Анализ кондуктивной помехоэмиссии электронных приборов

Увеличение сложности оборудования и плотности монтажа при уменьшении его габаритов определяет возрастание чувствительности технических средств к электромагнитным помехам. В то же время широкое распространение радиотехнических средств в бытовой, производственной и хозяйственной сферах, ведет к непрерывному ухудшению электромагнитной обстановки. В результате воздействия электромагнитных помех возможно нарушение нормальной работы электрических и электронных приборов за счет эмиссии, передаваемой по воздуху (излучаемой) или по сети переменного тока (кондуктивной). Нарушения функционирования оборудования, могут причинить вред здоровью людей, имуществу физических и юридических лиц, окружающей природной среде[1].

Одной из важнейших задач электроэнергетики является обеспечение качества электрической энергии. Современная законодательная база (Федеральные законы «Об электроэнергетике», «О техническом регулировании») требует от организаций энергоснабжения поставки электроэнергии надлежащего качества, серьезные требования предъявляются и к потребителям электроэнергии. К нарушителям предусмотрены меры воздействия в соответствии с гражданским и уголовным законодательством.

После вступления России во Всемирную торговую организацию для обеспечения возможности производства конкурентоспособных отечественных радиотехнических и электронных изделий, соответствующих современным требованиям безопасности и электромагнитной совместимости (ЭМС), особое значение приобретает внедрение новых стандартов в области ЭМС и со- блюдение требований этих стандартов при разработке, производстве и испытаниях электротехнических средств.

В настоящее время, в регионах России расширяется сеть аккредитованных испытательных лабораторий электротехнических средств по требованиям электромагнитной совместимости и испытательных лабораторий по качеству электрической энергии. Введено подтверждение соответствия требованиям ЭМС при обязательной сертификации электротехнических средств различных видов и назначений в ряде систем сертификации. Проведение полного цикла испытаний на совместимость с помощью аккредитованных лабораторий, как правило, требует значительных временных затрат и в случае отрицательного результата необходимо повторное комплексное тестирование. Поэтому для увеличения вероятности положительного результата проверки на соответствие с первой попытки, имеет смысл проводить предварительный анализ на ЭМС с помощью комплекса тестового оборудования, соответствующего требованиям CISPR.

В настоящее время в России основными стандартами, определяющими нормы эмиссии кон-дуктивных электромагнитных помех, являются ГОСТ Р51318.22–2006, ГОСТ Р 51318.14.1–2006, ГОСТ Р 51318.15–99 и др. Для оборудования класса Б согласно ГОСТ Р 51318.22–2006, к которому относится большинство бытовых электроприборов, установлены следующие нормы напряжения индустриальных радиопомех (ИРП) на сетевых зажимах (см. таблицу).

Нормы помехоэмиссии для портов электропитания переменного тока

Полоса частот, МГц	Напряжение, дБ (мкВ)
	Квазипиковое значение	Среднее значение
0,15–0,5	66–56	56–46
0,5–5	56	46
5–30	60	50

Среднее значение – постоянная составляющая сигнала за период. Детектор средних значений отслеживает огибающую сигнала промежуточной частоты. Он пропускает сигнал через фильтр с полосой, гораздо уже фильтра промежуточной частоты анализатора. Высокочастотные составляющие сигнала, в том числе шум, при использовании детектора средних значений отфильтровываются.

Квазипиковый детектор взвешивает видео- и радиоимпульсы в зависимости от частоты их повторения, что является способом оценки степени сосредоточенности помех. Он имитирует инерционные свойства человеческого уха – быстрое нарастание и медленный спад амплитуды сигнала. По мере возрастания частоты повторения импульсных помех напряжение на выходе ква-зипикового детектора начинает возрастать. Высокоамплитудные сигналы с низкой частотой повторения могут порождать такое же напряжение на выходе квазипикового детектора, что и сигналы малой амплитуды с высокой частотой повторения [2].

Измерительная площадка должна позволять отличать электромагнитные помехи, создаваемые оборудованием, от посторонних помех. Это обуславливает необходимость применения заземленного экрана и эквивалента сети.

Эквивалент сети – это электротехническое приспособление, которое используется как образцовая сеть низкого напряжения при измерениях и тестах на электромагнитную совместимость.

Эквивалент сети решает следующие задачи:

• 1)    питание проверяемого устройства сетевым напряжением;

• 2)    фильтрация высокочастотных составляющих сетевого напряжения;

• 3)    предоставление проверяемому устройству стандартного импеданса со стороны сети;

• 4)    соединение проверяемого устройства и измерительного прибора;

• 5)    защита сети от воздействия нежелательной кондуктивной эмиссии проверяемого устройства.

Конфигурация и порядок включения оборудования, типы и длины соединительных кабелей должны соответствовать установленным в технических документах на оборудование.

а)

б)

Основные характеристики эквивалента сети

• 1.    Пол ос а ра б очи х ч а с тот : от 9 к Г ц до 30 М Гц .

• 2.    М ак с и м аль ны й раб очий ток : 1 6 А .

• 3.    М од у ль п олн о го и мпедан с а : 50 мкГн + 5 Ом || 50 Ом.

Основные характеристики тестового приемника

• 1.    Полоса рабочих частот: о т 9 к Г ц до 30 МГ ц .

• 2.    Погреш н ость п о а мп л и ту д е: 0,5 дБ.

• 3.    Точк а к омп рес с и и п о у ров н ю 1 дБ : +5 дБм.

• 4.    С ре дн ий у ров е н ь с обс т в е н н ого ш у ма ( DANL ) с п ре д у с и ли телем: менее –152 дБм (приведено к RBW 1 Гц).

• 5.    П о л о сы р аз р ешения : о т 1 0 Гц до 1 0 М Г ц (по ур ов ню –3 дБ), 200 Гц, 9 кГц, 120 кГц (по уровню –6 дБ), 1 МГц (импульсн.).

В к а чес тв е п ри мера н а у к а за н н ом к омп лек те об о ру д ов а н и я производилось тестирование об р а з ц а д ра й в е р а д ля п и тан и я с в е тод и од н ых и злу ча те ле й И Т С К -17507 производства ЗАО НПП «Южуралэлектроника».

С хе ма и зме ри те л ьн ой у с та н ов к и п ре дс та в ле н а н а р и с . 2.

Рис. 2. Схема измерений кондуктивных ИРП

В рез у ль та те и зме ре н и й к он д у к ти вн ой помехоэмиссии на входных клеммах драйвера пита н и я с в е тодиодн ых и злу ча те л е й И Т СК -17507 были получены следующие результаты (рис. 3).

В диапазоне 0,15– 1 , 5 МГц наблюдалось превышение норм установленных Г ОС Т Р 51318. 1 5 на 10–15 дБ (рис. 3, а ) . Выяв ле н и е д а н н ой проб л емы н а э та п е проектировки позволило принять меры п о обе с п е ч е н и ю со отв е тс тв и я д ра й в е ров ИТ С К -17507 требованиям государственных стандартов (рис. 3, б ) б е з дополн и тельных финансовых и временных затрат, неизб е жн ы х п ри тес т и р овани и н а ЭМС в а кк ре ди тов а н н ых лаб ора тори ях.

а)

б)

Рис. 3. Результаты измерения кондуктивной помехоэмиссии: а – до коррекции, б – после проведения мероприятий по коррекции кондуктивной эмиссии