根據(jù)GB17743-1999《電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》的規(guī)定,在不同頻率下允許的電磁干擾的準峰值及平均值。
為了說明差模濾波器和共模濾波器對抑制干擾之作用,我們不妨把9kHZ到30MHZ(電子鎮(zhèn)流器EMC測試的頻率范圍)分為低、中、高三個頻段,即9-150 kHZ、150 kHZ-2.0MHZ、2.0—30MHZ三段。當然兩個頻段之間的分界點頻率并不那么嚴格,對不同的鎮(zhèn)流器電路或濾波電路,可能向前或向后有所移動。
1.低頻段9—150 kHZ
主要以差模干擾為主,鎮(zhèn)流器的EMC測試中,加大差模濾波電容Cd值或在相線或中線中串接一個差模電感,均會使干擾幅度降低,說明在這個頻段內(nèi)差模干擾影響是較大的。同時串接共模電感后,干擾幅度也會降低,表明共模干擾也是存在的,而且隨著頻率的增加,共模干擾的影響會愈來愈嚴重。所示的曲線對應(yīng)的電子鎮(zhèn)流器中,如再增加一級共模電感,則整個頻段中的干擾都將大大降低。
2. 中頻段150 kHZ—2.0MHZ
這個頻段同時存在差模干擾與共模干擾,不過以共模干擾為主。電子鎮(zhèn)流器如采用圖3所示的濾波電路,對于各個頻段的干擾都有抑制作用。如未接C1、C2或雖接C1、C2但鎮(zhèn)流器金屬外殼未接大地,即未接到與大地相聯(lián)的大的金屬導(dǎo)體,則在EMC測試中,得到所示的曲線。除中頻段干擾有所超標外(超標的情況跟電子鎮(zhèn)流器的具體電路有關(guān),采用無源功率因數(shù)校正電路,,采用有源功率因數(shù)校正電路則超標部分可能延續(xù)到1.0MHZ附近,而在低頻段及高頻段落均可過關(guān),特別是在高頻段,富裕量還是很大的。我曾改變共模電感的電感量或兩個共模電感的電感量的相對大小,試圖徹底消除中頻段的干擾,情況雖有所改善,但始終未能達標。
在另外一次測試中,采用C1、C2接鎮(zhèn)流器的金屬外殼,并將外殼接大地,結(jié)果得到圖5所示的曲線。測試表明:共模濾波電容C1、C2接大地后中頻段的共模干擾大幅度下降,遠離允許的限值。
也就是說,這個頻段的共模干擾必須采用共模濾波電容C1、C2并將其接大地才能加以濾除。在幾種不同鎮(zhèn)流器電路(有源功率因數(shù)校正電路和無源功率因數(shù)校正電路)中采用C1=C2=2200pF的共模濾波電容并將其接大地來抑制中頻段的共模干擾,均屢試不爽,取得了滿意的效果。
不過遺憾的是,這樣一來,卻帶來了新的問題,即在高頻段的10--30 MHZ一帶出現(xiàn)了向上的干擾尖峰,使高頻段不能滿足EMC測試要求。這種滿足中頻段便不滿足高頻段、或反過來滿足高頻段又不能滿足中頻段的矛盾現(xiàn)象,一直是困擾技術(shù)人員的棘手問題。不知道如何找到一種折衷的辦法、才能做到兩全其美。
3. 2.0—30MHZ高頻段
這個頻段頻率較高,起影響的主要是共模干擾,差模干擾影響很小。如果這段頻率內(nèi)EMC測試不能滿足要求,一定要從改善共模濾波器的濾波效果來想辦法,這已是盡人皆知的事(例如對圖1所示曲線的電路再加一級共模電感對全頻段的EMC測試均有改善)。這個頻段EMC測試曲線形狀還會受被測試鎮(zhèn)流器和接地金屬極板的擺放位置、鎮(zhèn)流器離墻面的距離的影響,不同的測試單位測得的結(jié)果和出具的測試報告曲線在這一頻段往往不盡相同。
針對前面提到的棘手問題,亦即既使中頻段干擾不超標,又使高頻段不出現(xiàn)向上的干擾尖峰這樣的問題,筆者冥思苦想,終于從對比的曲線中思路豁然開朗,找到了解決問題的辦法。
要使中頻段EMC過關(guān),C1、C2接外殼后必須接大地,單單接外殼是不夠的,即必須為它們提供連接大地的低阻通路。而從知,為了在高頻段、在10--30 MHZ一帶不出現(xiàn)向上的干擾尖峰,必須不接C1、C2,或接外殼后的C1、C2不與大地相通,即必須使C1、C2與大地間呈現(xiàn)高阻抗,如果這兩點能同時兼顧到,豈非兩全其美了嗎?
為此,利用電感在不同頻段的阻抗變化,使得在中頻段,L阻抗很小,不妨礙C1、C2,接地;而在高頻段,L阻抗很大,使C1、C2,對地可以視為開路,問題豈不迎刃而解了嗎?
根據(jù)以上的思路,對L值是這樣選擇的:在中頻段,使L的感抗不大,比C1、C2的容抗小,或相差不多。即便隨著頻率的增加,L呈現(xiàn)較大的感抗,但只要它和容抗相抵消后,對地仍然是短路的,問題也不大;而在高頻段,在出現(xiàn)干擾尖峰的頻率,只要使L的感抗足夠大,比C1、C2的容抗大得多,對地呈現(xiàn)開路狀態(tài)就行了。
實驗表明:這樣做之后,的確取得了滿意的效果。L取值允許在一定的范圍變化,L值取得過小,則干擾尖峰向高頻段方向移動,或者根本起不到抑制作用。反之,太大,則干擾尖峰向中頻段移動,有可能越過了2.51—3.0MHZ ,并使中頻段不能滿足要求。
在實際使用中,對于不同燈管、不同鎮(zhèn)流器電路,可取L值在47-100μH之間。當然對于具體電路,應(yīng)根據(jù)情況,適當作一些調(diào)整。是采用L較小值得到的EMC測試曲線,則采用了較大電感值,但兩者都基本上能兼顧高、中兩個頻段,滿足電光源檢測中心對EMC測試的要求。
結(jié)論:
1.要抑制傳導(dǎo)干擾,必須采用共模電感LC、差模電容Cd,如有空間,接兩級共模電感更好,對圖1所示的測試曲線,如采用兩級共模電感,則不論低頻段還是高頻段,其共模干擾均大幅下降。
2.對金屬外殼的電子鎮(zhèn)流器來說,為抑制中頻段的共模干擾,須接共模電容C1、C2,該電容還必須與大地相連,否則作用很小;為避免在高頻段出現(xiàn)干擾尖峰,建議在接共模電容C1、C2時,采用圖6所示電路。對于塑料外殼,此電容可以不用。
最后,我想說的是,在工廠中為了判斷無源濾波器的濾波效果,最好的辦法是用專用的EMC測試系統(tǒng),對每種電路的測試結(jié)果進行分析,找出它們之間的聯(lián)系,對癥下藥,并最終找出解決問題的辦法。