в чем измеряются помехи
Приборы и методы измерения помех
Классификация помех с точки зрения методики и средств измерения. Существование кондуктивных помех в процессе производства, передаче и распространении электрической энергии. Метрологические характеристики средств измерений. Измерители магнитных полей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.03.2015 |
| Размер файла | 2,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
6. Приборы и методы измерения помех
6.1 Общие вопросы измерения
Измерения значений помех охватывают: измерения напряжения и тока помехи, напряженности полей помех (электрическое, магнитное или электромагнитное поля), мощности помех.
В зависимости от природы помехи связь с измерительным прибором осуществляется гальванически или через трансформаторы тока, антенны и т.п. Область электро- и радиоизмерений также обширна, как обширен спектр электромагнитных помех.
С точки зрения методики и средств измерения все помехи можно разделить на:
1. Кондуктивные помехи;
2. Помехи электромагнитного излучения.
В таком делении есть определенная целостность. И те и другие помехи имеют электромагнитную природу, и основные различия этих помех заключаются в способе распространения. Кондуктивные помехи распространяются по элементам электрической сети, линиям, трансформаторам и другим элементам, которые играют роль направляющих распространения электромагнитной энергии. Вследствие значительного затухания при распространении по проводам сети помехи имеют диапазон частот, не превышающий 30 МГц. Как правило, для измерения таких помех применяют электромагнитные трансформаторы тока и напряжения.
Помехи электромагнитного излучения распространяются равномерно в окружающее пространство и несут определенную энергию. В зависимости от типа помехи, ее частотного диапазона выбирается тот или иной способ измерения, та или иная группа измерительных приборов.
Испытания на ЭМС можно разделить на:
испытания на помехоэмиссию;
испытания на помехоустойчивость.
Для дальнейшего развития системы контроля качества испытаний на ЭМС разработаны нормативные документы по стандартизации испытаний, где указываются требования, методы и нормы испытаний.
6.2 Кондуктивные помехи
ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»;
РД 153-34.0-15.501-00 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1. Контроль качества электрической энергии»;
РД 153-34.0-15.502-02 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 2. Анализ качества электрической энергии.
В табл. 6.1. приведены требования к погрешности измерений ПКЭ, а в табл. 6.2. метрологические характеристики средств измерения.
Таблица 6.1
Пределы погрешностей измерений
Наименование измеряемой величины, единица измерений
Предел абсолютной допускаемой погрешности в %
Предел относительной допускаемой погрешности в %
1. Сила тока, среднеквадратическое значение, А
2. Гармоническая составляющая напряжения n-го порядка, В, кВ
3. Гармоническая составляющая тока n-го порядка, А
4. Фазовый угол сдвига между гармоническими составляющими напряжения и тока n-ого порядка, °
5. Составляющая напряжения обратной последовательности, В, кВ
6. Составляющая тока обратной последовательности, А
7 Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения обратной последовательности, °
8 Составляющая напряжения нулевой последовательности, В, кВ
9. Составляющая тока нулевой последовательности, А
10. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения по нулевой последовательности, °
11. Активная мощность, кВт
12. Полная мощность, кВА
13. Искажающая мощность, кВАр
Метрологические характеристики средств измерений
Наименование измеряемой величины, единица измерений
Диапазон измеряемой величины
Предел абсолютной допускаемой погрешности
Предел относительной допускаемой погрешности в %
Время установления, с
1. Среднеквадратическое значение напряжения, В, кВ
2. Сила тока, среднеквадратическое значение, А
3. Гармоническая составляющая напряжения n-го порядка, В, кВ
4. Гармоническая составляющая тока, А
5. Фазовый угол сдвига между гармоническими составляющими напряжения и тока n-го порядка, °
6. Составляющая напряжения обратной последовательности, В, кВ
7. Составляющая тока обратной последовательности, А
8. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения обратной последовательности, °
9. Составляющая напряжения нулевой последовательности, В, кВ
10. Составляющая тока по нулевой последовательности, А
11. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения по нулевой последовательности, °
12. Активная мощность, кВт
13. Полная мощность, кВА
14. Искажающая мощность, кВАр
В соответствии с изложенными требованиями к измерительным средствам разработаны измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).
Наибольшее распространение получили комплексы:
ИВК (г. Омск)
Парма (г. С-Петербург)
Ресурс (г. Пенза)
ППКЭ (г. Москва)
Прибор энергомонитор (г. С-Петербург)
Таблица 6.3
Основные метрологические характеристики измерителей ПКЭ, ОМСК, ППКЭ, ЭРИС
Диапазон измерений,
Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ДХ; относительной дХ, %; приведённой гХ, %
Интервал измерения, с
ЭРИС-КЭ.02
ЭРИС-КЭ.02
1. Действующее значение напряжения U(1)y основной частоты, 1) В
2. Действующее значение тока I(1)у основной частоты, 2) А
3. Отклонение Дf частоты, Гц
4. Установившееся отклонение дUy
Диапазон измерений,
Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ДХ; относительной дХ, %; приведённой гХ, %
Интервал измерения, с
ЭРИС-КЭ.02
ЭРИС-КЭ.02
5. Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной К2U и нулевой К0U последовательности, %
6. Коэффициент искажения синусоидальности кривой КU напряжения, %
при n16
0,2-0,075 *
2. Действующее значение тока I(1)у основной частоты, 2) А
0,2-0,075 *
3. Отклонение Дf частоты, Гц
4. Установившееся отклонение дUy напряжения,%
5. Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной К2U и нулевой К0U последовательности, %
6. Коэффициент искажения синусоидальности кривой КU напряжения, %
0,05-10 при n 500 нТл
от 50 Гц до 5 кГц, широкополосный(5 Гц до 30 кГц) или выбираемый
16,7 Гц, широкополосный(5 Гц до 2 кГц) или выбираемый
Полосовая фильтрация: 16,67 Гц/50 Гц/60 Гц/400 Гц/2-е и 3-е гармоники
Технические характеристики EFA-3
со встроенным датчиком магнитного поля
с дополнительным датчиком магнитного поля
с внешним датчиком электрического поля
Предел измерений на частоте 50/60 Гц
от 50 нТл до 10 мТл или
от 5 нТл до 10 мТл с полосовым фильтром
от 10 нТл до 10 мТл или
от 1 нТл до 10 мТл с полосовым фильтром
от 0,5 В/м до 100 кВ/м
или от 0,1 В/м до 100 кВ/м с полосовым фильтром
от 50 Гц до 400 Гц, широкополосный(5 Гц до 2 кГц) или выбираемый
от 50 Гц до 5 Гц, широкополосный(5 Гц до 30 кГц) или выбираемый
16,7, широкополосный(5 Гц до 2 кГц) или выбираемый
Для измерения электрических полей в диапазоне от (0,031200) МГц используется малогабаритный прибор ИПМ-101 с антеннами АПЕ 01 и АПЕ 02.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие об измерениях и их единицах. Выбор измерительных средств. Оценка метрологических показателей измерительных средств и методы измерений. Плоскопараллельные концевые меры длины, калибры, инструменты для измерения. Рычажно-механические приборы.
учебное пособие [2,5 M], добавлен 11.12.2011
Общие вопросы основ метрологии и измерительной техники. Классификация и характеристика измерений и процессы им сопутствующие. Сходства и различия контроля и измерения. Средства измерений и их метрологические характеристики. Виды погрешности измерений.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 23.11.2010
Общая характеристика объектов измерений в метрологии. Понятие видов и методов измерений. Классификация и характеристика средств измерений. Метрологические свойства и метрологические характеристики средств измерений. Основы теории и методики измерений.
реферат [49,4 K], добавлен 14.02.2011
Средство измерений как техническое средство снятия параметров, имеющее нормированные метрологические характеристики. Порядок разработки и требования к методикам поверки средств измерения, сущность методов поверки, их классификация и порядок сертификации.
контрольная работа [19,3 K], добавлен 23.09.2011
Классификация средств измерения. Виды поверки и поверочная схема. Сущность и сравнительная характеристика методов поверки: непосредственное сличение, прямые и косвенные измерения. Порядок разработки и требования к методикам поверки средств измерения.
реферат [24,5 K], добавлен 20.12.2010
Какие бывают помехи в электросети и как от них защититься?
Вероятно, каждый читатель этой статьи обратил внимание на то, что большинство электрических приборов, работающих от бытовой сети, рассчитаны на напряжение 220 В/50 Гц. Отсюда вывод – именно такие параметры обеспечивает нам поставщик электроэнергии. К сожалению, это не совсем так. Мы можем предположить, что водопроводная вода совершенно чистая, однако опыт подсказывает, что в ней присутствуют примеси, ухудшающие вкус. Такие же «примеси», в виде дополнительных частот и импульсов, поступают к потребителю электроэнергии. Это и есть помехи в электросети.
Классификация помех
Все сетевые отклонения можно классифицировать по двум признакам: происхождению шумов и виду электромагнитной аномалии.
Причиной возникновения сетевых искажений являются:
Перечисленные причины могут вызвать серию импульсных помех или волны гармонических искажений, наложенные поверх синусоидального тока.
Наличие импульсных токов в сети очень вредно сказывается на работе современных бытовых приборов, часто насыщенных электроникой. Если не применять приборы защиты, электронные устройства могут выйти из строя, не говоря уже о качестве их работы. Разумеется, чувствительное оборудование разработчики защищают внедрёнными схемами подавления помех, но нередко требуются дополнительные внешние приборы, например, бесперебойные источники питания, сетевые фильтры (рис. 1) и другие.
Рис. 1. Защитные импульсные фильтры
При радиочастотных помехах большинство бытовых приборов могут нормально работать. Но к ним чувствительны радиоприёмники, телевизоры и некоторые медицинские приборы. Впрочем, современная цифровая радиоэлектроника довольно хорошо защищена от таких искажений.
Понимание причин искажений в электрической сети помогает решать проблемы защиты оборудования, осознанно подходить к выбору оптимальных схем подавления шумов.
Источники помех
Искажать синусоиду переменного тока способны как природные явления, так и различные техногенное оборудование. В результате их действия происходят:
Остановимся вкратце на основных источниках, вызывающих перечисленные отклонения.
Провалы напряжения.
Данное явление является следствием работы коммутационных устройств в энергосистемах. Это случается при возникновении КЗ на линиях, в результате запусков мощных электромоторов и в других случаях, связанных с изменениями мощности нагрузки. Наличие таких кратковременных помех является неизбежностью при срабатывании защитной автоматики, и они не могут быть устранены поставщиком электроэнергии.
Изменения частотных характеристик.
Отклонение от заданной частоты происходит в результате значительного изменения тока нагрузки. В случае если уровень потребляемой энергии превосходит мощность генерируемых установок, происходит замедление вращения генератора, что ведёт к падению частоты. При заниженной нагрузке возрастает частота генерации.
Автоматика регулирует распределение мощностей, вплоть до отключения нагрузок, однако частотные помехи в сети всё-таки присутствуют.
Гармоники.
Источником данного вида искажений является наличие в сетях оборудования с нелинейной вольтамперной характеристикой:
Причиной гармонических искажений могут быть электродвигатели, особенно если они установлены в конце длинной линии.
Отклонение напряжения
Изменения стабильности потенциала происходит в результате периодических скачков потребляемого максимального тока. Источником изменения нагрузок являются устройства, регулирующие напряжение, например, трансформаторы с РПН.
График, иллюстрирующий кратковременное перенапряжение показан на рисунке 2 (Фрагмент А – изображает импульсный всплеск).
Рис. 2. Перенапряжение в сети
ВЧ помехи.
Создаются влиянием устройств работающих, в высокочастотном диапазоне. ВЧ помехи, вызванные действием приборов, генерирующих сигналы с высоким диапазоном частот, распространяются эфирно или через линии сети.
Импульсы напряжения.
Распространённые источники: коммутационные приборы в сетях и грозовые явления.
Несимметрия трехфазной системы.
Причиной таких помех часто являются мощные однофазные нагрузки как бытовые, так и промышленные. Они вызывают сдвиги углов между фазами и амплитудные несоответствия. Путём отключения питания мощных токопотребляющих устройств можно устранить проблему.
Способы защиты
К сожалению, мы не можем управлять качеством электросети, но защитить бытовую технику вполне реально. В зависимости от того к каким искажениям чувствителен конкретный электрический прибор, выбирают соответствующий способ защиты. Снизить уровни помех помогают различные внешние устройства, встроенные электрические схемы, а также экранирование элементов конструкций и заземления.
Пример подавления помех показан на рисунке 3.
Рис. 3. График, иллюстрирующий фильтрацию тока
Эффективными являются следующие внешние устройства:
Особую трудность вызывает подавление высокочастотных импульсных искажений в диапазоне нескольких десятков МГц. Часто для этих целей используют защиту, применяемую непосредственно к источнику помехи.
Использование стабилизаторов напряжений оправдано в случаях наличия регулярных провалов напряжений в домашней сети. При стабильно заниженном или завышенном токе лучше пользоваться трансформатором.
Высоким уровнем защиты компьютеров и другой чувствительной электроники обладают бесперебойники. На рисунке 5 показано фото источника бесперебойного питания для защиты компьютера.
В этих устройствах реализовано несколько защитных функций, но главная из них – снабжение питанием приборов в течение нескольких минут, с последующим корректным их отключением. С целью достижения максимального уровня защиты логично отдать предпочтение бесперебойному блоку питания.
Методы измерения
Можно ли увидеть сетевые искажения?
С помощью приборов можно не только увидеть наличие помех, но и оценить их величину и определить природу появления. Существуют специальные высокоточные приборы для измерения различных отклонений в сетях. Наиболее распространённым из них является обычный осциллограф.
У прибора имеется дисплей (экран), на котором отображается осциллограмма измеряемого тока. Оперируя различными режимами осциллографа можно с высокой точностью определять характер и уровень шумов.
Пример осциллограммы показан на рисунке 6.
Рисунок 6. Осциллограмма сетевого тока
На осциллограмме видно как основной сигнал окружают паразитные токи, которые необходимо отсекать. Анализируя характер искажений можно выбрать способ их подавления. Часто бывает достаточно применить сетевой фильтр для того, чтобы избавиться от типичных помех, влияющих на работу устройств.
Типовые часто задаваемые вопросы от читателей
Как найти и устранить источник помех в электрической цепи, приводящий к невозможности использовать powerline?
Чтобы вычислить причину плохого сигнала, вам необходимо проанализировать работу powerline адаптера в другой линии или проверить уже подключенные устройства. Для начала проверьте уровень сигнала в сети роутера, возможно ресурсов вашего маршрутизатора недостаточно для перераспределения сети интернет между таким количеством пользователей. Если предоставляемого лимита достаточно для всех комнат и приемников в них, проверьте работу линий, по которым осуществляется передача данных powerline адаптерами.
Следующий вопрос – тип линии, к которой подключен powerline адаптер. Производитель не рекомендует использовать для этого удлинители, отдавая предпочтение стационарной проводке. Но, для проверки существующих линий рекомендую вам временно использовать удлинитель, если сигнал улучшиться, вполне вероятно, что причина в проводке. Если нет, проверьте бытовое электрооборудование, выступающее наиболее мощным источником электромагнитных помех.
К таковым относятся: кондиционеры, стиральные машины, холодильники, зарядные устройства для мобильных телефонов, блоки питания электроприборов.
По возможности powerline адаптер следует перенести как можно дальше от таких приборов, дабы они не вносили свои коррективы в качество передаваемого сигнала. Если такой возможности нет, подключите источники помех к электрической цепи через «сетевой фильтр», который поможет снизить вносимые искажения.
Еще один момент, на который следует обратить внимание – допустимое расстояние между powerline адаптерами. Оно де должно превышать установленную норму, иначе никакие ухищрения не помогут вам добиться должного качества сигнала.
Измерение напряжения кондуктивных помех импульсных преобразователей
Кондуктивные помехи на проводах питающей сети
Кондуктивные помехи можно разделить на две составляющие: дифференциальные и синфазные. Входной ток импульсного регулятора, имеющий форму близкую к треугольной, при идеально сбалансированных линиях питания порождает только дифференциальные помехи. Однако из-за несимметричных линий питания и паразитных емкостей дифференциальные помехи могут проникнуть в земляной провод по паразитным емкостям и вызвать синфазные помехи.
Рис. 1. Действие синфазных (CM) и дифференциальных помех (DM)
Схематично действие синфазных (CM) и дифференциальных помех (DM) показано на рис. 1. Происхождение дифференциальных помех разъяснять не требуется, а вот о синфазных помехах скажем несколько слов. Причиной их возникновения обычно служат паразитные емкости, через которые происходит утечка тока. Пример возникновения синфазных помех показан на рис. 2.
Рис. 2. Механизм возникновения синфазных помех
Как видно из рис. 2, паразитные помехи создаются из-за наличия межобмоточных паразитных емкостей и паразитных емкостей. Экранирующая обмотка между первичной и вторичной обмотками трансформатора позволяет существенно уменьшить межобмоточные паразитные емкости. Экранирующую обмотку необходимо подключить к фазе входного напряжения, а не к корпусу прибора. На рис. 2 можно также видеть и дифференциальные помехи – входной и выходной шум. Дифференциальные помехи передаются через трансформатор, как и полезный сигнал.
На рис. 3 показана в общем виде схема линии питания первичной стороны преобразователя с ЭМП-фильтрами. В большинстве случаев гораздо удобнее использовать покупные ЭМП-фильтры, благо их великое множество на отечественном рынке и подобрать требуемый для конкретного проекта не составит труда. При выборе фильтров следует обязательно уточнить, есть ли в них разрядное сопротивление. Чаще всего такое сопротивление отсутствует, и тогда необходимо ввести в схему дискретный резистор, иначе после отключения разъема от сети на выводах вилки может оставаться высокое напряжение.
Рис. 3. Схема линии питания первичной стороны с ЭМП-фильтрами
Особенности измерения кондуктивных помех
Для того чтобы выполнить требования стандартов электромагнитной совместимости (ЭМС) требуется приложить немало усилий. И хотя основные правила обеспечения ЭМС известны, при проведении сертификационных испытаний нередко можно столкнуться с неприятным сюрпризом, когда изделие не соответствует требованиям стандартов.
Основная проблема заключается в том, что заранее нельзя рассчитать или смоделировать уровень помех, а испытания на ЭМС макетных образцов и прототипов нецелесообразны, т. к. они конструктивно отличаются от готового изделия. Таким образом, единственный способ удостовериться в соответствии изделия требованиям стандартов заключается в предварительных испытаниях готового изделия.
Рассмотрим испытания на соответствие нормам по кондуктивным помехам в проводах питающей сети. Эти помехи измеряются в диапазонах частот 9 кГц…30 МГц или 150 кГц…30 МГц. Общая схема испытаний приведена на рис. 4. Устройство LISN (Line Impedance Stabilization Network) на рис. 4 представляет собой схему стабилизации полного сопротивления. Иногда вместо LISN встречается термин AMN (Artificial Mains Network) – эти два термина эквивалентны [1].
Рис. 4. Общая схема измерений кондуктивных помех на проводах питающей сети
Основная цель LISN/AMN заключается в том, чтобы исключить влияние на результаты измерения нестабильности полного сопротивления сети и помех с ее стороны. Однако следует иметь в виду, что если приходится работать с «грязной», зашумленной сетью, необходимо использовать сетевой ЭМП-фильтр. При использовании LISN/AMN и ЭМП-фильтра можно быть уверенным, что измеряются помехи, создаваемые испытуемым устройством, а не случайные помехи сети. Значение полного сопротивления LISN/AMN в зависимости от частоты указаны в [1]. Другие примеры сетей LISN/AMN см. в [2].
Предполагается, что кондуктивные помехи свыше 30 МГц значительно ослабляются из-за поверхностного эффекта, а также за счет паразитных индуктивностей рассеяния проводов, и этими шумами можно пренебречь. Помехи свыше 30 МГц представляют собой радиопомехи и также нормируются стандартами. В статье рассматриваются испытания, в процессе которых измеряются только кондуктивные помехи. Упрощенная структурная схема измерения кондуктивных помех показана на рис. 5.
Рис. 5. Упрощенная структурная схема измерения кондуктивных помех на проводах питающей сети
Практический пример измерения кондуктивных помех
Рассмотрим процесс измерения кондуктивных помех на примере DC/DC-преобразователя. На рис. 6 показан типовой входной ток импульсного DC/DC-регулятора с частотой следования импульсов 2 МГц. Входной ток с частотой следования импульсов импульсного регулятора схож с током, который протекает через накопительную индуктивность регулятора. Переменная составляющая входного тока величиной 260 мА в рассматриваемом примере определяет помехи в дифференциальном режиме. Ее необходимо минимизировать с помощью входного фильтра. Из-за паразитных эффектов линий питания и компонентов входной цепи при нарастании и спаде входного тока возникают высокочастотные колебания в диапазоне 1 МГц.
Рис. 6. Входной ток импульсного преобразователя
При протекании входного тока через эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) входного конденсатора и импедансы линий питания импульсного регулятора возникает падение напряжения. Это нежелательная переменная составляющая на входном конденсаторе импульсного регулятора. Во‑первых, из-за нее возникает нагрев конденсатора, что сокращает срок его службы; во‑вторых, это пульсирующее напряжение порождает помехи.
Осциллограмма напряжения на конденсаторе показана на рис. 7 [3]. В этом примере используется электролитический конденсатор с неизвестным, но достаточно высоким ESR, в результате чего возникает нежелательная переменная составляющая с размахом около 2,8 В. Из-за паразитных эффектов возникают также ВЧ-колебания. В данном случае частота этих колебаний составляет 71 МГц.
Рис. 7. Осциллограмма напряжения на входном конденсаторе
На рис. 8 показана LISN-схема для цепи постоянного тока, соответствующая требованиям стандарта CISPR 25. Нормы и методы измерений CISPR 25, которые определяют защиту радиоприемных устройств, размещенных на подвижных средствах, могут применяться для тестирования ЭМС на этапе разработки импульсных DC/DC-регуляторов. Назначение схемы стабилизации полного сопротивления (импеданса) линии состоит в устранении наводки от напряжения помех как чисто переменной величины VDiff. Оно измеряется с помощью внутреннего сопротивления 1 кОм. Собственный НЧ-фильтр схемы стабилизации импеданса предотвращает возникновение помехи на другом электрическом оборудовании, подключенном к источнику питания. Источник напряжения VSupp соединен с входными выводами этой схемы. В случае использования импульсного регулятора на испытуемый образец тоже подается напряжение VDC/DC. На рис. 9 представлен результат измерения пикового значения напряжения помехи с помощью анализатора спектра.
Рис. 8. Схема LISN для цепи постоянного тока
Рис. 9. Результат измерения пикового значения напряжения помехи с помощью анализатора спектра при полной нагрузке
Как и испытуемый образец, понижающий DC/DC-преобразователь тестировался без входного фильтра на коммутационной частоте 2 МГц при входном напряжении 10 В и входном эффективном токе 0,7 А. Напряжение помехи определяется в разных частотных диапазонах в зависимости от метода стандартизации. В рассматриваемом случае измерение проводилось в соответствии с нормами CISPR 25 при начальной частоте 150 кГц и конечной 108 МГц. На осциллограмме хорошо видно колебание с частотой равной рабочей частоте преобразователя. Амплитуда гармонических составляющих падает по мере увеличения частоты в диапазоне сотен МГц. Максимальная амплитуда этого колебания составляет 128 дБмкВ. Уровень помехи VDiff, как правило, определяется с помощью следующего выражения:
После преобразования уравнения (1) получаем приблизительный результат измерения напряжения помехи VRipple с помощью формулы (2):
Таким образом, напряжение помехи VRipple равно 2,6 В, что примерно соответствует размаху напряжения ранее измеренного напряжения на входном конденсаторе (рис. 7). Очевидно, что для подавления этой помехи требуется входной фильтр.
Международный стандарт CISPR 24 Class 1 определяет предельную величину амплитуды 66 дБмкВ для узкополосной помехи на частоте 2,0 МГц. Однако предельные значения согласно CISPR 25 и другим стандартам неприменимы для измерений на этапе проектирования, поскольку измерение дифференциальной помехи не установлено нормами ЭМС. Их можно использовать для грубой оценки излучаемых помех в источниках питания. Максимальная амплитуда паразитного излучения, как правило, определяется в наихудшем случае. Таким образом, измерения характеристик импульсных регуляторов выполняются при полной нагрузке и минимальном входном напряжении. На рис. 10 представлен результат измерения того же испытуемого образца с током нагрузки всего 50 мА.
Рис. 10. Результат измерения пикового значения напряжения помехи с помощью анализатора спектра при малой нагрузке
Из рис. 10 можно определить амплитуду паразитных излучений при малой нагрузке в ВЧ-диапазоне. В рассматриваемом случае максимальная амплитуда колебания составляет 112 дБмкВ, что всего на 16 дБ ниже, чем при полной нагрузке.
Заметим, что для измерения помех не годится стандартный анализатор спектра – он отражает неправильный результат. Стандартный анализатор спектра покажет пиковые значения, в то время как нормируются квазипиковые и средние значения. Следовательно, необходимо использовать либо специальный анализатор ЭМС, либо передавать данные в компьютер и с помощью ПО обрабатывать их.
Для приблизительной оценки можно удовольствоваться упрощенными схемами детекторов. На рис. 11 представлена базовая схема детектора средних значений. В нем усиленное напряжение сигнала промежуточной частоты VIF сначала выпрямляется диодом, который заряжает накопительный конденсатор CS до величины огибающей. Резистор RD используется при последующем разряде этого конденсатора. Затем напряжение огибающей сглаживается с помощью НЧ-фильтра из RM и CM, после чего среднепиковое значение VM поступает на конденсатор CM. Такой режим отображения выбирается для того, чтобы определить модулированные несущие частоты, которые применяются в работе импульсных регуляторов.
Рис. 11. Схема среднепикового детектора
В случае применения квазипикового детектора, схожего со среднепиковым детектором, заряжается накопительный конденсатор CS. На рис. 12 показана базовая схема квазипикового детектора.
Напряжение сигнала промежуточной частоты сначала выпрямляется с помощью диода. Накопительный конденсатор CS заряжается при постоянной времени RLCS через нагрузочный резистор RL. Затем разряжается накопительный конденсатор CS с постоянной времени RDCS. Анализатор спектра (прибор М на рис. 9) отображает квазипиковые значения импульсов заряда и разряда накопительного конденсатора.
Рис. 12. Схема квазипикового детектора
Выводы
На представленных в этой статье примерах мы убедились в необходимости проведения испытаний импульсных преобразователей на ЭМС еще на этапе разработки. По полученным осциллограммам можно заранее оценить уровень электромагнитных помех на входе импульсного регулятора. Однако определяющими по-прежнему остаются измерения напряжения помехи с помощью анализатора спектра и схемы стабилизации импеданса линии. Если на этапе проектирования импульсного регулятора уже учитывается наличие входного фильтра, его влияние можно проверить с помощью анализатора спектра. Применяя этот метод, разработчик получает возможность установить уровни нежелательных помех в импульсном регуляторе. Селективное использование фильтрующих элементов позволяет приложению успешно пройти финальный тест на электромагнитную совместимость.