在2025年，穩(wěn)壓電源行業(yè)正經(jīng)歷著深刻的變革與發(fā)展。隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對穩(wěn)壓電源的性能和穩(wěn)定性要求日益提高。與此同時，復(fù)雜電磁環(huán)境對穩(wěn)壓電源的影響也逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點。為了深入了解這一情況，本文針對穩(wěn)壓電源在強場電磁輻射下的效應(yīng)展開研究。

  一、穩(wěn)壓電源的重要性與應(yīng)用背景

  電子元件與電子電路的特性決定了絕大多數(shù)電器使用直流電工作，這使得直流電源成為眾多電子設(shè)備不可或缺的組成部分?！?a href="http://www.74cssc.cn/report/16539002.html" target="_blank">2025-2030年全球及中國穩(wěn)壓電源行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，穩(wěn)壓電源作為直流電源的關(guān)鍵類型，根據(jù)調(diào)整功率管的控制方式，可分為線性穩(wěn)壓電源、晶閘管中頻電源和高頻開關(guān)電源。其中，線性穩(wěn)壓電源因具有響應(yīng)速度快、輸出波紋小、產(chǎn)生噪聲低、電磁干擾弱等優(yōu)點，盡管存在轉(zhuǎn)換效率低、體積大等缺點，仍被廣泛應(yīng)用于精密儀器與電子設(shè)備中。然而，在復(fù)雜的使用環(huán)境中，尤其是在戰(zhàn)場等惡劣電磁環(huán)境下，穩(wěn)壓電源不可避免地會受到周圍電磁環(huán)境的影響，這種影響一旦超過門限值，所造成的電磁干擾危不容忽視。

  二、強場電磁輻射效應(yīng)試驗設(shè)計

  (一)試驗場地與裝置

  正弦連續(xù)波是組成復(fù)雜電磁環(huán)境的基本信號。因此，在研究穩(wěn)壓電源在復(fù)雜電磁環(huán)境下的效應(yīng)時，通常先采用單頻正弦連續(xù)波對受試設(shè)備施加干擾。本次試驗在吉赫茲橫電磁波傳輸室(GTEM 室)中進行，該傳輸室能夠在低頻段簡單、高效地在一定區(qū)域內(nèi)形成均勻的強場。試驗所使用的 GTEM 室外觀總長 10m，內(nèi)部芯板長 8.4m，測試區(qū)域場強偏差小于 3dB。

  連續(xù)波電磁輻射試驗裝置由信號發(fā)生器、功率放大器、雙向耦合器、功率計等組成。信號發(fā)生器產(chǎn)生單頻連續(xù)波，經(jīng)功率放大器放大后由雙向耦合器給 GTEM 室饋電。功率計通過雙向耦合器準(zhǔn)確測量功率放大器的前向輸出功率和后向反射功率，以監(jiān)測試驗系統(tǒng)工作狀態(tài)。受試穩(wěn)壓電源連接某型通信電臺，置于 GTEM 室正前方場均勻區(qū)域中，總高度不超過芯板高度 1/3。由于受試電源的實際輸出電壓是影響負(fù)載工作狀態(tài)的主要參量，且電源自帶電壓示數(shù)在強電磁場干擾下會發(fā)生波動，因此使用電壓表與負(fù)載電臺并聯(lián)，直接測量實際輸出電壓。為避免電壓表受到強電磁輻射影響以及測試線纜耦合干擾信號，采用屏蔽雙絞線代替普通平行線，并將電壓表置于 GTEM 室外進行測量。經(jīng)測試，屏蔽層接地的雙絞線在施加干擾前后電壓表示數(shù)均為 0，不會額外引入干擾電壓，且其監(jiān)測到的電壓波形為頻率與干擾信號一致的單頻正弦波，峰峰值為 mV 量級，不會對電壓表測量值(V 量級)產(chǎn)生影響。

  (二)試驗方法

  首先，任意選擇 100MHz 干擾頻點，將受試穩(wěn)壓電源的輸出電壓分別設(shè)置為 5V、12V、15V、24V，觀察不同預(yù)設(shè)輸出電壓下，單頻連續(xù)波對受試電源輸出電壓的影響規(guī)律，探索采用輸出電壓絕對變化量還是相對變化量(絕對變化量 / 初始輸出電壓)作為效應(yīng)參量來描述強場電磁輻射效應(yīng)規(guī)律。

  接著，選取 80 - 1000MHz 干擾頻段內(nèi)整十頻點，以 30MHz 為一個步進長度對受試穩(wěn)壓電源施加干擾，駐留時間為 1s，最高干擾場強設(shè)定為 300V/m，觀察并記錄受試電源實際輸出電壓隨干擾場強的變化規(guī)律。在出現(xiàn)敏感現(xiàn)象的干擾頻點附近，將步長縮短為 10MHz 進行試驗，以獲得穩(wěn)壓電源不同敏感現(xiàn)象對應(yīng)的干擾頻段以及輸出電壓的變化規(guī)律。

  三、試驗結(jié)果分析

  (一)不同輸出電壓的干擾規(guī)律

  在 100MHz 干擾頻點處，隨著干擾場強的增加，受試穩(wěn)壓電源實際輸出電壓發(fā)生跌落。當(dāng)設(shè)定不同電壓輸出等級時，輸出電壓絕對變化量、相對變化量隨輻射場強的變化規(guī)律呈現(xiàn)出一定特點。試驗結(jié)果表明：穩(wěn)壓電源預(yù)設(shè) 5V、12V、15V、24V 輸出，在 100MHz 干擾信號下，輸出電壓的變化趨勢相同，均隨輻射場強增加而單調(diào)跌落;使用輸出電壓絕對變化量作為效應(yīng)參量時，難以明顯區(qū)分預(yù)設(shè)輸出電壓不同時電源抗電磁干擾能力的區(qū)別;而使用輸出電壓相對變化量作為效應(yīng)參量時，設(shè)定輸出電壓為 12V、15V、24V 時，輸出電壓跌落隨輻射場強的變化規(guī)律基本相同，在干擾場強低于 100V/m 時，電壓跌落隨干擾場強近似線性變化，但當(dāng)輸出電壓設(shè)定為 5V 時，由于初始輸出電壓較低，其輸出電壓相對變化量的跌落速率遠(yuǎn)高于其他 3 種情況，且 5V 遠(yuǎn)小于負(fù)載電臺的額定電壓，不適合設(shè)為本次試驗的輸出電壓初始值?；诖?，后續(xù)將受試穩(wěn)壓電源的輸出電壓設(shè)定為負(fù)載電臺的額定工作電壓 24V，以輸出電壓的相對變化量作為效應(yīng)參量進行強場電磁輻射干擾試驗。

  (二)干擾場強較低時的干擾規(guī)律

  當(dāng)干擾場強較弱時，在不同的干擾頻點，受試穩(wěn)壓電源輸出電壓會出現(xiàn)單調(diào)上升(如 330MHz、340MHz 干擾頻點處)、單調(diào)下降(如 100MHz、110MHz、320MHz 干擾頻點處)、先上升后下降(如 90MHz 干擾頻點處)等三種敏感現(xiàn)象。這些敏感現(xiàn)象具有以下特征：頻域分布較為隨機，無規(guī)律性的敏感頻帶分布特征;同一種敏感現(xiàn)象，在相鄰的兩個干擾頻點，其電壓變化率差異較大;輸出電壓相對變化量最大不超過 20%，不影響受試通信電臺的正常工作，這與前人對某型開關(guān)電源進行強場電磁輻照試驗時開關(guān)電源表現(xiàn)出的輸出電壓大幅跌落現(xiàn)象有所不同。

  (三)干擾場強較高時的干擾規(guī)律

  當(dāng)干擾場強增強到一定程度后，受試穩(wěn)壓電源的輸出電壓會出現(xiàn)停止干擾后關(guān)停、施加干擾時關(guān)停、施加干擾時歸零并在停止干擾后恢復(fù)(即 “重啟”)等三種敏感現(xiàn)象。這三種敏感現(xiàn)象對應(yīng)的敏感頻段分別為：停止干擾后關(guān)停出現(xiàn)在 80 - 120MHz、320 - 350MHz 頻段;施加干擾時關(guān)停出現(xiàn)在 220 - 270MHz、360 - 420MHz 頻段;重啟出現(xiàn)在 570 - 590MHz、700 - 720MHz、860 - 880MHz 頻段，且三種現(xiàn)象的敏感頻帶范圍互不重疊，表現(xiàn)出較強的選頻特性。

  具體來看，停止干擾后關(guān)?，F(xiàn)象表現(xiàn)為輸出電壓先隨干擾場強的增加緩慢變化，干擾場強達到某一臨界值時，受試電源仍能輸出電壓，但干擾源關(guān)閉后，受試電源電壓輸出關(guān)停，電壓表示數(shù)迅速歸零，需人為按下受試電源輸出鍵電源才能恢復(fù)正常工作。為排除試驗設(shè)備問題導(dǎo)致該現(xiàn)象的可能性，經(jīng)過多次測試，最終確認(rèn)該現(xiàn)象并非由電磁輻射干擾系統(tǒng)異常引起，其具體原因有待進一步研究。

  施加干擾時關(guān)?，F(xiàn)象為受試電源輸出電壓先隨干擾場強緩慢變化，干擾場強達到某一臨界值時，輸出電壓迅速歸零，停止干擾后穩(wěn)壓電源輸出電壓仍然為零，需人為按下電源輸出鍵受試穩(wěn)壓電源才能恢復(fù)正常工作。

  重啟現(xiàn)象是輸出電壓先隨著干擾場強的增加緩慢變化，達到某一臨界值后，在較窄的場強變化區(qū)間內(nèi)，輸出電壓先發(fā)生大幅跌落(變化量為 50% - 60%)，后隨場強增加輸出電壓歸零，停止干擾后，受試電源輸出電壓自動恢復(fù)至初始電壓 24V。經(jīng)分析，干擾信號耦合傳輸線產(chǎn)生共模干擾，共模干擾引起地電位波動，地電位波動轉(zhuǎn)化為預(yù)設(shè)輸出控制電路的差模干擾，導(dǎo)致觸發(fā)器邏輯輸出結(jié)果錯誤，是造成受試電源輸出電壓發(fā)生關(guān)?；蛑貑F(xiàn)象的主要原因。

  四、總結(jié)

  本文通過對穩(wěn)壓電源在 80 - 1000MHz 單頻電磁輻射、最高場強 300V/m 條件下的強場電磁輻射效應(yīng)敏感現(xiàn)象進行研究，得出以下結(jié)論：以輸出電壓的相對變化量作為效應(yīng)參量能夠較好地描述穩(wěn)壓電源的強場電磁輻射干擾規(guī)律;受試穩(wěn)壓電源預(yù)設(shè)輸出電壓不同，不影響干擾時輸出電壓的變化趨勢;干擾場強較低時，輸出電壓會出現(xiàn)單調(diào)上升、單調(diào)下降、先上升后下降等三種敏感現(xiàn)象，但變化幅度不超過 20%，不影響負(fù)載設(shè)備正常運轉(zhuǎn);干擾場強較高時，受試電源表現(xiàn)出對負(fù)載用電設(shè)備有不可忽視威脅的三種敏感現(xiàn)象，分別在特定頻段出現(xiàn)停止干擾后關(guān)停、施加干擾時關(guān)停、重啟現(xiàn)象;干擾場強較低時與干擾場強較高時的敏感現(xiàn)象并無明顯的對應(yīng)關(guān)系，干擾場強較高時的三種敏感現(xiàn)象應(yīng)作為后續(xù)穩(wěn)壓電源強場電磁輻射效應(yīng)研究工作的重點關(guān)注內(nèi)容;由于電磁輻射耦合有明顯的選頻特性，穩(wěn)壓電源雖為非用頻設(shè)備，其敏感現(xiàn)象也具有明顯的選頻特性，且在不同的敏感頻段敏感現(xiàn)象與效應(yīng)規(guī)律不完全一致。這些研究結(jié)果為電子設(shè)備在低頻、強場干擾條件下出現(xiàn)關(guān)停、重啟現(xiàn)象的作用機理分析以及電磁干擾防護等工作提供了可靠依據(jù)，也為2025年穩(wěn)壓電源行業(yè)在應(yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境挑戰(zhàn)方面提供了重要的參考方向。在未來，隨著電子設(shè)備應(yīng)用場景的不斷拓展和電磁環(huán)境的日益復(fù)雜，穩(wěn)壓電源行業(yè)需要進一步深入研究其在各種電磁環(huán)境下的性能變化，以提升產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，滿足市場對高質(zhì)量穩(wěn)壓電源的需求。

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