UPS抗干擾設(shè)計(jì),UPS不間斷電源抗干擾抑制

來源：存能電氣  日期：2019-08-06 10:12  瀏覽量：次

　　UPS抗干擾設(shè)計(jì)，UPS不間斷電源抗干擾抑制。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益普及和全球信息網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，對(duì)高質(zhì)量供電設(shè)備的需求越來越大，UPS不間斷電源正是為了滿足這種情況而發(fā)展起來的電力電子設(shè)備。UPS在保證不問斷供電的同時(shí)，還能提供穩(wěn)壓、穩(wěn)小頻和波形失真度的高質(zhì)量正弦波電源，目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、郵電通信、銀行證券、電力系統(tǒng)、工業(yè)控制、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面就說說UPS抗干擾設(shè)計(jì)，UPS不間斷電源抗干擾抑制。

　　UPS電源形成干擾的條件

　　(1)承受干擾的客體——受干擾設(shè)備；

　　(2)向外送電磁干擾的干擾源——噪聲源；

　　(3)傳遞電磁干擾的途徑——噪聲耦臺(tái)及輻射。

　　UPS電源抗干擾的基本途徑

　　(1)采用交流穩(wěn)壓器。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大時(shí)，應(yīng)使用交流穩(wěn)壓器。若采用磁飽和式交流穩(wěn)壓器，對(duì)來自電源的噪聲干擾也有很好的抑制作用。

　　(2)電源濾波器。交流電源引線上的濾波器可以抑制輸入端的瞬態(tài)干擾。直流電源的輸出也接入電容濾波器，以使輸出電壓的紋波限制在一定范圍內(nèi)，并能抑制數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的脈沖干擾。

　　(3)在要求供電質(zhì)量很高的特殊情況下，可以采用發(fā)電機(jī)組或逆變器供電，如采用在線式UPS不間斷電源供電。

　　(4)UPS電源變壓器采取屏蔽措施。利用幾毫米厚的高導(dǎo)磁材料(如坡莫合金)將變壓器嚴(yán)密的屏蔽起來，以減小漏磁通的影響。

　　(5)在每塊印刷電路板的電源與地之間并接去耦電容，即5~10uF的電解電容的一個(gè)0.01~0.1uF的電容，這可以消除電源線和地線中的脈沖電流干擾。

　　(6)采用分立式供電。整個(gè)系統(tǒng)不是統(tǒng)一變壓、濾波、穩(wěn)壓后供各單元電路使用，而是變壓后直接送給各單元電路的整流、濾波、穩(wěn)壓。這樣可以有效地消除各單元電路間的電源線、地線間的耦合干擾，又提高了供電質(zhì)量，增大了散熱面積。

　　(7)分類供電方式。把空調(diào)、照明、動(dòng)力設(shè)備分為一類供電方式，把微機(jī)及其外設(shè)分為一類供電方式，以避免強(qiáng)電設(shè)備工作時(shí)對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的干擾。

　　UPS不間斷電源抗干擾抑制

　　1、輸入、輸出傳導(dǎo)干擾的抑制

　　針對(duì)傳導(dǎo)騷擾，可以從三個(gè)方面來考慮：干擾源、傳導(dǎo)途徑和直接的騷擾抑制。

　　a.干擾源的消除和降低

　　在UPS中有整流的AC/DC變換，有SPWM逆變的DC/AC逆變器，有PFC的高頻變換電路，有DC/DC變換的回路，這些都是UPS內(nèi)重要的騷擾源，尤其是其中的變壓器、電感、高頻電流回路，因此，合理地設(shè)計(jì)相應(yīng)變壓器和電感的參數(shù)、加工工藝和在整機(jī)中的布局將可能大幅度降低它們的騷擾強(qiáng)度，合理地設(shè)高頻電流的PCB、布線也可以改善UPS的騷擾；對(duì)于功率變換器中的驅(qū)動(dòng)電路，可以在不影響效率和內(nèi)阻的情況下加大驅(qū)動(dòng)電阻，增加開關(guān)電源的上升、下降沿時(shí)間，從而減少電壓、電流的高頻諧波含量。

　　b.傳導(dǎo)途徑的抑制

　　由于所有的傳導(dǎo)干擾只有通過適當(dāng)?shù)目臻g和導(dǎo)體途徑才可能作用到UPS的輸入、輸出電源端子，因此，盡量減少傳遞的途徑也是減低UPS不間斷電源騷擾的有效方法。例如，將所有的干擾源安裝在離輸入、輸出端子較遠(yuǎn)的位置，輸入、輸出的電源線不從干擾源附近走線，在干擾源的進(jìn)出位置加強(qiáng)抑制處理，通過屏蔽手段將干擾源和其它部分進(jìn)行空間隔離，電源的輸入、輸出等分別在整機(jī)的相對(duì)較遠(yuǎn)位置等。

　　c.直接的騷擾抑制：

　　對(duì)于采用上述方法后仍然無法符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，直接在輸入、輸出回路采用相應(yīng)的EMI濾波器件，如電感、高頻電容、專用濾波器等將可以再次有效壓低UPS整機(jī)對(duì)外的傳導(dǎo)干擾，實(shí)踐表明，只要適當(dāng)加大濾波器的相關(guān)參數(shù)和衰減的DB值，一般都可以將UPS的傳導(dǎo)騷擾壓低到標(biāo)準(zhǔn)的限值以內(nèi)。當(dāng)然，濾波器的安裝必須越靠近輸入、輸出電源端子越好，因?yàn)榧词故嵌鄮桌迕组L(zhǎng)的接線也會(huì)增大干擾，插座式的濾波器將是最為理想的選擇。另外，在濾波器中的電容或外加的EMI濾波電容最好是無感的，以增強(qiáng)濾波效果。

　　2、整機(jī)輻射干擾的抑制

　　對(duì)于UPS的輻射干擾，主要有兩種方法：輻射源的強(qiáng)度抑制和輻射途徑的處理。

　　a.輻射源的抑制：

　　在UPS中，輻射源的輻射強(qiáng)度抑制方法基本同傳導(dǎo)的處理相同，因?yàn)楦蓴_源本身即有傳導(dǎo)騷擾又有輻射騷擾；另外，對(duì)于輻射騷擾，對(duì)輻射源采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧⒖墒钟行У亟档洼椛涓蓴_的電平和能量。

　　b.輻射途徑的處理：

　　整機(jī)外殼的等電位設(shè)計(jì)：根據(jù)電磁場(chǎng)原理，一個(gè)接地良好理想密閉的金屬六面殼體的內(nèi)外電磁場(chǎng)不存在相互干擾，因此UPS的外殼一般應(yīng)作成金屬的，且各個(gè)面之間應(yīng)良好連接，保證為一個(gè)等電勢(shì)體，這樣即可十分有效減弱UPS對(duì)外的輻射干擾。一般對(duì)于電磁兼容要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，UPS的殼體不宜采用塑料制作。

　　c.進(jìn)出UPS殼體連線的處理：

　　由于UPS必須有輸入、輸出電源端子、電池?cái)U(kuò)展端子等連線進(jìn)出UPS的外殼，因此這些線的防騷擾處理將十分重要，直接影響到測(cè)試的結(jié)果能否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。一般在這些線上適當(dāng)?shù)丶有└哳l磁環(huán)和高頻電容就會(huì)有很好的效果。

　　3、UPS的抗干擾設(shè)計(jì)

　　UPS的抗干擾主要體現(xiàn)在控制電路的抗擾性，從電路的性質(zhì)可分為模擬電路的抗干擾和數(shù)字電路的抗干擾兩個(gè)方面。良好的抗擾性是保證UPS正常運(yùn)行的條件，因此，在UPS的控制回路的設(shè)計(jì)初期就必須將控制電路的抗擾性考慮進(jìn)去，否則，遇到外界騷擾時(shí)整套的控制方案將可能全部推翻。

　　a.模擬電路的抗干擾：

　　對(duì)于功率部分的電路，減短所有的連線、加入假負(fù)載、減小功率驅(qū)動(dòng)的回路等都可以有效增強(qiáng)功率電路的抗干擾能力。

　　b.數(shù)字電路的抗干擾：

　　對(duì)于數(shù)字控制電路，其抗擾性對(duì)UPS的可靠性十分重要，因?yàn)槟壳皫缀跛械腢PS控制都有采用到數(shù)字控制的單片機(jī)，抗擾性差的系統(tǒng)將可能導(dǎo)致UPS的停機(jī)或損壞。

　　UPS不間斷電源是強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)交叉的系統(tǒng)，存在著各種各樣的干擾。如果系統(tǒng)沒有足夠強(qiáng)的抗干擾能力，即使總體設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)都合理也不能完全保證系統(tǒng)很好的工作。實(shí)際系統(tǒng)干擾復(fù)雜，需要在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)。只有這樣，才能設(shè)計(jì)更佳的電路。