌、雷击）应优化交流电输入及直流输出端口的防雷能力。通常，对1.2/50?s开路电压及8/20?s短路电流的组合雷击波形，因能量较小，通常采用氧化锌压敏电阻与气体方电管等的组合方法来解决。对于静电放电，通常在通信端口及控制端口的小信号电路中，采用TVS管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离来解决或选用具有抗静电骚扰的器件。快速瞬变信号含有很宽的频谱，很容易以共模的方式传入控制电路内，采用与防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波（加共模电容或插入损耗型的铁氧体磁环等）来提高系统的抗扰性能。
减小开关电源的内部骚扰，实现其自身的电磁兼容性，提高开关电源的稳定性及可靠性，应从以下几个方面入手：①注意数字电路与模块电路PCB布线的正确分区；②数字电路与模拟电路电源的去耦；③数字电路与模拟电路单点接地、大电流电路与小电流特别是电流电压取样电路的单点接地以减小共阻骚扰，减小地环地影响，布线时注意相邻线间的间距及信号性质，避免产生串扰，减小输出整流回路及续流二极管回路与支流滤波电路所包围的面积，减小变压器的漏电、滤波电感的分布电容，运用谐振频率高的滤波电容器等。5 滤波器结构
滤波是一种抑制传导干扰的方法。例如，在电源输入端接上滤波器，可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。它不仅可以抑制传输线上的传导干扰，同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。在滤波电路中，选用穿心电容、三端电容、铁氧体磁环，能够改善电路的滤波特性。进行适当的设计或选择合适的滤波器，并正确的安装滤波器是抗干扰技术的重要组成部分。在交流电输入端加装的电源滤波器电路如图1所示。图中Ld、Cd用于抑制差模噪声，一般取Ld为100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪声，可根据实际情况加以调整。所有电源滤波器都必须接地（厂家特别说明允许不接地的除外），因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用。一般的接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外，还要用较粗的导线将滤波器外壳与设备的接地点相连。接地阻抗越低，滤波效果越好。滤波器尽量安装在靠近电源入口处。滤波器的输入及输出端要尽量远离，避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。
如在电源输出端加输出滤波器、加装高频电容、加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量，则可以抑制差模噪声。如果把多个电容并联，则效果会更好。6 EMI滤波器选用与安装
开关电源EMI滤波器中的4只电容器用了两种不同的下标“x”和“y”，不仅说明了它们在滤波网络中的作用，还表明了它们在滤波网络中的安全等级。无论是选用还是设计EMI滤波器，都要认真的考虑Cx和Cy的安全等级。在实际应用中，Cx电容接在单相电源线的L和N之间，它上面除加有电源额定电压外，还会叠加L和N之间存在的EMI信号峰值电压。因此，要根据EMI滤波器的应用场合和可能存在的EMI信号峰值，正确选用适合安全等级的Cx电容器。Cy电容器是接在电源供电线L、N与金属外壳（E）之间的，对于220V、50Hz电源，它除符合250V峰值电压的耐压要求外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面具有足够的安全裕量，以避免可能出现的击穿短路现象。7 结语
在开关电源设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后去进行抗干扰的补救措施。
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