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电源噪声

  电源噪声
  电源噪声是电磁干扰的一种,其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz,最高可达150MHz。电源噪声,特别是瞬态噪声干扰,其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强,对微机和数字电路易产生严重干扰。
  目录
  1分类
  2常见的电源噪声及解决方案
  1分类
  根据传播方向的不同,分为两类:
  1.从电源进线引入的外界干扰;
  2.由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。
  从形成特点看,噪声干扰分为串模干扰和共模干扰两种:
  1.串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声;
  2.共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。
  2常见的电源噪声及解决方案
  1.电压的变化范围过大
  电网供电不足,供电部门采取降压供电,或地处偏远地带,损耗过多,导致 电压偏低。电网用电太少,导致电压偏高电压低负载不能正常工作,电压太高, 负载使用寿命缩短,或将负载烧毁。
  2.波形失真(或称谐波Waveform Distortion)
  普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。电网谐波产生的原因是整流 器、UPS 电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器 等电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源本身自身产生。 谐波对公用电网的危害主要包括:
  1)使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低了发电、输变电设备的 效率,大量的3 次谐波流过中性线时,会引起线路过热甚至发生火灾;
  2)影响各种电气设备的正常工作,除了引起附加损耗外,还可使电机产生 机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热,使电容器、电缆等设备过热、 绝缘老化、寿命缩短,以致损坏;
  3)会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,使前述 的危害大大增加,甚至引起严重事故;
  4)会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确;
  5)会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,重者导 致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
  3.突波(或称电涌Power Surges)
  指在瞬间内(数毫秒间)输出电压有效值高于额定值110%,持续时间达一 个或数个周期。是破坏精密电子设备的主要元凶。除受到雷击产生外另外主要是 由于在电网上连接的大型电气设备关机开机时,电网因突然卸载而产生的高压。 电涌的危害:计算机技术发展至今,多层、超规模的集层芯片,电路密集,趋向是集成度 更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前,一平方厘米的计算机芯片有2,000 个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000 个。从而增加了计算机受电涌损坏的 概率。由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超 出计算机能承受的水平时,计算机将出现数据乱码,芯片被损坏,部件提前老化, 这些症状包括:出乎预料的数据错误,接收/输送数据的失败,丢失文档,工作 失常,经常需要维修,原因不明的故障和硬件问题等等。雷电电涌远远超出了计 算机和其它电气设备所能承受的水平,绝大多数情况下,造成计算机和其它电器 设备的当即毁坏,或数据的永远丢失。即使是一个20 马力的小型感应式发动机 的启动或关闭也会产生3,000-5,000 伏的电涌,使和它共用同一配电箱的计算机 在每一次电涌中都会受到损坏或干扰,这种电涌的次数非常频繁。
  4.尖波(或高压尖脉冲Spikes)
  指峰值达6000V,持续时间从万分之一秒至二分之一周期(10ms)的电压。 这主要是由于雷击、电弧入电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。 危害:
  在炼钢厂、轧钢厂或者大量使用晶闸管设备、电火花设备、电力机车等地方, 这种尖峰干扰为害尤厉。其幅度大的可达数百伏甚至上千伏,而脉宽一般为μS 数量级。雷电也常以尖峰脉冲方式入侵。尖峰脉冲幅度很大时,会破坏工控机开 关电源输入滤波器、整流器甚至主振管。再加之其频谱很宽,也会窜入计算机造 成干扰。
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