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.

План ( логика ) изложения материала

Тема 2.9 Средства обеспечения электромагнитной совместимости устройств электропитания и радиоэлектронной аппаратуры

2.9.1 Источники и пути распространения помех

2.9.2 Измерение уровня электромагнитных помех

2.9.3 Основные способы ослабления электромагнитных помех

Дополнительный материал к лекции 26 для самостоятельной работы

Тема 2.9 Средства обеспечения электромагнитной совместимости устройств электропитания и радиоэлектронной аппаратуры

2.9.1 Источники и пути распространения 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.

178

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

179

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

180

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.