浅谈家用电器产品的抗干扰问题及解决措施

关键词：电动工具

GB 434 3.2-199 9《电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第2部分:抗扰度》该标准于2000年4月1日起实施[1]。本标准适用于家用和类似用途电器、类似器具、电动玩具以及电动工具的电磁抗扰度。评价电磁抗扰度 (EMS) 性能的检验项目有: (1) 静电放电抗扰度; (2) 辐射电磁场 (80MHz~1000MHz) ; (3) 电快速瞬变/脉冲群抗扰度; (4) 浪涌 (雷击) 抗扰度; (5) 注入电流 (150kHz~230MHz) 抗扰度; (6) 电压暂降和短时中断抗扰度。在以上项目中, 根据我们的经验, 容易出现不合格项的有静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度三项。鉴于这些经常在检验中出现不合格项的检验项目, 我们着重对其进行分析讨论。

1 针对标准要求提出的抑制干扰的措施

1.1 静电放电 (ESD) 抗干扰

静电干扰来源于人体放电、设备、器件的电荷积累放电等。标准规定, 凡样品中人体可以接触到的地方都要进行静电放电试验, 可见家用电器的结构对抗静电能力有着重要作用。家用电器一般都置身于金属外壳内, 金属外壳作为ESD电流的通道, 引导ESD电流在内部电路的周围, 此时外壳中的孔和缝隙对电流都能起到高阻抗的壁垒作用, 为了使其最小, 所有的金属板必须搭接在一起, 并至少在两点上提供低阻抗连接。

家用电器抗静电干扰设计在于良好的接地和结构设计。接地的作用有两个:安全地 (为有损害的电路提供一个同路) , 参考地 (为从外部进入到系统的信号提供一个参考) 。地线干扰按照产生的机理可分为地环路干扰和公共阻抗干扰。地环路干扰是由地线和电缆组成的环路电流产生的。通常减小地环路干扰的有效途径有:将一端的设备浮地、使用变压器实现设备之间的连接、使用光电隔离器、使用公模扼流圈等;公共阻抗干扰顾名思义, 是由于两个电路共用一段地线, 地线本身又具有阻抗而产生的。减小共用阻抗干扰的途径有两个:一是减小公共地线部分的阻抗, 这样公共地线上的电压也随之减小, 从而控制公共阻抗耦合;二是通过恰当的接地方式, 避免容易相互干扰的电路共用地线, 一般要避免强电于弱电电路共用地线, 避免数字与模拟电路共用地线。

1.2 电快速瞬变脉冲群抗干扰

当操作开关、继电器、接触器动作时会在其母线上产生多个瞬态脉冲族, 称为群脉冲干扰。快速瞬变群脉冲一般不会对器件和系统造成破坏, 但对于家用电器中的微处理器可以造成很大的影响。当这些高频的尖脉冲出现在地址总线、数据总线或逻辑门电路上时, 会使微处理器和逻辑电路产生时序错误, 造成微处理器程序混乱、死机等等。因此, 抗尖脉冲干扰是带有微处理器家用电器的EMC设计的重要环节。这里我们考虑使用滤波器, 滤波器的设计既可以考虑使用电抗元件, 也可以考虑使用吸收组件来实现。前者将不需要的干扰信号反射回去, 后者将不需要的干扰信号吸收掉。这里我们综合考虑。

图1中:L1和L2分别为差模扼流线圈和共模扼流线圈, 两者只是绕向不同而已, 由于两个扼流圈中骚扰电流方向不同, 导线上的骚扰电压互相抵消, 从而降低了骚扰。L1、C1、C2对串接在电路中的高频噪声有很大的阻抗, 可以抑制差模噪声电流;L2、C2、C4对出现在电源线上的共模噪声电流有很强阻抗, 可以抑制共模噪声电流;图中有一个运算放大器, 他的作用是用来调滤波电路的输入阻抗, 降低衰减作用。对于由L1、C1、C2组成的滤波器其传递函数为:A (S) =1/ (S2C+SRC+1) , 其中R为线圈直流电阻, 该电路的幅频特性为:A (W) =-10㏒[ (WRC) 2+ (1-W2LC) 2]。铁氧体吸收型滤波器是目前应用发展很快的一种低通滤波器。它与常规的L滤波器相比具有更好的高滤波特性, 用它来代替电路中的电感, 在阻带内吸收噪声的能量转化为热损耗, 从而起到滤波作用, 滤波效果会更好。

1.3 浪涌 (雷击) 抗干扰

浪涌是指电源电压和电流的变动, 负载开关的闭合、自然界的雷击都可能引起浪涌。其危害较大, 可以引起振荡甚至烧坏整个系统。家用电器一般不会直接受到雷电的干扰, 大多是通过传导线路中的感应电流或电压引起的骚扰。良好的接地是解决这一干扰的有效手段。在交流系统中, 防止浪涌干扰的常用器件有:气体放电管、金属氧化物压敏电阻 (MOVS) 和硅瞬变吸收二级管 (TVS) 。如图2所示。

是以单独电路形式被应用到被保护电路中, 因为每个元器件有其各自不同的特性, 并且具有不同的性能:放电能力;响应特性;灭弧性能;限压精度。根据不同的应用场合以及设

备对浪涌电压保护的要求, 可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统;在直流系统中, R、C、D组合浪涌吸收器比较适用于直流电路, 可根据电路的特性对器件进行不同的组合, 如图3 (a) 适用于高电平直流控制系统, 而图3 (b) 中采用齐纳稳压管或双向二极管, 适用于正反向需要保护的电路。

2 结语

以上是针对在家电产品在质量监督抽查时发现的关于电磁兼容方面的不合格问题提出的整改措施和经验。电磁兼容性是衡量家用电器产品质量的一个重要指标。通过以上方式对电器产品的电路进行优化设计, 并针对具体产品, 选择合理的电气参数就可以改善其抗干扰性能, 提高产品的合格率。

摘要：随着电子技术的发展, 人们生活中使用的电子电器产品越来越多, 各种各样的家用电器产品层出不穷, 结构也日趋复杂。这些运行着的家用电器产品一方面产生一些有用或无用的电磁能量, 这些能量通过传导、辐射的途径对其他设备产生一定的干扰, 影响其他设备的正常工作;另一方面, 这些家用电器产品又受到其他电器设备产生的电磁能量的干扰。所以这些家用电器产品既是电磁干扰的发射体, 又是电磁干扰的接收体。本文着重探讨家用电器产品的抗干扰问题。

关键词：家用电器,抗干扰,解决措施