Источники и пути распространения помех

Тема 2.9 Средства обеспечения электромагнитной совместимости устройств электропитания и радиоэлектронной аппаратуры

Дополнительный материал к лекции 26 для самостоятельной работы

Основные способы ослабления электромагнитных помех

Измерение уровня электромагнитных помех

Источники и пути распространения помех

Тема 2.9 Средства обеспечения электромагнитной совместимости устройств электропитания и радиоэлектронной аппаратуры

План (логика) изложения материала

Лекция 26

Экспресс - проверка знаний пройденного материала:

1 Нарисуйте структурную схему резервного ИБЭ.

2 Нарисуйте структурную схему интерактивного ИБЭ.

3 Нарисуйте структурную схему непрерывного ИБЭ.

4 Нарисуйте обобщенную структурную схему импульсного источника

электропитания

5 Напишите ключевые слова к теме лекции 25.

После изучения лекции 26 студент должен знать: классификацию и пути распространения помех, знать какие средства измерения нужны для их измерения, а также методы борьбы с помехами.

Уметь: определить уровень помех, а также уметь применять устройства для защиты от помех.

При работе источников электропитания импульсного типа возникают электромагнитные помехи (ЭМП). Под электромагнитной помехой понимают нежелательное воздействие электромагнитной энергии, которая может ухудшить показатели качества функционирования радиоэлектронных средств (РЭС).

Вопросы связанные с изучением характера и источников ЭМП, путей их распространения и влияние на работу электронной аппаратуры, относятся к проблеме обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств.

По отношению к конкретной радиоэлектронной системы помехи могут быть внутренними, т.е. формироваться внутри данной системы, и внешними.

Согласно ГОСТ 23611-79 вводятся следующие термины. Внутрисистемная радиопомеха- непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами одной радиосистемы.

Межсистемная радиопомеха - непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами разных радиосистем.

ЭПМ, средой распространения которых является пространство,

окружающее данное устройство, называются помехами излучения.

ЭПМ, средой распространения которых являются проводящие электрический ток предмета (провода, силовые кабели, шасси и корпуса приборов, экраны, оплётки, оболочки, шины заземления), а также паразитные цепи, по которым протекает электрический ток, называются помехами проводимости, или кондуктивными помехами.

Источники вторичного электропитания импульсного типа (ИВЭП ИТ), оперируя с крутыми фронтами рабочих импульсов напряжения и тока (частота единицы, десятки килогерц) в коммутируемых силовых цепях, а также в цепях управления, пополнило семейство источников ЭМП. Помехи генерируемые ИВЭП ИТ, характеризуются высоким уровнем 70…120 дБ (в отдельных случаях до 140 дБ), широкий частотный спектр (от 1 кГц до 100 МГц). Таким образом, применяемые ИВЭП ИТ, наряду с уменьшением массы и габаритных размеров, приводят к генерации помех, усугубляя и без того сложную в современных условиях насыщенности радиоэлектронными средствами различных сфер деятельности электромагнитную обстановку.

Основными источниками внутрисистемных помех являются активные элементы силовых каскадов, работающих в ключевом режиме, другие элементы

силовой цепи (трансформаторы, дроссели, конденсаторы, провода и т.д.), цепи управления. Электромагнитные помехи образуются также при импульсном характере нагрузки, при этом цепи и элементы (узлы) источника питания становятся источниками помех.

Межсистемные помехи распространяются в пространстве, и по проводам питающей сети. Аналогично распространяются помехи естественного происхождения.

Основные пути распространения помех следующие: наводки на провода при размещении их в электромагнитном поле помех и последующим её влиянием на другие цепи; связь различных цепей через общее сопротивление- это основной путь распространения помех по цепям электропитания, в том числе больших групп потребителей - внутренее сопротивление сети питания); электрическое и магнитное поле, формируемое при движении электрических зарядов во всех элементах электрических цепей, в том числе и в проводах.

Когда приёмник ЭМП расположен вблизи источника на расстоянии менее λ/2π (λ- длина волны) - ближнее поле - электрическое Е и магнитное Н, составляющих которых рассматривают отдельно. Если источник помех находится в дальнем поле (на расстоянии более λ/ 2π), излучение рассматривается как электромагнитное излучение и характеризуется потоком мощности Р. На рисунке 2.90 показан ИВЭП ИТ как источник ЭМП. ЭМП распространяющие по проводам, характеризуются силой тока в цепи или напряжением на участках (элементах цепи). ИВЭП ИТ как источник ЭМП создает на входных зажимах симметричное напряжение ЭМП (uп.сим) и между каждым из силовых проводов и корпусом источника или землей несимметричные напряжения ЭМП (uп.нс1) и (uп.нс2). Симметричное и несимметричное напряжение приводят к протеканию соотвествующих токов ЭМП. Симметричные токи iп.сим замыкаются через нагрузочное для исчтоника ЭМП сопротивление (в данном случае - сопротивление питающей сети Zс), а несимметричные токи (iп.нс1), (iп. нс2) через сопротивление

заземления ИВЭП ИТ Z_з и паразитные ёмкостные связи С_п.

Рисунок 2.90 - Схема распространения помех

Симметричные токи в двухпроводной системе равны по значению, противофазны и циркулируют по определённой цепи, в связи с чем их

нежелательное воздействие на электронную аппаратуру ослабить легче, чем от несимметричных токов, уровни которых и фазы относительно друг друга в различных проводах, как правило, различны, а цепи их циркуляции четко не

Рисунок 2.91 –Узлы источника вторичного электропитания импульсного типа -

источники помех

определены. Поэтому усилия разработчиков РЭА при проектировании помехоподавляющих средств в основном направленны на изыскание средств подавления несимметричных помех и помех излучения.

Главная причина генерации электромагнитных помех источниками электропитания импульсного типа – это коммутационные процессы в силовых цепях, обусловленные ключевым характером работы активных элементов, определяющим принцип работы ИВЭП ИТ. Образующиеся при этом перепады тока и напряжения приводят к появлению поля радиопомех, а также кондуктивных помех. Другими причинами ЭМП можно считтать высокочастотные колебания, формируемые за счёт энергии, запасённой в паразитных реактивных элементах цепи, образующих резонансные контуры; переходные процессы при включении- отключении ИВЭП от сети;

скачкообразные изменения питающего напряжения и нагрузки; сквозные токи, а также свойства элементной базы при работе в ключевом режиме (например, обратный выброс в диодах при смене полярности выпрямленного напряжения).

Для анализа процессов образования электромагнитных помех в устройстве - генераторе помех выделяют помехообразующие элементы. Рас-

смотрим их на примере ИВЭП ИТ (рисунок 2.91).

Помехообразующими элементами являются: входной выпрямитель VD₁...VD₄ (генерирует, в основном, симметричное напряжение помех с уровнем до 90 дБ резко снижающемся в диапазоне до 1 МГц); конденсатор входного фильтра С₁ (генерирует, в основном, симметричнон напряжение

помех из-за паразитных параметров R_с и L_с при прохождении через

конденсатор переменной составляющей импульса тока силовой цепи; L_с способствует генерации помех на частотах мегагерцевого диапазона; диоды:VD₅ размагничевающей обмотки, VD₈- защитной цепочки, VD₆- выпрямительной (генерируют кондуктивные помехи в силовую и нагрузочную цепи); силовой трансформатор ТV (генерирует помехи излучения, симметричные и несимметричные кондуктивные помехи в силовой и нагрузочной цепях); силовой транзистор VT (генерирует в основном несимметричные и симметричные помехи во входной и выходной через трансформатор - цепях и помехи излучения); система управления СУ

(генерирует в основном помехи излучения низкого уровня); доссель L_др

(генерирует в основном помехи излучения).

Кроме того, все силовые провода, по которым протекают импульсные токи, представляют собой излучающиеся антенны.

Дата добавления: 2014-01-04