主页 > 澳门电子游戏官方网站治理 > 影响固态继电器电磁兼容EMC的主要因素分析
2018年

影响固态继电器电磁兼容EMC的主要因素分析

电磁兼容(EMC)在电子产品中是一项紧张的技巧指标。 本文先容影响固态继电器(SSR)EMC 的主要身分、试验措施和鉴定标准。同时,提出了测试时留意事变和给出了一组具有实用代价的结果。

1 小序

影响固态继电器(SSR)电磁兼容(EMC)的身分是多方面的,诸如器件的选择与搭配、电路道理、PCB布线和布局等等。此中,交流光耦光电耦合器) 对EMC 参数的影响经常被轻忽。其主要缘故原由是对它们的利用情况和要求懂得较少,同时对EMC 的标准,设备的应用和试验措施理解不敷。是以当应用机能较差的器件和分歧理的布局时,固态继电器的EMC 机能每每达不到国际上的一些标准( 如CE 等)

2 固态继电器的EMC 标准

电磁兼容包孕电磁辐射(Emission)和电磁抗滋扰(Immunity)。对器件来说,欧洲客户不要求做电磁测试( 个别有特殊要求的客户除外) ,平日只要求按EN50082-2 标准即1995V EN61000-6-2 进行测试。但最主如果测试ESD(EN61000-4-2);EFT/B(EN61000-4-4)和SURGE(EN61000-4-5)。在此要阐明的是,假如客户要求测试电磁辐射时,应按EN50081-2 标准即2001V EN61000-6-4 进行测试。本文只对SSR 的电磁抗滋扰能力进行测试和归纳。我们在多年与欧洲客户交流中,他们提出最多的有如下要求:

(1) 要求EMC 做通用标准的电磁抗滋扰能力的测试,即上述的ESD、EFT/B 和 Surge。其电压等级分手为4kV的打仗放电和8kV 的空气放电、1kV/5kHz 快速群脉冲扰动和2 k V 浪涌冲击,其它不做要求;

(2) 要求EMC 做通用标准的电磁抗滋扰能力达到等级3 的测试,即ESD 和Surge 同上,而EFT/B 要求达到3kV/5kHz;

(3) 特殊要求:ESD 要求6kV/10kV 和EFT/B 为4kV

(4) 其他要求:除电磁抗滋扰(Immunity)外,还要求电磁辐射(Emission)测试。

3、影响固态继电器EMC 的主要身分

为了找出影响固态继电器EMC 的主要身分和组合的器件,必须懂得组成S S R 的电路道理。我们综合了国内外S S R 方面的主要临盆商的电路,获得如下几种常见的采纳交流光耦规划的电路布局。把这些不合的电路布局和相同的电路布局而采纳不合的器件组合来进行测试,发明不合的EMC 机能。

3.1 电路道理

图1、图2 和图3 三种电路都能实现固态继电器的功能。图1 是固态继电器最简单的电路道理图,图中A1 是交流光耦,A 2 是双向可控硅。常用在小型的S S R ,应用时,用户每每在外貌增添器件来改良机能。图2 是在图1 的根基上增添了RC 接受电路和防冲击电阻R2 。R 2是保护光耦,抑制在导通瞬间流过光耦的冲击电流。附加这些器件后,大年夜大年夜改良了SSR 的EMC 特点和浪涌对光耦的冲击机能。是以该电路常用在靠得住性较高的场合。图3 是一种特殊的电路,常用在高靠得住性和E M C 等级较高的SSR 设计中。图中的二极管D1 可防止输入反极性。由Q1、Q2、R1 及R3 组成恒流电路,包管当输入电压变更时,光耦A 1 的电流恒定。R C 电路C 1 、R 7 和R 6 的功能与图2 的相同。该电路还增添了压敏电阻R V 。R V不仅加强了S S R 的过压保护能力,而且大年夜大年夜改良了其E M C 机能。

按上述三种不合的电路和不合的布局进行如下试验:

3.2 试验

采纳不合的样品(见下)进行以下两种试验:群脉冲试验(见表1)和浪涌试验(见表2)。

试验前提为如下:

A. 输入电压:0V 或标称值。负载:40W 灯泡;

B. 《2kV 时,Burst 测试频率:5kHz;》2kV 时,Burst 测试频率:2.5kHz。

C. 样品: N0. 1、N0.2 和N0.3 的布局不相同,PCB相同;N0.4 和N0.5 的光耦不相同,其它相同。( 见表1 中的“产品/元件型号”)

D .测试结果见表1 。

a. 表中“1 ”表示经由过程,“0 ”表示不经由过程。鉴定标准:“1 ”: 灯泡不闪;“0 ”::灯泡闪烁。

b.表中L:前哨;N:零线。

试验不丢脸出:

(1)比较A 公司产品两个继电器,其电路布局、元器件参数完全相同,仅仅前者多了一个散热片,但其burst测试只能达到2kV,而第2 个的burst 测试可以达到4kV。由此可知,产品内部布局的变更会影响到E M C 机能;

(2)RC 会很大年夜程度的影响固体继电器的EMC 机能;不加R C 电路的布局,E M C 机能最差,见B 公司产品;

(3) 采纳不合的光耦,其EMC 机能会有很大年夜的变更,见N0.4 与N0.5 的试验结果;

(4) 不合的光耦和不合的可控硅组合对EMC 机能也有较大年夜影响;

(5) 选择适当的RC 组合,也可前进Burst 和Surge抗扰能力。当R C 中C 值必然时,固态继电器对B u r s t的抗扰能力与R 值成反相关关系,但当R 小到必然的值时,这种关系就不再显着;

(6) 增添RV 压敏电阻可大年夜大年夜增强Surge 的抗扰能力。

4 测试措施及留意事变

为了精确得到试验数据必须按要求精确设计测试回路,和精确的连线。然后设定措施和步骤,着末按鉴定标准获取数据。

4.1 测试电路

图4 所示为测试电路。对SSR 来说,有旌旗灯号源(稳压电源)、小于1 米的连线、负载及有关仪器;图5 为电源旌旗灯号叠加滋扰旌旗灯号的波形。

4.2 试验标准及要求及鉴定要求

表3 为EMC 的抗滋扰标准:EN61000-4-4、EN61000-4-5 和EN61000-4-2 的试验标准及要求。对SSR 来说,其事情状态要求样品处于正常关断和接通状态加入滋扰源,察看样品是否掉效。

5 试验结论

(1) 产品内部布局的变更直接影响到EMC 机能。如:PCB 或DCB 的排版设计,平日必要经由过程几回调剂,如改变输入输出之间的走线位置、元件的摆放位置等,才能达到最佳状态;

(2) 所有测试的光耦中,VISHAY 光耦的机能对照凸起,其多半光耦的Burst 测试可以达到4kV。其它厂家的光耦较少能达到4kV(关于这一点,主要取决于光耦内部的布局);

(3) 压敏电阻RV 对Burst 机能影响不显着,而对Surge 机能影响极大年夜;是以在有较大年夜浪涌电压冲击的场合,应加上R V 。R V 的大年夜小要视可控硅的阻断电压上下来抉择;

(4) 从试验数据可以看出,在耐电脉冲群冲击方面,光耦对继电器的影响较大年夜(见结论的第2 点),不合的光耦其耐冲击机能不一样;而在耐Surge 时,可控硅对继电器的影响最大年夜(较差的可控硅如dv/dt 太低等,将被击穿);

(5) 对付不合的组合,将有不合的EMC 能力。假如用EMC 较好的光耦配较差的可控硅,将造成较差的E M C抗扰能力。反之可得出同样结果;

(6) 不带RC 时,绝大年夜多半的光耦的抵抗群脉冲的能力都低于500V;基础上无法达到CE 的标准。为此,设计职员必须改变电路布局和元件参数,方可满意客户的请乞降C E 标准。实际利用证实,电容C 的介质损耗角和其温度特点对接受电路影响较大年夜。电阻R 除它的功率和热稳定参数外,它的阻值对E M C 的机能影响也较大年夜。平日C选用10 — 22nf,而R 平日用10 — 100 欧姆;

(7)光耦阻断电压的上下与它的抵抗群脉冲的能力的强弱没有一定的联系。但可控硅阻断电压的上下与抵抗浪涌电压的能力的强弱有较大年夜关系。

6 存在的问题

因为光耦耐脉冲冲击的电机能不一,S S R 继电器接入电机正反转线路,以及滋扰电压的存在( 可用示波器不雅看) ,S S R 会误导通,以至烧毁。过零的继电器也同样如斯。理论上滋扰电压是反电势和负载电压之和的根号2 倍,但实际上滋扰电压可达到负载电压的3-5 倍,无意偶尔达到10 倍。缘故原由是电路的散播参数孕育发生了LC 并联谐振。虽然谐振电压的能量较小,高峰时持续的光阴只有微秒级,但会使SSR 误导通,即光耦掉效。是以,尚待进一步探究。