利用滤波器减少电磁炉的EMI

1 引 言

在常见的家用电器中，电饭煲辐射极微弱，电视机和电脑的辐射情况差不多。电磁炉的辐射量最大，连民众关注的变电站辐射都仅为家用电磁炉的十分之一。有媒体报道称电磁炉在其工作过程中会产生极低频电场与磁场，世界卫生组织把极低频电磁场作为可疑致癌物，与苯烯、电焊烟雾同属一类致癌物。因此，有关降低电磁炉辐射场强、如何减少电磁炉EMI的问题，似乎显得迫在眉睫。

电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。电磁炉对周围设备的干扰形式主要有3种：传导干扰；空间辐射干扰；电磁炉工作时产生的电磁波，不能完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的铁质锅所吸收会泄露，对人体健康和其他电子设备都是有害的。由于时间和实验条件有限，本文中实验所采用的滤波器主要解决电磁炉的传导干扰。

2 实验电路原理图及参数选取

实验所用电路原理图如图2所示。

 

电感L1，L2有效地抑制了相线一中线上的差模干扰，并联电容Cx1，Cx2旁路差模干扰电流。

La和CY1，Lb和CY2构成两对低通滤波器，分别用来抑制相线-地线，中线-地线上存在的共模干扰信号。

La，Lb是绕在同一铁氧体磁环上的两只独立线圈，他们所绕圈数相同，线圈绕向相反，致使滤波器接入电路后，两只线圈内电流产生的磁通在磁环内相互抵消，不会使磁环达到磁饱和状态，从而使两只线圈La和Lb的电感量值保持不变。但由于种种原因，La和Lb的电感量不可能完全相等。于是La和Lb之差称为差模电感。他和Cx3组成的低通滤波器，可以用来抑制相线-中线之间存在的差模干扰信号。

瞬态抑制器D1，D2可以用来有效地抑制瞬态脉冲。

根据图2制作的硬件电路成本低、体积小、实用性强。设计制作过程中应注意电路板的走线要足够粗，否则很容易在通电后熔断；线路板上的元器件要尽量按原理图上的顺序并排放置，走线不要迂回。规范电路板的制作可以使实验达到更好的效果。

3 测试买验过程及结论

测试过程中为了安全起见，在电源和滤波器之间串接一个电流互感器。电流互感器的工作原理和变压器相似，可以将大电流变成小电流。电流互感器的二次线圈输出端接一个负载电阻，用来接示波器的输入端口。

本次测试实验使用的外部设备是格兰仕品牌电磁炉，可以工作在6种不同功率下：300 W，900 W，1100 W，1 300 W，1 500 W，1 800 W。

测试实验使用TDS3000系列示波器进行波形频谱图的观察。在电磁兼容技术中，更多地使用频域分析方法，在做电磁兼容分析时，由于所有的电磁兼容标准中对发射的限制值都是在频域中规定的，为了便于与标准比对，采用频域分析，而且电磁兼容问题的分析侧重于干扰在特定频率上的能量分布，对时间、相位等关注很少。因此，本实验分别对电磁炉工作在900 W和1 800 W，接滤波器时和不接滤波器时的输出频谱图进行存储和分析。

电磁炉工作在900 W，不接滤波器时，输出波形的频谱图如图3所示：

在频域分析时，横坐标对应频率轴，纵坐标的分贝数对应输出电压幅值。

电磁炉工作在900 W，接滤波器时，输出波形的频谱图如图4所示：

由记录的频谱图数据分析可知，接滤波器后，在40～100 MHz赫兹处出现的干扰明显减弱。

电磁炉工作在1 800 W，不接滤波器时，输出波形的频谱图如图5所示：

电磁炉工作在1 800 W。接滤波器后，输出波形的频谱图如图6所示：

随着电磁环境的日益恶化，电磁炉的电磁干扰问题引起人们越来越多的关注。本文提出的减少电磁炉EMI的方法是建立在实验基础上的，硬件

电路实现简单，成本低，效果明显。

由于实验条件和时间的关系，只对电磁炉的情况进行了具体的实验和数据图象记录。实际上，这种方法不仅能简单有效地改善电磁炉的电磁干扰，还能有效地改善其他干扰较为严重的家用电子、电器设备，具有广泛的适用性。