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模拟技术:减少电磁炉EMI的一种简单有效的方法
来源:   时间: 2007-6-14 11:33:22    

1 引 言

在常见的家用电器中,电饭煲辐射极微弱,电视机和电脑的辐射情况差不多。电磁炉的辐射量最大,连民众关注的变电站辐射都仅为家用电磁炉的十分之一。有媒体报道称电磁炉在其工作过程中会产生极低频电场与磁场,世界卫生组织把极低频电磁场作为可疑致癌物,与苯烯、电焊烟雾同属一类致癌物。因此,有关降低电磁炉辐射场强、如何减少电磁炉EMI的问题,似乎显得迫在眉睫。

电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理,利用电流通过线圈产生磁场,当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时,即会产生无数的小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物。电磁炉对周围设备的干扰形式主要有3种:传导干扰;空间辐射干扰;电磁炉工作时产生的电磁波,不能完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的铁质锅所吸收会泄露,对人体健康和其他电子设备都是有害的。由于时间和实验条件有限,本文中实验所采用的滤波器主要解决电磁炉的传导干扰。

2 实验电路原理图及参数选取

实验所用电路原理图如图2所示。


电感L1,L2有效地抑制了相线一中线上的差模干扰,并联电容Cx1,Cx2旁路差模干扰电流。

La和CY1,Lb和CY2构成两对低通滤波器,分别用来抑制相线-地线,中线-地线上存在的共模干扰信号。

La,Lb是绕在同一铁氧体磁环上的两只独立线圈,他们所绕圈数相同,线圈绕向相反,致使滤波器接入电路后,两只线圈内电流产生的磁通在磁环内相互抵消,不会使磁环达到磁饱和状态,从而使两只线圈La和Lb的电感量值保持不变。但由于种种原因,La和Lb的电感量不可能完全相等。于是La和Lb之差称为差模电感。他和Cx3组成的低通滤波器,可以用来抑制相线-中线之间存在的差模干扰信号。

瞬态抑制器D1,D2可以用来有效地抑制瞬态脉冲。

根据图2制作的硬件电路成本低、体积小、实用性强。设计制作过程中应注意电路板的走线要足够粗,否则很容易在通电后熔断;线路板上的元器件要尽量按原理图上的顺序并排放置,走线不要迂回。规范电路板的制作可以使实验达到更好的效果。

3 测试买验过程及结论

测试过程中为了安全起见,在电源和滤波器之间串接一个电流互感器。电流互感器的工作原理和变压器相似,可以将大电流变成小电流。电流互感器的二次线圈输出端接一个负载电阻,用来接示波器的输入端口。

本次测试实验使用的外部设备是格兰仕品牌电磁炉,可以工作在6种不同功率下:300 W,900 W,1100 W,1 300 W,1 500 W,1 800 W。

测试实验使用TDS3000系列示波器进行波形频谱图的观察。在电磁兼容技术中,更多地使用频域分析方法,在做电磁兼容分析时,由于所有的电磁兼容标准中对发射的限制值都是在频域中规定的,为了便于与标准比对,采用频域分析,而且电磁兼容问题的分析侧重于干扰在特定频率上的能量分布,对时间、相位等关注很少。因此,本实验分别对电磁炉工作在900 W和1 800 W,接滤波器时和不接滤波器时的输出频谱图进行存储和分析。

电磁炉工作在900 W,不接滤波器时,输出波形的频谱图如图3所示:

在频域分析时,横坐标对应频率轴,纵坐标的分贝数对应输出电压幅值。

电磁炉工作在900 W,接滤波器时,输出波形的频谱图如图4所示:

由记录的频谱图数据分析可知,接滤波器后,在40~100 MHz赫兹处出现的干扰明显减弱。

电磁炉工作在1 800 W,不接滤波器时,输出波形的频谱图如图5所示:

电磁炉工作在1 800 W。接滤波器后,输出波形的频谱图如图6所示:
随着电磁环境的日益恶化,电磁炉的电磁干扰问题引起人们越来越多的关注。本文提出的减少电磁炉EMI的方法是建立在实验基础上的,硬件电路实现简单,成本低,效果明显。

由于实验条件和时间的关系,只对电磁炉的情况进行了具体的实验和数据图象记录。实际上,这种方法不仅能简单有效地改善电磁炉的电磁干扰,还能有效地改善其他干扰较为严重的家用电子、电器设备,具有广泛的适用性。


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