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UPS的電磁兼容符合性設計  Post By：2009/1/8 17:19:59 [顯示全部帖子]
根據多年來人們對電磁兼容的研究和實踐的經驗表明，假定在產品開發階段解決電磁兼容問題的費用為1，則在型號研制階段解決需要的費用可能為10，到批量生產時解決需要的費用可能達100，到現場安裝時解決需要的費用可能上千倍或者無法解決。因此，UPS不間斷電源電磁兼容的問題必須在產品的開發階段解決。 闡述達到相關標準要求的設計方法。
1、UPS的抗干擾設計
UPS的抗干擾主要體現在控制電路的抗擾性，從電路的性質可分為模擬電路的抗干擾和數字電路的抗干擾兩個方面。良好的抗擾性是保證UPS正常運行的條件，因此，在UPS的控制回路的設計初期就必須將控制電路的抗擾性考慮進去，否則，遇到外界騷擾時整套的控制方案將可能全部推翻。
A、UPS不間斷電源模擬電路的抗干擾：
對于開環的模擬控制，一般針對可能出現干擾的部位適當加入一定的RC電路將騷擾消除；對于閉環的模擬控制，除了采用RC外，還必須對閉環的放大倍數的頻率特性進行適當的調整，確保干擾信號加入時不會對環路產生惡果。
對于功率部分的電路，減短所有的連線、加入假負載、減小功率驅動的回路等都可以有效增強功率電路的抗干擾能力。
B、數字電路的抗干擾：
對于數字控制電路，其抗擾性對UPS的可靠性十分重要，因為目前幾乎所有的UPS控制都有采用到數字控制的單片機，抗擾性差的系統將可能導致UPS的停機或損壞。
數字電路電源的有效濾波是數字電路不受干擾的基本保證；所有的I/O口應有適當的RC處理；控制電路應盡量遠離功率部分；適當的電磁屏蔽措施；良好的PCB布局設計等都可以有效避免數字系統受到外界干擾。
應明確指出的是，對于UPS閉環的穩壓、同步控制，控制模型的抗干擾性和軟件濾波處理方法在系統建模時就必須有充分合理的考慮，并在系統調試時做完整實驗。
2、整機輻射干擾的抑制
對于UPS的輻射干擾，主要有兩種方法：輻射源的強度抑制和輻射途徑的處理。
A、輻射源的抑制：在UPS中，輻射源的輻射強度抑制方法基本同傳導的處理相同，因為干擾源本身即有傳導騷擾又有輻射騷擾；另外，對于輻射騷擾，對輻射源采取適當的屏蔽措施將可十分有效地降低輻射干擾的電平和能量。
B、輻射途徑的處理:整機外殼的等電位設計：根據電磁場原理，一個接地良好理想密閉的金屬六面殼體的內外電磁場不存在相互干擾，因此UPS的外殼一般應作成金屬的，且各個面之間應良好連接，保證為一個等電勢體，這樣即可十分有效減弱UPS對外的輻射干擾。一般對于電磁兼容要求嚴格的場合，UPS的殼體不宜采用塑料制作。
進出UPS殼體連線的處理：由于UPS必須有輸入、輸出電源端子、電池擴展端子等連線進出UPS的外殼，因此這些線的防騷擾處理將十分重要，直接影響到測試的結果能否符合標準要求。一般在這些線上適當地加些高頻磁環和高頻電容就會有很好的效果。
3、輸入、輸出傳導干擾的抑制
針對傳導騷擾，可以從三個方面來考慮：干擾源、傳導途徑和直接的騷擾抑制。
A、干擾源的消除和降低：在UPS中有整流的AC/DC變換，有SPWM逆變的DC/AC逆變器，有PFC的高頻變換電路，有DC/DC變換的回路，這些都是UPS內重要的騷擾源，尤其是其中的變壓器、電感、高頻電流回路，因此，合理地設計相應變壓器和電感的參數、加工工藝和在整機中的布局將可能大幅度降低它們的騷擾強度，合理地設計高頻電流的PCB、布線也可以改善UPS的騷擾；對于功率變換器中的驅動電路，可以在不影響效率和內阻的情況下加大驅動電阻，增加開關電源的上升、下降沿時間，從而減少電壓、電流的高頻諧波含量。
B、傳導途徑的抑制：由于所有的傳導干擾只有通過適當的空間和導體途徑才可能作用到UPS的輸入、輸出電源端子，因此，盡量減少傳遞的途徑也是減低UPS騷擾的有效方法。例如，將所有的干擾源安裝在離輸入、輸出端子較遠的位置，輸入、輸出的電源線不從干擾源附近走線，在干擾源的進出位置加強抑制處理，通過屏蔽手段將干擾源和其它部分進行空間隔離，電源的輸入、輸出等分別在整機的相對較遠位置等。
C、UPS不間斷電源直接的騷擾抑制：對于采用上述方法后仍然無法符合標準要求的情況，直接在輸入、輸出回路采用相應的EMI濾波器件，如電感、高頻電容、專用濾波器等將可以再次有效壓低UPS整機對外的傳導干擾，實踐表明，只要適當加大濾波器的相關參數和衰減的DB值，一般都可以將UPS的傳導騷擾壓低到標準的限值以內。當然，濾波器的安裝必須越靠近輸入、輸出電源端子越好，因為即使是多幾厘米長的接線也會增大干擾，插座式的濾波器將是最為理想的選擇。另外，在濾波器中的電容或外加的EMI濾波電容最好是無感的，以增強濾波效果。
相關鏈接:10招用盡不間斷電源的潛能
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