探討YAG激光電源的電磁兼容性

1前言

電磁兼容是指電子設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作的能力。因為電磁干擾不僅影響電子設(shè)備的正常工作，甚至造成電子設(shè)備中的元器件損害。因此，對電子設(shè)備的電磁兼容技術(shù)要給予充分的重視。既要注意電子設(shè)備不受周圍電磁干擾的影響而能正常工作，又要注意電子設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾不影響周圍其他設(shè)備的正常運行。

目前的YAG激光電源均采用了開關(guān)電源，它是將工頻交流直接整流成直流，通過開關(guān)器件逆變成高頻交流，再通過高頻變壓器隔離升壓，經(jīng)過高頻整流后給儲能電容器充電，最后經(jīng)氙燈放電給激光電源提供能量。

激光電源是一種強電磁干擾源。其產(chǎn)生的電磁干擾，可通過傳導(dǎo)和輻射對電磁敏感設(shè)備產(chǎn)生影響，可能使整個系統(tǒng)無法正常工作。因此，有必要對激光器產(chǎn)生的電磁干擾的種類和量級進行測量，并分析激光器產(chǎn)生的電磁干擾的原因，以便采取有針對性的電磁兼容性措施，保證整個系統(tǒng)正常工作。

2電磁兼容性摸底試驗

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按照國標(biāo)進行電磁兼容性試驗。電磁兼容性試驗的目的，一是檢測設(shè)備的電磁兼容性是否符合國標(biāo)的規(guī)定，二是檢測出不符合國標(biāo)規(guī)定的具體項目的頻帶和參數(shù)，以便進行有針對性的電磁兼容性設(shè)計改進，保證整個系統(tǒng)能正常工作。

22試驗時間、地點和條件

2000年11月17日于北京信息產(chǎn)業(yè)部電子第3研究所電磁兼容實驗室。

激光器分別采用重頻1Hz、20Hz、60Hz，850V充電電壓工作。

23試驗內(nèi)容

進行了以下兩項主要試驗：

（1）電源線傳導(dǎo)發(fā)射試驗

激光器采用重頻60Hz，850V充電電壓工作。在火線和零線上分別測試電源線傳導(dǎo)發(fā)射。圖1為激光器采用重頻60Hz時火線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試頻譜圖，圖2為激光器采用重頻60Hz時零線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試頻譜圖。

根據(jù)國標(biāo)的規(guī)定和激光器為一類電磁兼容性的設(shè)備應(yīng)有6dB的安全系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)值在圖中用實折線標(biāo)出，而虛折線為無安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。測試結(jié)果

圖1激光器采用重頻60Hz時火線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試頻譜圖

圖2激光器采用重頻60Hz時零線上的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試頻譜圖

圖3激光器采用重頻20Hz時的電場輻射發(fā)射測試頻譜圖

如下：

①從測試頻譜圖1上可知火線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射的試驗值多處超過標(biāo)準(zhǔn)值。具體數(shù)據(jù)見表1。

②從測試頻譜圖2上可知零線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射的試驗值均在標(biāo)準(zhǔn)值下。

表1激光器重頻60Hz，火線上電源線傳導(dǎo)發(fā)射

的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)對比

頻率高于20MHz的試驗采用掃頻測試的方法測試電場輻射發(fā)射，激光器采用重頻20Hz，850V充電電壓工作。圖3為激光器采用重頻20Hz時的測試頻譜圖。

根據(jù)國標(biāo)的規(guī)定和激光器為一類電磁兼容性的設(shè)備應(yīng)有的6dB的安全系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)值在圖中用實折線標(biāo)出，而虛折線為無安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。測試結(jié)果如下：

①電場輻射發(fā)射試驗只在大于頻率800MHz的試驗值滿足國標(biāo)的規(guī)定，其余均超過標(biāo)準(zhǔn)值。

②頻率低于20MHz的試驗采用點頻測試的方法，激光器采用重頻1Hz，850V充電電壓工作，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。

3結(jié)果分析及改進措施

31電源線上傳導(dǎo)發(fā)射

（1）電源線上傳導(dǎo)發(fā)射的原因及應(yīng)對措施

①由于激光電源在運行過程中造成工頻波形的畸變，產(chǎn)生大量的諧波在電源線上傳導(dǎo)發(fā)射。

②由于激光器采用20kHz以上的高頻高壓開關(guān)電源，其運行過程中產(chǎn)生大量的高電壓高次諧波在電源線上傳導(dǎo)發(fā)射。

而該臺激光電源沒有設(shè)置電源濾波器。對此，在供電進線處應(yīng)采取抑制電源線傳導(dǎo)干擾的主要措施——安裝電源濾波器。