Ю. И. БОЧАРОВ, Е. М. ОНИЩЕНКО, С. В. РОТНОВ1,
Л. Б. БУРЦЕВ1
Московский инженерно-физический институт (государственный университет),
1», Москва
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОМЕХ В ЭЛЕКТРОСЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА КОМПОНЕНТЫ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Рассмотрены состав и построение измерительного стенда для изучения влияния сетевых помех на элементы импульсных источников питания. Приведены результаты экспериментальных исследований, показаны особенности компьютерного моделирования источников питания при воздействии помех.
Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) и помехоустойчивости радиоэлектронной аппаратуры традиционно является актуальной задачей. Для современных сложных информационных систем с непрерывным процессом обработки данных важно, в частности, обеспечить устойчивость к кондуктивным импульсным помехам, распространяющимся по сети электропитания [1]. Эти помехи могут оказывать деструктивное воздействие на сетевые фильтры, цепи защиты от перенапряжений, импульсные преобразователи энергии и, таким образом, приводить к сбоям в работе вторичных источников питания (ВИП). Данная работа посвящена анализу устойчивости элементов и узлов ВИП типовых средств информационной техники к воздействию сетевых помех с параметрами, предусмотренными стандартами РФ и аналогичными международными стандартами к наносекундным импульсным помехам [2] и микросекундным импульсным помехам большой энергии [3].
В работе рассмотрены входные цепи и схемы импульсных преобразователей энергии типовых ВИП персональных компьютеров, серверов, сетевых адаптеров портативных компьютеров, устройств с лазерным принципом печати. На основании анализа схемотехники и предварительного моделирования ВИП с использованием типовых САПР и стандартных моделей элементов выявлены критичные узлы и компоненты, определяющие показатели помехоустойчивости ВИП [4]. К ним, в частности, можно отнести X и Y конденсаторы фильтров, обеспечивающих ЭМС, конденсаторы сглаживающих фильтров, варисторы цепей защиты от перенапряжений, а также ряд элементов активных корректоров коэффициента мощности и импульсных преобразователей напряжения. Определены наиболее часто используемые типы, серии и предприятия-поставщики компонентов, относящихся к отмеченной группе.
В качестве перспективной цели ставится задача разработки специализированных SPICE-моделей, отражающих особенности поведения элементов в экстремальных состояниях (при наличии помех в виде импульсов, пачек импульсов и напряжений постоянного уровня) с учетом поглощенной энергии. С целью использования таких макромоделей приобретена лицензия на выбранный в качестве базового инструмента моделирования пакет OrCAD 10.5 компании Cadence с дополнительным модулем Advance Analysis, в котором предусмотрен режим Smoke – анализа выхода контролируемых параметров за установленные пределы. В настоящей работе рассмотрены модели варисторов и конденсаторов.
Для проведения экспериментальных исследований разработаны два генератора–имитатора помех. Генератор высоковольтных импульсов микросекундного диапазона обеспечивает регулируемую амплитуду импульсов 200–1000 В при длительности 5–80 мкс. Имеются режимы формирования однократных импульсов и пачки импульсов с частотой следования 750 Гц длительностью 1–16 с. Выходное сопротивление генератора 100 Ом при амплитуде импульсов 1000 В. Генератор высокочастотных помех позволяет получать последовательность прямоугольных импульсов с частотой 0,1–1 МГц и амплитудой 25–100 В. Он имеет выходное сопротивление 50 Ом. Для обеспечения необходимого смещения уровня постоянного напряжения разработан ВИП, позволяющий получать плавно регулируемое отрицательное смещение от –25 В до –250 В. Комплекс может быть использован в составе типовых средств испытаний на ЭМС [5].
Список литературы
1. Ерофеев безопасность информационных систем. // Материалы VI Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. СПб 2005. С. 255-257.
2. ГОСТ Р 51317.4.4-99 (МЭК 5)
3. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 5)
4. Basso C. SPICE predicts differential conducted EMI from switching power supplies. // EDN. 1997. Feb. 3. N 3. P. 191-204.
5. Тухас создания средств измерений и испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам. // Материалы VI Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. СПб 2005. С. 231-234.
