加湿器辐射骚扰异常的整改方法及实施效果分析

梁利军，陈帅，陈智力

（珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 519070）

加湿器辐射骚扰异常的整改方法及实施效果分析

梁利军*，陈帅，陈智力

（珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 519070）

随着电子产品在我们生活的广泛应用，一些影响周围电子产品正常工作的因素也日渐呈现，辐射骚扰就是其中之一。本文对实际试验的辐射骚扰异常进行分析，并有针对性地提出整改抑制措施，整改后能有效降低辐射骚扰强度，满足国家标准中辐射骚扰的试验要求。研究成果能为后续辐射骚扰异常分析、整改及相关电路设计奠定基础。

电子产品；辐射骚扰；抑制措施；整改

0　引言

当环境比较干燥的时候，加湿器能提供较为舒适的湿度环境，因此，随着人们对舒适的环境温度、湿度追求越来越高，加湿器也日渐成为我们日常生活中常见的电器。但加湿器也像其他电子产品一样，在正常工作时也会对外发射电磁骚扰，若该骚扰发射超过一定的限值，就会对周围电子产品的正常工作带来影响［1］。显然，随着电子和电气设备越来越广泛的应用，设备间的电磁兼容问题日益突出，为了解决这些问题，人们越来越重视电磁兼容测试的研究，毕竟电磁兼容测试是发现和解决电磁兼容问题最直接、最有效的手段［2］，所以，对加湿器辐射骚扰在实际试验中出现不合格问题进行分析，并提出相应整改、抑制对策具有重大的意义。

1　辐射骚扰形成的机理

电子产品内部存在各种各样电子线路、数字处理电路、振荡器、开关电源、机械开关和保护电路等，这些电路在正常工作时会产生从低频到高频的交变信号，部分信号是电路正常工作所必需的，但部分信号是电路非有意产生的，而这些交变信号会通过设备外壳以辐射方式直接向周围空间发射，并被周围其他电子产品接收，对这些产品形成干扰，这种信号就是我们所说的辐射骚扰［3］。

2　实际辐射骚扰测试的问题描述

某加湿器在3米法半电波暗室进行辐射骚扰测试［2］。在34.204 MHz和47.020 MHz处分别超要求限值4.0 dB和2.5 dB。测试结果不满足测试限值的要求（见图1和表1）。

图1　RE测试现场

表1　测试结果

3　辐射骚扰场强超标的原因分析

电子产品辐射骚扰场强测试超标时，其辐射泄漏的主要来源包括设备外壳的孔洞缝隙的泄漏、输入电源线、输出电源线、信号或控制线等［4］。

由于该加湿器辐射骚扰测量的结果是在34.204 MHz和47.020 MHz处超标，其辐射骚扰源可定位到开关电源处［5］。

分析思路一：如图2所示，装在开关芯片背面的散热器会形成高效的辐射天线，而来自于开关芯片的高频骚扰信号会通过近场感应或空间辐射的方式耦合到散热器，然后通过散热器向外辐射。通过把未接地的散热器接地后，测出来的结果如表 2所示，显然，在38.733 MHz和42.045 MHz处仅超要求限值1.0 dB和1.7 dB了，由此说明耦合到散热器上的部分骚扰信号已通过地流走。

图2　开关电源散热片

表2　测试结果

分析思路二：由于开关电源的开关芯片在导通的瞬间，初级线圈会产生很大的涌流，并在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压［6］；而在开关芯片断开的瞬间，由于初级线圈的漏磁通，导致一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，储存在电感中的这部分能量将和电路中的电容、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰［7］，显然，这种电源电压中断会产生与初级线圈接通时一样的磁化冲击电流瞬变，然而这种电路非有意产生的骚扰信号容易传导到输入或输出端，形成骚扰［8］。

由图3的电路简图可以看出，来自于开关芯片的高频骚扰信号通过图中红色线路以传导方式耦合到电源线上，然后通过电源线这个等效单极天线模型（见图 4）向外辐射［9］。因此，为了验证电源线向外辐射而造成辐射超标的可能性，使用锡箔纸包裹住该加湿器整条电源线缆，以防止骚扰信号向外辐射［10］，然后再进行辐射骚扰测量，试验结果只在 39.006 MHz超限值0.2 dB，如表3所示。

图3　更改前电路简图

图4　单极天线模型

表3　测试结果

通过上面两种分析方法的试验可知，开关芯片的高频骚扰信号耦合到散热器和电源线缆上，并通过电源线向外辐射。

4　整改措施

明确了辐射骚扰源及耦合路径后，相应地提出整改措施。

1）开关芯片背面的散热器需进行接地处理，以防止骚扰信号通过近场感应或空间辐射的方式耦合到散热器上，并通过散热器向外辐射［11］。

2）对于非屏蔽电源线缆上的辐射骚扰，如图3所示，粗线是来自开关芯片高频骚扰信号的传导走向，显然，这些骚扰信号会使电源线缆对外形成辐射，而实际电路中的电解电容C3只实现低频滤波，不能滤去高频信号，所以要滤掉高频信号则需更改或增加滤波电路。整改思路：当环路面积为 S（已知）的环路中流动着电流强度为 I、频率为 F（已知）的信号，那么，自由空间中，距环路D处（本次辐射发射测量距离 D=3 m）所产生的辐射强度为：

式中：

E——电场强度，uV/m；

S——环路面积，cm2；

I——电流强度，A；

F——信号频率，MHz；

D——距离，m。

由上可知，只要减小线路中流动的电流 I，辐射强度E也会相应减小，更改后电路简图见图5，通过在骚扰信号传导到电源线缆前利用两个 Y电容C9、C10进行高频滤波，这样高频骚扰信号就能通过图5中的粗线流回地，干扰电流I值变小，而S、F、D已知，那么辐射强度E就会减小［12］，实际辐射骚扰测试结果（见表4）由原来超限值0.2 dB变成现在有11.5 dB的裕量。但考虑到更改电路后该加湿器的抗扰能力会有所影响，故更改电路后对该加湿器进行EMC抗扰度试验，试验过程中均无出现任何异常，因此可知更改方案可行。

图5　更改后电路简图

表4　整改后的测试结果

5　结论

对于开关电源的EMI问题所采取的整改措施，主要从两方面着手：一是减小骚扰源的骚扰强度；二是切断骚扰传播。为了达到有效抑制的目的，主要考虑从以下几方面入手：选择合适的开关电源工作方式及工作频率；选择合适的电路元件；采用接地措施；采取滤波措施等方法。

本文根据该加湿器的骚扰特点，主要介绍了接地和滤波的两种整改措施：

1）对于开关电源中开关芯片上装有散热器的情况，高频骚扰信号容易通过散热器形成辐射天线向外辐射，所以在电路设计过程中可考虑将散热器接地，这样就能给干扰电流提供一个通路，干扰电流减小，辐射骚扰强度也会降低；

2）对于电子产品使用非屏蔽电源缆线的情况，高频骚扰信号容易以传导方式耦合到电源线缆上，并通过电源线缆向外辐射，因此在设计电路过程中可考虑采用滤波的方法来切断骚扰传播。

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Rectification Method of Abnormal Radiation Disturbance for Dehumidifier and Analysis of Implementation Effect

LIANG Li-jun*， CHEN Shuai， CHEN Zhi-Li
（Zhuhai Gree Electrical Limited By Share Ltd.， Zhuhai， Guangdong 519070）

With the wide application of electronic products in our life， some factors affecting the normal work of electronic products also appeared， the radiation disturbance is one of them. In this paper， the abnormal radiation disturbance obtained based on the experiments of the dehumidifier was analysed， and the rectification measures were put forward， which can effectively reduce the radiated disturbance intensity and meet the test requirements of radiated disturbance in national standard after rectification. The research results may provide a foundation for further analysis and rectification of abnormal radiation disturbance， and for related circuit design as well.

Electronic products； Radiation disturbance； Suppression measures； Rectification

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.04.205

*梁利军（1989-），男，学士。研究方向：EMC及电子可靠性工作。联系地址：广东省珠海市前山金鸡西路789号格力电器检测中心，邮编：519070。联系电话：0756 8973209。E-mail：lab@cn.gree.com。