1 概述

如何进行电磁兼容性设计，有效地抑制开关电源的电磁干扰，对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。

2 开关电源的电磁干扰

2.1 开关电源的工作原理

直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，主要由开关三极管和高频变压器组成。它首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压（其原理图及等效原理框图如图1 所示）。

2.2 电磁干扰EMI 的特点

作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大，干扰源主要集中在开关管、输出二极管和高频变压器等。同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。相对于数字电路干扰源的位置较为清楚，开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰； PCB 走线因需采用手工调整，具有随意性，这更增加了PCB 分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

3 电磁兼容性EMC 设计

电磁兼容性EMC 设计包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力。

形成电磁干扰的三要素是干扰源、耦合通道、敏感体。因而，抑制电磁干扰即进行电磁兼容性EMC 设计首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。

部分就是采取切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，运用了屏蔽、滤波、接地等技术来提高电力仪表的抗扰能力。

3.1 采用屏蔽技术

由于功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热需要安装散热器或直接安装在电源底板上，这样易产生共模干扰，通过采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，从而割断了射频干扰向输入电网传播的途径。

3.2 做到安全接地

为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采用单点接地法，利用一个导电平面作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。低频电路采用单点并联接地，高频电路采用多点接地，并把电源地、信号地和屏蔽地接到公共的地线上。与印刷线路板以外的信号相连时，采用屏蔽电缆，并对于高频和数字信号屏蔽电缆两端都接地。

3.3 滤波

在电源输入端接上滤波器，即可抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，又可抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。

3.4 PCB 布线时所采取的措施

布线开关电源中包含有高频信号，PCB 上任何印制线都可起到天线的作用，噪声通过引线向外发射，因此布线时，将所有通过高频交流的电流印制线设计得尽可能短而宽，根据印制线路经电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。在每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。一方面可提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。将所有连接到印制线和其他电源线的元器件放置得很近，主要信号线集中在PCB 板中心，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。屏蔽线上放置多个接地过孔，元器件与板保持水平且紧靠板。

3.5 元器件选用

尽量不选用比实际需要的速度更快的元件，在布局上，把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。输入器件与输出器件尽量远离，元件的引脚长度尽可能短，以减小元件分布电感的影响。

3.6 进行EMC 测试

在测试仪器方面，我们选用了以雷击浪涌发生器、高频噪声抗扰度发生器、群脉冲发生器、静电发生器等为核心的自动检测系统，依据EMC 标准规定的极限值作为判定依据，通过进行EMC测试可以消除绝大部分的电磁干扰，能指导产品如何改进设计、抑制EMI 发射，从而进一步提高产品的可靠度。现PDM 系列智能电力综合监控仪表能适用多种复杂环境及恶劣场所，应用在诸永高速公路、北京德胜科技大厦项目等多个工程项目中。

的添加、修改、删除、查询等。系统同时支持高压用户室设备图形与台帐资料挂接功能，挂接后的台帐资料可实现图－数、数－图互查。

4.电缆管理

系统提供电缆及附属设备的图形及台帐管理工具，实现对电缆设备台帐资料的添加、修改、删除、查询等。

4.1 电缆数据维护

电缆的维护包括图形数据及属性信息的增加、修改及删除以及关联信息的管理。电缆的增加方式包括：直接以图形的方式、在导航树中以文本的方式、批量方式。在编辑图形时，可以方便的进行电缆线路资料的定位，实现设备台帐资料与图形数据之间的挂接

4.2.电缆的定位与查询

在树型设备导航图的配合下，系统可以在地图上快速定位电缆，也可以在文本方式下快速查询到电缆。在图纸上定位并选择电缆后，可直接查询到该电缆所有的基本属性，并可同时查询到和该电缆相关的设备信息。

4.3 配网配网巡检管理

该巡检系统是将GIS 与GPS 技术相结合，利用PDA 作为巡检人员的移动工作平台，并结合企业内部电力GIS 系统，实现巡线工作任务的全程信息化，包括线路规划、工作开展、数据采集、填写巡检报告及数据上传处理等，从而帮助供电企业建立一套科学有效的管理办法，提高了效率，加强了监督。

该系统实现了预先对工作线路进行规划，通过与生产管理系统中的巡检任务安排，对移动工作轨迹进行记录，并将工作点的地理信息与工作报表单结合；所有数据可直接上传到桌面GIS 系统至后台，避免了二次录入的工作量；数据上传后可进行分类汇总、数据统计、工作考核等工作，从而大大提高了信息的反馈速度。本系统由桌面GIS 系统、车载GIS 系统两部分构成。其工作流程是：先在桌面GIS 系统上安排工作，并规划巡视线路、工作。

内容及重点；到达工作地点后打开车载GIS 巡线系统，执行巡检任务，同时自动进行数据的采集工作，完成任务后返回办公室将数据上传到桌面GIS 系统。

5 系统应用

配网GPS 巡检系统现在已经在重庆市电力公司江北供电局投入使用，取得了一定的效果。该系统的应用使各配网管理部门的工作质量和工作效率得到了很大的提高，也大大减轻了巡检工作人员的工作负担，真正做到了实用性、高效性和易操作性。

5.1 巡检人员管理

针对巡检人员工作枯燥，责任心不强，在巡检工作中有漏检、甚至不检的情况，使用GPS 技术来进行线路和设备的位置识别。这样巡检人员只有到现场使用系统手机后才能够进行设备检查记录录入，同时，巡检用PDA 也提供了未检的设备和配电房查询，使巡检人员能够方便检查到没有检查的设备和配电房，避免漏检的情况。在手持PDA 得到位置确认信息后，显示相应的巡检内容，巡检人员按照内容项目进行检查，这样做到设备检查到位，同时提高巡检人员的巡检素质。

5.2 巡检数据管理

对于巡检的结果，将进行分类，分线路和设备的管理。 从现场采集回来的数据将通过数据导入工具传入到数据库中，每条线路的设备巡检情况只需要根据路名查询到该线路，进入配电房或分支箱，就可以轻松了解线路和设备的运行情况。同时通过系统的整理和汇总功能，也能够进行数据的分析和归纳。

5.3 巡检管理人员分析管理

管理人员通过系统分析管理程序，能够对巡检、输电线路进行管理，能够回放巡检人员线路巡检情况，了解巡检人员设备巡视是否到位，提高巡检工作质量，为线路正常运行提供了技术保障。对配电房和设备的查询做到了定点定位，能够从地图上了解每个班组的巡线区域，每个线路在某段时间内的巡视工作开展情况，同时对设备缺陷和设备异常能够做到及时掌握和分析。

5.4 工作方式变更

与原来纸质录入的方式有根本的改变，以前巡检人员对每项巡检记录都需要进行纸质记录，由于输电线路特别复杂，巡检人员必须对每条线路的设备和路线都清楚记录，而该系统运用地理信息技术，所有的路线和巡检记录都在PDA 上完成，巡检人员只需要根据智能向导就可方便的采集数据，明显提高巡检效率的同时，新的巡检人员也可以根据以前的巡检记录轻易找到较难找的配电房和分支箱。

6结论

抑制开关电源电磁干扰的措施还有很多，在设计开关电源时应综合考虑各种因素，尽可能抑制开关电源产生的各种噪音，并通过提高开关电源的电磁兼容性来保证电子系统的正常稳定运行。