關(guān)于音響、錄像的電源質(zhì)量與接地問題

    使用全新的數(shù)字電器設(shè)備必須丟棄以前各種各樣的接地、偶合、屏蔽方法。

    時代在變化，我們的電器產(chǎn)品也在變化，模擬電源、電子電路和電源功放領(lǐng)域正逐漸讓位于數(shù)字轉(zhuǎn)換和邏輯設(shè)計(jì)等新領(lǐng)域。燈光控制領(lǐng)域中，這一變化業(yè)已完成。盡管我們中已有不少人注意到了這一進(jìn)步，但是，我們使用原來的模擬電子產(chǎn)品時，會伴隨有AC電源連接，接地及影音系統(tǒng)連接等問題，當(dāng)我們使用操作性能更穩(wěn)定的全新數(shù)字電器產(chǎn)品時，與之相關(guān)的這些因素又有怎樣的變化呢？

    首先我們來看，模擬電路元件是用來放大和組合新的電子信號的，所以模擬音頻前級放大器和混頻器就是用電勢計(jì)來直接改變輸入到電路元件上的信號電平。電勢計(jì)有旋轉(zhuǎn)型和滑動型兩種，時間久了就會產(chǎn)生噪音。全新數(shù)字電路的控制類型相同，但有一點(diǎn)不同，即：他們可以改變集成電路的通信增益是根據(jù)電勢計(jì)電阻從交流到直流轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的數(shù)字二進(jìn)制值逐步改變的。噪音在轉(zhuǎn)換過程中以被過濾掉。

    有些用于混頻和增益的控制器以不再使用電位器，現(xiàn)在從光學(xué)的磁性角度來說，他們都偶合了數(shù)字編碼器，其旋鈕的旋轉(zhuǎn)或扳手的滑位直接轉(zhuǎn)化數(shù)字脈沖，即二進(jìn)制數(shù)碼，然后我們就有了燈光控制系統(tǒng)、音視頻混頻器和類似電路產(chǎn)品，如通過數(shù)字連接的手提式或臺式PC機(jī)系統(tǒng)，盡管性能更好的纖維光導(dǎo)連路越來越穩(wěn)固，但平衡連路通常被受歡迎，如RS-232型或RS-422型，無線電系統(tǒng)也同時并存并同樣使用控制和信號連路，只是仍用線材纏繞起來，以獲取與連路的電器里的信號。這些電器的有線部分會使用數(shù)字型信號或其他專利信號。

    一旦我們說起實(shí)際控制，即新型數(shù)字電器產(chǎn)品處理音、視頻信號時，我們就發(fā)現(xiàn)，這些信號全都是數(shù)字式的，用震蕩器再也看不到相位轉(zhuǎn)換、幅度變化的交流電波形、直流電定位正弦、模擬波形信號。現(xiàn)在他們是一串串的方形波、脈沖寬度調(diào)協(xié)式（PWM）或代表全數(shù)字控制的若干已編碼的二進(jìn)制數(shù)字、音視頻信號等。經(jīng)常在PC機(jī)上使用音、視頻光碟的人都熟悉這個，因?yàn)橹挥心�擬信號才能與話筒或音箱相連。

    即使研究一下交、直流電源，我們現(xiàn)在也只能找到兩處使用直流電（輸入過濾電容和邏輯或應(yīng)用電壓輸出總接頭）；其他的電路都控制一、兩種方形波。一萬赫以內(nèi)的頻率和PWN電路在電源內(nèi)布進(jìn)行會合。相反，模擬電路電源在發(fā)電過程中只有50Hz-60Hz的交流電輸入到整流器上，其他地方或者可能發(fā)現(xiàn)脈動120Hz直流電或一些"純"電平的直流電。舊式線性電源（模擬或線性設(shè)計(jì)）的結(jié)構(gòu)原理；新式開關(guān)型電源（SMPS），兩者區(qū)別很大。

    電源功放可能是數(shù)字改革后僅剩的一種應(yīng)用。一般而言，其輸出最終會反饋到模擬傳感器（也叫揚(yáng)聲器）上，而模擬信號出現(xiàn)于功放中則又是另一回事。在功率放大器上，數(shù)字電路在各方面都超出了最后輸出點(diǎn)，甚至使用數(shù)字電源放大電路和特殊過濾來消除高頻元件（如載波器）。然后用過濾器幫助沖建視頻波段信號作好模擬電壓和電流。

    在模擬電器領(lǐng)域中，我們尤其喜歡頗有口碑的單點(diǎn)接地（SPG）系統(tǒng)和靜地面接地電極，通常具有1的神秘特性，只需連接到電器上。這一應(yīng)用一直保留著250個產(chǎn)品中有一個NEC損壞--接地。從此前提發(fā)出的所有地面接地都要求防火、防震、防電，通過使用屏蔽接地避雷針可以解決這個問題，從電子學(xué)上講與其他的電極一樣。建筑電子系統(tǒng)的（安全）電器接地導(dǎo)體（EGC）系統(tǒng)，包括金屬電纜管道、金屬電器箱體和電源線上著名的綠線。

    現(xiàn)在的情況完全變了，因?yàn)楝F(xiàn)代的模擬及數(shù)字電器中使用的建議接地設(shè)計(jì),接受交流電源系統(tǒng)的電源接地綠線法連接，忽略了所有型號的特殊連接。例如：我們在房間里架好了電器，這些電器都用信號電平纜線接好了，并使用信號參考支架（SRG）以保證具有帶寬接地功能，而普通型號的噪音在相互連接的單元中以被衰減。下面還將講述許多關(guān)于SRG的內(nèi)容。

    全新數(shù)字電器明顯與眾不同，且一點(diǎn)不受模擬電器困擾我們的問題所影響。但我們中已有人發(fā)現(xiàn)了與數(shù)字電器有關(guān)的新問題亟待解決。我們現(xiàn)在應(yīng)該去注意新出現(xiàn)的重要規(guī)則，尤其是針對全新數(shù)字電器的，這些一般也用于模擬電器，例如：有些電器接地規(guī)則以做了重要修正。我們還將看到，有一些具有影響力的纜線屏蔽規(guī)則，除非是視而不見，否則閃電和電子保護(hù)要求都已出現(xiàn)，就是不被理解，比我們使用的電子承載電器更重要，尤其是對數(shù)字電器。

    有了這些了解之后，讓我們開始探索數(shù)字視聽器材這一新領(lǐng)域，及其與建議交流電源、接地和視聽纜線系統(tǒng)的關(guān)系。

    電源質(zhì)量與性能問題

    在應(yīng)用上，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示數(shù)值（1或0）的邏輯電路和視聽電器的數(shù)字電路幾乎沒有差別，因此，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域成功開發(fā)的眾多信息直接適用于壓縮機(jī)運(yùn)做的電器中。（別忘了這是以計(jì)算機(jī)電器為出發(fā)點(diǎn)）。當(dāng)我們研究CBEMA曲線時，這一點(diǎn)就可以得到證明。

    CBEMA代表舊式框架形計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商協(xié)會。該曲線是由CBEMA的功率界面協(xié)會為第三號（SC-3）開發(fā)的，可用來確定交流電源質(zhì)量和各種數(shù)字邏輯電器之間的關(guān)系。

    X軸表示時間及標(biāo)準(zhǔn)美國60Hz電源線頻率每秒鐘運(yùn)行的圈數(shù)。Y軸表示電壓的+/-參數(shù)。Y軸上的參數(shù)百分之百等于所選額定rms交流電電壓。例如：120伏交流電在百分之百那一行；當(dāng)電壓上升時，曲線會沿Y軸上升（標(biāo)注兩倍、三倍等交流電額定電壓的增量，直至百分之百）。當(dāng)纜線電壓下降時，曲線會順著Y軸降至0點(diǎn)，整個電源消失。對數(shù)的X軸決定了被跟蹤情況的持續(xù)性，例如：如果交流電源軸線降至0度，電壓達(dá)一分鐘時；然后數(shù)字心又恢復(fù)成百分之百曲線。當(dāng)然，這可以推斷：電壓可恢復(fù)到120V交流電，即百分之百曲線。若不能恢復(fù)，曲線需要恢復(fù)到他最后的電平狀態(tài)。

    瞬間低壓或傾斜現(xiàn)象

    最常出現(xiàn)的電源質(zhì)量問題之一叫傾斜。傾斜情況有好幾種不同的說法，如下降、俯沖等，但根據(jù)IEEE的《綠寶手冊》規(guī)定"傾斜"一詞以廣為接受。其額定電壓存在于傾斜發(fā)生之前或之后，因?yàn)閮A斜會導(dǎo)致有效電壓明顯地下降一圈或好幾圈。

    常見的情況是由突然應(yīng)用有較高的瞬間開始或流入電流的系統(tǒng)或承載電路引起的。這種常見的承載由整塊面板、馬達(dá)、大常見整流器及交直流電源表示，其中交、直流電源有個大值輸入電容器，通過整流器直接插過曲線。用一個大而空的電容器，大型充電電流能夠因此而存在于第一個半圈，但在隨后的半圈里會逐漸減少，直到電容器再充上電壓。

    瞬間高壓或膨脹現(xiàn)象

    如所期望的一樣，膨脹是與傾斜相反的情況。膨脹也被稱為涌壓，但這個詞不太正確，因?yàn)?涌"更適合用于持續(xù)更短的情況，包括瞬間高壓，如閃電產(chǎn)生的電壓。膨脹這個術(shù)語現(xiàn)在也被IEEE正式收錄，表示上述發(fā)生的情況對膨脹正確的認(rèn)識，其中額定電壓存在于膨脹發(fā)生之前或之后，會導(dǎo)致明顯地有效電壓上升一圈或好幾圈。

    常見的膨脹情況常常是由取消電子系統(tǒng)或有較高流動電流8t大型承載電路而引起的。這種承載是由面板、馬達(dá)、整流器和大型的'不與一個電源關(guān)閉控制同時相連的交、直流電源所表示的。

    脈沖電壓現(xiàn)象

    常見的脈沖現(xiàn)象有許多名字，如假信號、尖峰信號、刻痕、螺狀觸須、過渡脈沖等。其特點(diǎn)是極性輔助循環(huán)，或是頻段輔助循環(huán)。正是這唯一特性但卻會使脈沖成群出現(xiàn)，也許與某個原因有關(guān)，也許與之沒有關(guān)。脈沖與交流電曲線的電壓或電流要么同步，要么異步。脈沖將在C8EMA曲線中出現(xiàn)在左邊8.33毫秒處，和輔助循環(huán)區(qū)，脈沖會全部保留在10004曲線之上或之下，也會部分保留在該曲線之上或之下。這也許有衰減的震蕩特性�？焖龠^渡時間與脈3中緊密相連，但其銜接除了AG電源系統(tǒng)基本頻率的變化比例之外一點(diǎn)也不明顯�？偠�言之、脈沖總是有個過渡時間，在AC電路上用毫秒或微秒表示。當(dāng)脈沖源十分接近測量點(diǎn)時，過渡時間會加快，這是因?yàn)锳C電路在高頻時間是有損耗的發(fā)射曲線，傾向于隨著距離的增加而衰減HF信號。

    震蕩電壓衰變現(xiàn)象

    脈沖衰變可能會與衰減震蕩電流或電壓波形有關(guān)，依靠它最初是怎樣啟動的，多是怎樣通過干涉AC電源系統(tǒng)接線發(fā)射出去的。注意：所涉及的AC電源系統(tǒng)包括有電抗，而且就是LC電路，在基礎(chǔ)頻率或和諧的相關(guān)頻率時甚至?xí)�產(chǎn)生共振。因此，震蕩現(xiàn)象在這個電路上很常見。這些震蕩分頻度根據(jù)LC電路上涉及的有線系統(tǒng)的Q值的不同或其它損失的不同而不同。一般情況下，只有少數(shù)的甚高頻脈沖衰減重覆能被看到，因?yàn)樗�在AG電源電路的指數(shù)式中很快會被分頻掉。超低頻衰減震蕩分頻時會延續(xù)稍長點(diǎn)，通過更長的有線路徑可以傳播出去。

    AC電源線上常駐見的衰減震蕩現(xiàn)象可在CBEMA曲線上8.33毫秒左邊及在輔助循環(huán)干擾區(qū)內(nèi)可以看到。但有時候，也并非如此，8.33毫秒線會與震蕩波形的波形的尾部相交。震蕩一般運(yùn)動在100％電壓線之上或之下，但有時候會出現(xiàn)DC偏極現(xiàn)象，并徘徊在該線上下。有一個好例子，即：AC電源系統(tǒng)衰減震蕩現(xiàn)象是由一排排電源因素電容器打開到"進(jìn)口"(有時為"出口")而產(chǎn)生的。這些現(xiàn)象職有能量，又包含有許多低頻內(nèi)容。這些因素結(jié)合起來會使干擾引出去，而在電子補(bǔ)給系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)備及電器之前過好幾英里英里的距離之后沒有大幅衰減。裝有開關(guān)的

    一串電源因素電容器的常見電路簡圖。這里的一般規(guī)則是：電容器bank離所影的子設(shè)備越近，潛在干就會越大，反之亦然。

    多數(shù)電源校正電容器banks安裝在三相干擾電路上，用于電子補(bǔ)給系統(tǒng)本身，在設(shè)備的主進(jìn)給裝置系統(tǒng)內(nèi)，或兩個位置都有。兩種情況下，不需要的效果極易達(dá)到建筑的輔助進(jìn)給裝置及分支電路系統(tǒng)中，并到達(dá)連接的電子承載設(shè)備。電容器怎樣引起衰減震蕩現(xiàn)象?當(dāng)一套放電電容器直接在高峰由壓附近連在AC線上時就會引起部分問題。另一種方式，充電電容器可在曲線電壓大大低于電容器電壓時連接到AC線上即可產(chǎn)生。

    在第一種情況下，電容器從AC線上獲得許多電流。由于上流電源電路阻抗之緣故，電容器會令電壓產(chǎn)生暫時突降現(xiàn)象，通過順流載荷看上去象是無準(zhǔn)備的電壓下降01E第二種下，電容器給AC線加了壓。這個加壓會在線路導(dǎo)體上引起不需要的電壓從電容地連接點(diǎn)瞬時雙向突增。盡管這個上升看上去像是雙向瞬時突增，但它的實(shí)際增向是荷載向。當(dāng)用于連接三個電容器bank的機(jī)械聯(lián)系沒有同步聯(lián)系次數(shù)時，又會產(chǎn)生另一問題，即導(dǎo)前致兩個電容器先被連接上，直接結(jié)果是在兩個相關(guān)的電源系統(tǒng)導(dǎo)體上產(chǎn)生特殊干擾。伴隨這一干擾的還有普通干擾。

    這兩種情況的任意一種，包括電容器和AC線的LG產(chǎn)品都會產(chǎn)生震蕩條件直到電容器的充電變得與線路電壓頻率同步。作為與線路相連的簡單電抗載荷，由于阻抗的緣故，電容器產(chǎn)生有傾向性的電源因素校正影響。

    通訊障礙

    經(jīng)�？梢砸姷紸C線上的電壓波形，它們與從波形上去除的一、二障礙同時存在。任何地方都會產(chǎn)生這種障礙，且是按時間頃序從開始時間一直持續(xù)下去。它們被稱為通訊障礙，一般是由瞬間的短路引起的，己控制的整流器會在一個打開而另一個被關(guān)閉之間位于AC線的中間。有了SCR，即相位轉(zhuǎn)換開關(guān)后，易看到障礙沿著X軸波動，它們一般位于GBEMA曲線上和輔助循環(huán)區(qū)的8.33毫秒線的左邊。

    電波上的若干零十字

    在電容器的衰減震蕩現(xiàn)象中，零度電壓曲線會與該現(xiàn)象的震蕩部分或和諧電壓有若干交叉點(diǎn)。如果在深層障礙邊緣存在震蕩，并與零度電壓線相交時也會發(fā)生這種現(xiàn)象。在這兩種情況中，結(jié)果都會產(chǎn)生多個電壓零十字，對任何依靠60Hz曲線電壓的零十字點(diǎn)進(jìn)行計(jì)時或SCR整流的電器產(chǎn)品都會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。有些SGR的燈光控制系統(tǒng)會受到此類問題的嚴(yán)重影響。如果依靠電壓波形計(jì)算零十字的數(shù)字表或計(jì)時器在60Hz電路上每180度會得到不止一個電壓零十字時，速度就會加快!

    和諧電壓波形失真

    利用非線性承載，如各種整流器電源(線性和SMPS），電流在相關(guān)的頻率中從120伏交流電源線流到60HZ。一般而言，所有電流都是以脈；中形式在90度到270度之間運(yùn)行，以避免沿著所給電壓波形線性流動。常見的用于SMPS的輸入電流波型。該波形包括一個高峰電流，在受其影響的電路上，有大幅度電壓降、穿過AC電源電路的阻抗包括接線，電源變壓器阻抗、震蕩器繞阻或其他AG電源的內(nèi)部阻抗。出于考慮和興所趣所致，上述阻抗可由用于暫時AC電源系統(tǒng)的靈活的電源線設(shè)備大量提供。如果長分支電路同擴(kuò)展電線連起來運(yùn)用的話，則又是一個新發(fā)現(xiàn)!在非線性載荷和AC電源之間，放置一個電源調(diào)制設(shè)備，如電線電壓調(diào)制器，有時會使情況更糟，因?yàn)槌Ｓ玫碾娫凑{(diào)制設(shè)備通常有許多內(nèi)電阻，而內(nèi)電阻會直接增加電壓波形的失真問題。常見的非線性承載，如與120伏交流電相連的SMPS就要求基本頻率電流與和諧電流兩者都達(dá)到第19(19HZx60HZ或1，140H2)o多數(shù)情況下，電流來自奇數(shù)諧波中(3，5，7，9..….)，而且是由低到高順序(特別是第三、第五、第七諧波)。

    一旦非線性承載(如整流器)需要從AC電源電路中獲得和諧電流，就會出現(xiàn)電壓下降，并在系列連路中穿過各種阻抗。這樣，如果所給數(shù)量的第三諧波電流在上流電路中下降10伏，則這種情況會被認(rèn)為是從10伏180Hz用數(shù)學(xué)方法增加到120伏肋Hz基波電壓。從這種現(xiàn)象中觀察到的電壓波形會出現(xiàn)高峰和低谷，或稱為駝峰電壓，這取決于人們是怎樣描述該失真現(xiàn)象的。與AMP的基波電流的60HZ頻率相比，電流通路中1A180Hz(第三諧波)的電感電阻(XL＝2fL)總量會使電壓下降3倍，這個關(guān)系也適用于更高層次的諧波電流系統(tǒng)，因?yàn)殡姼须娮枋请S著頻率的增加而按比例增加的。

    注意：和諧的失真電壓波形所擁有的總面積沒有不失真的正弦波所擁有的總面積多，而且其高峰電壓也更低。這對于相連的線性電源來說，問題比SMPS的設(shè)計(jì)更多。前者損失了固定空間，越運(yùn)行越熱，因?yàn)樽鳛榈蛪含F(xiàn)象，在輸出時，相連的線性電源會做出相應(yīng)的反應(yīng)。而SMPS有較多的可利用空間，以后會為90度、—270度的主能量存儲電容器簡單地用一個更高的高峰充電電流來補(bǔ)償。有了足夠的失真，兩個電源最終都會失去固定空間，但線性電源總是先行，而且稍多點(diǎn)。

    一項(xiàng)重要建議：如果想在沒有攜帶正弦波形的AC電源導(dǎo)體上測量電壓或電流，那么只能使用真正有效的儀器。常見的模擬或數(shù)字電流或V表并非真正的有效儀器，但是一般的測量儀(有效校準(zhǔn)設(shè)備)。換而言之，正是全波整流的DC儀器才標(biāo)有到度，可在純正弦波上精確到有效的O.707值。在諧波典型的失真波形上，這種儀器讀不出曲線下部地區(qū)的精確值，其讀數(shù)結(jié)果會誤差50％左右。換而言之，在這樣的儀器上，20A的有效電流可能會被讀做10A左右的值。這樣會令使用者誤以為：電路沒有嚴(yán)重載荷。電壓波形上會發(fā)生同樣的問題，使用者會誤以為：AC線電壓太低，需要提高，當(dāng)然包括電壓和電流的計(jì)算，這種情況也有弄錯的時候。

    常見SMPS和線性電源上的傾斜影響

    研究CBEMA曲線的另一種方式是確認(rèn)在丫軸上和8.33毫秒點(diǎn)左邊區(qū)域100％線以下的面積，把它作為缺少優(yōu)質(zhì)能量儲備的地區(qū)。在常見的SMPS輸入中，過濾電容器發(fā)生了作用。在設(shè)計(jì)良好的SMPS單元中，這是相對較大的電容器，來自全波橋式整流器，直接穿過AC線輸入。這個電容器已充滿了電，幾乎達(dá)到AC線的高峰線路電壓(169伏直流電，在120伏交流電線上)，并能儲存大量電能(Q＝CE)，可在電源中通過提取，比在SMPS中用邏輯電壓固定電路更優(yōu)越些。因此，這就象個飛輪,一旦發(fā)動機(jī)啟動，機(jī)器就會一直運(yùn)轉(zhuǎn)下去。但是,劣質(zhì)的SMPS電源或良于的但卻過分承載的電源都容易缺少存儲能量，在主輸入電容器上，一旦AC線電壓下降就必須為傾斜現(xiàn)象的持續(xù)提供再充電電流。在SMPS中，該點(diǎn)被描述為：當(dāng)用于SMPS輸出的全波整流器上時，高峰AC或者小于那個半環(huán)上的電流的電壓電平。因?yàn)榫�性AC—DC電源操作來自輸入下降變壓器上的低壓狀態(tài)下的所有過濾電容器。電容器所充的電壓與線性電壓調(diào)整器持續(xù)工作所充的電壓兩者差別不大。人們把這個差別稱為“空間”。這兩種設(shè)計(jì)之間沒有什么對比——所以這場競賽持續(xù)了下來，且SMPS成了贏家。

    由于Q＝CE，所以對于同樣尺寸的電容器來說，120伏AC線在17幅峰電壓時的有效存儲能量的總量要比25伏AC輔助變壓器40高峰電壓時的存儲能量大得多。而且，想一下，除了在240伏AC輸入時能可以操做之外，和120伏AC輸入單元相同的SMPS中又能儲存多少能量呢?再說地SMPS中，電容器還直接連在整流器的輸入上！有了線性設(shè)計(jì)，二者就沒有區(qū)別了，因?yàn)榻祲鹤儔浩鞯妮o助電壓也不會改變，只有基礎(chǔ)電壓會變；因此結(jié)果就是空間沒有改變。

    在模擬電源的DC輸入和同樣輸出比率的SMPS上。線性電壓傾斜與SMPS的聯(lián)系甚少，對比一下它們相同的電源輸出比率和線性AC—DC電源即可明了。數(shù)碼差異與輸出比率相同的線性電源相比，性能更好，價格更低，音量更小，SMPS重量更輕。只有當(dāng)線性電源與其所支持的商品相比，供應(yīng)不足，成本更高，體積和重量都變大時，才能與它們相競爭！

    多數(shù)AC電源研究(IBM、Bell等)己確認(rèn)了AC線電壓傾斜現(xiàn)象，這己不足為怪，而且電子、計(jì)算機(jī)使用者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)都把它作為最平常的電源質(zhì)量問題。盡管忽略了如傾斜現(xiàn)象這樣的AC線電源問題之后，人們都認(rèn)為SMPS數(shù)碼電器要比模擬電器好，但是仍有一點(diǎn)點(diǎn)傾斜現(xiàn)象會導(dǎo)致性能故障。

    常見SMPS與線性電源的膨脹效果

    膨脹是向SMPS輸入時產(chǎn)生的，其結(jié)果可預(yù)見為：它盡全力結(jié)全波整流器充實(shí)電后，再給輸入能量儲存電容器充電。在普通的SMPS中，這是個相當(dāng)大的數(shù)目,所以這個努力并不象看上去的那么容易。此處包含一個RLC連續(xù)時間，它不僅包括電容器，還包括膨脹到達(dá)的整個上流有線系統(tǒng)的電抗和電阻。所以，很難充滿電容器；相反，它只是引入現(xiàn)有的、并把它儲存以備后用。如果這能產(chǎn)生比線性高峰更高的電壓，那么電容器就不會簡單地在下一個半圈上接受任何新電荷，直到一些SMPS插入載荷之后的半圈已經(jīng)把電容器的電壓消耗到低于AC線高峰電壓以下之后才開始接收新電荷。

    SMPS電源的變壓器是高頻(一般為幾萬赫)開關(guān)電路，涉及到關(guān)閉與飽和設(shè)備的交替，其能量來自主輸入能量存儲電容器。輔助變壓轉(zhuǎn)換器是全波整流，用于給輔助能量存儲電容器在接近連接載荷使用的電壓處充電。通過脈沖寬規(guī)定的變壓器(控制其工作循環(huán))，我們可以在這個電容器上控制充電電平。

    即使主輸入能量存儲電容器在穿過終端時可能有大量電壓變化，最終在變壓器服務(wù)的輔助能量存儲電容器上也會得到一個穩(wěn)定的電壓G注意／不論何時穿過輔助能量存儲電容器，出現(xiàn)電壓太大時，變壓器都會’被脈沖寬帶規(guī)定電路臨時切斷。這就是在SMPS的某些部位設(shè)置了自動保護(hù)措施，避免輸入線到達(dá)載荷而產(chǎn)生超壓干擾，效果很好。

    使用線性電源時，膨脹會使輸入轉(zhuǎn)換器的低壓輔助主能量存儲電容器充電過多，而由它供電的線性電壓調(diào)節(jié)器電路又不能承受過量電壓，所以就會對服務(wù)載荷失去調(diào)節(jié)功能，結(jié)果電源輸出的DC電壓太多，不能擾亂或破壞相連的載荷。另外一點(diǎn)，調(diào)節(jié)電路本身會受損。DC電平消弧電路有時是唯一能保護(hù)它避免出現(xiàn)這類問題的方法，但這不是—個好方法，特別是它不會自動調(diào)節(jié)，而需要由電磁干擾來觸發(fā)。

    其它影響

    因?yàn)閹缀醺鞣N脈沖和震蕩現(xiàn)象包含的頻率元件都比經(jīng)常出現(xiàn)的傾斜或膨脹的頻率高，所以它們可以影響由EMI效果而產(chǎn)生的附加電源。

    經(jīng)常出現(xiàn)的問題均涉及到AC線已擴(kuò)展的電子干擾，一般包括提供不需要的輸出、輸入(和與之相連的較高的電平電路)藕合電源設(shè)計(jì)。當(dāng)涉及高達(dá)幾萬或幾千赫的頻率，而少量散逸電抗又能形成重要電路間的藕合時，上述情況尤為真實(shí)。電源內(nèi)的一般問題涉及的是安裝點(diǎn)，與e-field相反，因?yàn)殡娏飨鄬�較高，電路阻抗和電壓又相對較低，這樣，多數(shù)問題都涉及散射磁場及有線裝置和PC板掃描點(diǎn)的路線等方面。

    關(guān)于EMI抗擾度問題，SMPS的成功經(jīng)驗(yàn)已廣為人知，因?yàn)樵谄潆娐分兴�就是豐富的EMI發(fā)電機(jī)。這樣，SMPS必須據(jù)EMl和電磁兼容點(diǎn)進(jìn)行良好設(shè)計(jì)，否則，它不會起作用，或者對它正在使用的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾，使它免于自己中毒，具有抗外用EMI的理想效果，如在與之相連的AC電源線上。這種情況與常見的線性電源不一樣，常見的線性電源本身是很安靜的，通常不是按EMI抗點(diǎn)來設(shè)計(jì)的。

現(xiàn)舉例來說明。經(jīng)常是：某項(xiàng)電路設(shè)備內(nèi)擁有線性電源，而它同時又受到AC線EMl問題的影響，所以把與載荷兼容的一可切斷電源(UPS)置于載荷和受損AC線之間。這種變化一般是能夠解決問題的，但它又是怎樣解決的呢?

    其實(shí)很簡單。就是在“受害”電路中把SMPS放在AG電線和線性電源之間。而且除了UPS之外，AC電源UPS和電器中的電器中的SMPS之間真正差異是高電源，而沒有整流過的變壓器輸出給載荷提供的是60HZ電源而非DC電源。UPS電池和SMPS主輸入能量存儲電容器之間的相同之處顯而易見，此處不再贅述。

    減緩問題

    ★選擇Ac電源：電器產(chǎn)品要使用恰當(dāng)?shù)腁C電源，這不僅僅是指把插頭插進(jìn)離電器最近的墻壁插座即可，還包括避免犯工業(yè)中的常規(guī)錯誤，即試圖為設(shè)備取得特別的或?qū)Ｓ玫腁C電源。因此獲得恰當(dāng)?shù)腁C電源的任務(wù)就從AC電源本身開始。

    ★逆流而上：聽眾最好的建議，那就是一AC電源為起點(diǎn)，或逆流而上，接近建筑的電器服務(wù)(SEQ)較為實(shí)際。這是指專用的SEQ進(jìn)給裝置連接到房間中的電器設(shè)備上，而在這房間里，它是通過獨(dú)立轉(zhuǎn)換器(IT)或另一個合適的電源設(shè)備藕合到一個或者多個面板上。

    這種設(shè)計(jì)原理極為簡單。不論在建筑內(nèi)的什么地方使用AC電源，不論什么影響了SEQ，都會同樣影響建筑內(nèi)各級電平的電源分配。例如：即使SEQ上出現(xiàn)了瞬間低壓（傾斜）現(xiàn)象，都能在建筑內(nèi)的各個電器插頭上發(fā)現(xiàn)。然而，如果有人在分配系統(tǒng)中一個很遠(yuǎn)的插頭上逆向獲得了電源，那么任何影響進(jìn)給裝置或所選插頭與SEQ之間的面板的東西都會影響選用的輔助插頭的電源質(zhì)量。經(jīng)過嚴(yán)密的數(shù)字計(jì)算得知：電源質(zhì)量在SEQ時表現(xiàn)最好，但經(jīng)過分配系統(tǒng)時變得越來越糟，而且建筑本身的載荷也會出現(xiàn)問題。

    ★取用低阻抗電源：所有電源均有內(nèi)部阻抗，例如：它會限制短路電流穿過電河或轉(zhuǎn)換器的終端。因此內(nèi)部阻抗既是不可避免的，卻又具有實(shí)用性，除非是因?yàn)闆]有考慮到而會陷入麻煩之中。

    常用的電器載荷設(shè)備電源包括整流器輸入。這些輸入要求每個半圓上都有非正弦的高峰電流，以使電壓穿過電源內(nèi)部電阻時能大幅度下降，并引起電源中有效電壓波形的諧調(diào)失真，這樣產(chǎn)生的諧調(diào)失真的電壓波形會給普通電器載荷設(shè)備的操作引出無數(shù)麻煩。

    電源電路上的諧波很強(qiáng)，通常能夠進(jìn)入電話及電器設(shè)備的信號電平電路中，并引出許多故障。例如：AC電源系統(tǒng)上的簡單電壓波形諧波很嚴(yán)重，因?yàn)樗鼈円矔�引起相關(guān)的AC電源連線去引發(fā)寬帶音頻頻率去干擾附近的周制或信號纜線。又如：對簡單的AC—DC電源的干擾會覆蓋60HZ到2KHZ。在電壓波形上較高頻到痕出現(xiàn)的地方。有效諧波能向上擴(kuò)展至幾十甚至幾百千赫處，可以另外影響視頻或數(shù)字轉(zhuǎn)換過程。

    諧波電壓被降到一個合理的水平上后能保證：所選AC電源內(nèi)部應(yīng)有一定的低阻抗。對于常見的服務(wù)轉(zhuǎn)換器(ST)來說，這一校正己不成問題，但它卻變成了建筑內(nèi)電器的干型轉(zhuǎn)換器或其它型號的電源調(diào)節(jié)器，并從中獲得電源。這里推薦一種方法、即建立比載荷所要求的KVA能力更大的AC電源，其內(nèi)部電阻在2.5％--5％范圍就能避免許多類問題。注意：多數(shù)電壓調(diào)節(jié)器和UPS的各種電源雖不能達(dá)到上述內(nèi)電阻的要求，但有時還是很實(shí)用。這就要求確定：所選的調(diào)節(jié)器或UPS必須有內(nèi)輸出電壓反饋電路，它能看到輸出電壓波形，并將錯誤校正信號反饋進(jìn)控制電路中，該信號會使輸出波形失真和有效值電壓電平保持在相同控制之下。這種情況下可以用有源方法來補(bǔ)償內(nèi)部高阻抗。

    如果電源調(diào)節(jié)器設(shè)備沒有良好的輸出電壓波形控制，那么對于輸出電壓波形的失真來說，情況要比建筑內(nèi)電源系統(tǒng)直接供電嚴(yán)重得多。有時這種問題會很嚴(yán)重，以致于當(dāng)電子載荷設(shè)備與電源調(diào)節(jié)單元相連時不能正常運(yùn)行，但與建筑電源相連時卻可能正常運(yùn)行。在商業(yè)貿(mào)易中，這被認(rèn)為是昂貴的教訓(xùn)。

    電子荷載的NEc接線方式

    從歷史角度來說，在與給電子載荷電器供電的AC電源分支電路相連時，NEC不要求太靈活，一般只有兩種方法：固定接地(SG)和隔離或絕緣接地(IG)。經(jīng)常給設(shè)備供電的AC系統(tǒng)只能用固定接地法。(這意味著把電源轉(zhuǎn)換器的中性電極黏接到設(shè)備接地絕緣系統(tǒng)上，把最近的NEC接地地極接到2，150伏交流電的AC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器上。參見250—5和250。25部分)。盡管從設(shè)備性能角度來說，這是個好方法，如在常用的電器設(shè)備安裝中可以降低嗡嗚等噪音問題，但它卻禁止用在分支電路上。產(chǎn)品安全檢測和列表服務(wù)(如UL)都非常清楚，即檢測的各種電器設(shè)備及其安全標(biāo)準(zhǔn)都必須符合NEC03(1996版)的要求。

    Ac系統(tǒng)和分枝電路接地

    傳統(tǒng)的兩種AC系統(tǒng)及分支電路的接地法(SG設(shè)計(jì))和(IG設(shè)計(jì))所示，其中分支電路是在噪音及嗡鳴狀況下用來支持常用的電器載荷安裝設(shè)備的。1996年NEC的新版之前，只有這兩種設(shè)計(jì)方式。兩種接地方式都有雙重性。首先：在常用的120伏有效值分支電路中，熱線應(yīng)在最高電壓為170伏的電位中接地。其次：由于接地導(dǎo)體系體中存在普通噪聲電流不等的共模(CM)噪聲電流會出現(xiàn)在分支電路的中性或熱性導(dǎo)體上。這個不等的電流隨后會在接向載荷(熱性或中性導(dǎo)體)的AC電源線上轉(zhuǎn)化成簡正電流。

    第一種情況表示：電子場位置很高，距離熱性導(dǎo)體最近，與任何接地物均有關(guān)，如安裝在電源線附近的音頻纜線的屏蔽。該高電子場最大限度地藕合AC電源線和接地屏蔽，這樣會把嗡鳴及噪音帶入到音頻纜線中。這一點(diǎn)對于高阻抗電路來說尤為重要，因?yàn)樗麄兪怯呻妷候?qū)動的。注意：如果AC接線上有效的接地電壓下降的話，從電子場進(jìn)入附近的信號電平導(dǎo)體的藕合干擾量也會下降。因?yàn)殡娮訄鰧儆诮鼒霈F(xiàn)象，它與電壓成正比，又會隨著相關(guān)導(dǎo)體間距離的擴(kuò)大而快速下降。

    第二種情況表示：從數(shù)學(xué)角度來說，轉(zhuǎn)換成共模(CM)噪音的簡正噪音在電路上對于所期望的電源電流來說是附加的，用電路阻抗相互作用之后，又會變成簡正噪音電壓，并加到AC電壓波形上。這樣，載荷設(shè)備必有一個AC輸入電源免受噪音電壓穿過整個音頻頻率段及以上，不僅僅在60HZ和120HZ。這暗示著要認(rèn)真考慮整流程序之后的過濾系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)，例如使用極低的系列電阻泄漏值的電解電容器和低泄漏的電感器。例如：線性電源會橫穿過這個噪音電壓進(jìn)入到直流電源輸出上，并會影響調(diào)節(jié)器電路運(yùn)行的性能。它其至能穿過或環(huán)繞調(diào)節(jié)電路，并進(jìn)入到直接與電子電路相連的終端直流電的母線結(jié)構(gòu)中，當(dāng)這些是模擬性能，且?guī)в幸纛l帶通的低電平混頻器或功放時，就會成為相當(dāng)頭疼的問題。注意：使用一般的SMPS時，這就不會是個大難題，因?yàn)槲枧_之間的轉(zhuǎn)換變壓器能為舞臺提供足夠量的衰減，并把噪音排除到電路之外，比如調(diào)節(jié)電路。

    新方法

    AC電源系統(tǒng)接線與接地的最新方法是用一個120伏交流中心抽頭的AC系統(tǒng)提供單相AC電源，并建立分支電路系統(tǒng)，即將所有的絕緣體對稱地接在地上。接地的額定AC電壓必須是原來的一半，例如，原來為120V有效值時，現(xiàn)在只有60V有效值。這種AC系統(tǒng)及其接線、接地要求會在NEC第530條中引出影、視攝像棚及類似場所，G部分；60伏接地的各個分支系統(tǒng)。使用固定接地法(SG)中新的AC系統(tǒng)接地法的常用接線設(shè)計(jì)所示；絕緣分離接地法(IG）的設(shè)計(jì)所示。NEC內(nèi)部用于60伏交流電接電系統(tǒng)的操作部分為530—70，一般描述為：使用分支電流為120伏的、單相的、3線的、并帶有各為60伏的兩個非接地絕緣體和一個接地絕緣體的系統(tǒng)應(yīng)月達(dá)到為A—V產(chǎn)品或其它感性電器設(shè)備減少有害噪音的目的，并且其使用只限制在電器設(shè)備中，都符合530—71到530—73部分的全部要求。相關(guān)的NEG各部分的全部文字都己在“NEC經(jīng)銷商密碼”中給出了。新要求需要在用于新的AC系統(tǒng)接地的插座或分支電路開關(guān)閘上附加接地故障中斷(GFl)裝置。

    當(dāng)使用新的120／60伏交流電系統(tǒng)時會出現(xiàn)三大重要變化。

    第一：如果是一個標(biāo)準(zhǔn)的電路形式時，熱絕緣導(dǎo)體上的接地電壓是原來的一半，電子磁場會成比例地下降至接地電平。

    第二，接地系統(tǒng)全都是對稱的，這在接地系統(tǒng)中限制了共模噪音電流轉(zhuǎn)換成簡正電流的能力，因此也限制了電路上的簡正噪音電壓。這一類降低了噪音穿過設(shè)備電源到達(dá)后續(xù)電路的能力。

    第三，NEC要求為120／60伏交流電系統(tǒng)只提供支持裝配有特殊連接設(shè)定的電器設(shè)備。這可以防止電器設(shè)備大量干擾共用同一個AC系統(tǒng)和分支電路連線的其它設(shè)備。記�。寒�(dāng)使用建筑內(nèi)的與普通AC系統(tǒng)完全隔離的AC系統(tǒng)時，從無電源角度考慮還是很可靠的，因?yàn)檠b有壓縮機(jī)的電器設(shè)備現(xiàn)在用在了專用的120／60伏交流電系統(tǒng)上，但燈光、馬達(dá)等載荷與此不一樣，它們在啟動和故障情況下會引起支電路或進(jìn)給裝置開關(guān)閘干擾斷路，不是簡單地連接在輔助轉(zhuǎn)換器、進(jìn)給裝置和分支電路系統(tǒng)上。

    如何做?

    最佳效果就是把完全分離的轉(zhuǎn)換器、輔助過強(qiáng)電流利打開裝置、進(jìn)給裝置及分支電路全都安裝到新的120／60伏AC電平上，作為己安裝設(shè)備，這符合NEC使用系統(tǒng)的要求。這是獨(dú)立于建筑內(nèi)其它各系統(tǒng)的唯一AC系統(tǒng)，它需要通過地極導(dǎo)體(GEC)把AC系統(tǒng)接到普通建筑地極使用的NEC地極接地上。

    請注意：在整個12D／60伏交流電系統(tǒng)的使用操作過程中會存在一個小故障，包括那些不需嚴(yán)格訓(xùn)練就能進(jìn)入的位置。根據(jù)NEC的規(guī)定，當(dāng)120／60伏交流電系統(tǒng)用在普通區(qū)域時，需要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置和確認(rèn)。

    關(guān)于單獨(dú)設(shè)置的問題有2個要求：第一，要擁有特別的插座和插頭，經(jīng)銷商處未必會有存貨；第二，必須通過切斷纜線上現(xiàn)有120VAC插頭，并換一個新的來改善所列產(chǎn)品的安全問題。而第二個要求又帶來了新問題：由于110—2部分、認(rèn)可及110—3、測試、確認(rèn)、安裝、使用設(shè)備；(b)段落、安裝和使用等因素的組合影響而必須再操作另一個NEC。例如：已列出或標(biāo)明的設(shè)備但卻沒有給出有效期限的不能改善。這樣使設(shè)備不再屬于所列出或標(biāo)明的狀態(tài)下，并使己確認(rèn)的的兩個部分都可能出現(xiàn)問題。唯一的解決辦法是獲得電子安全檢測權(quán)，允許改善設(shè)備的安全與操作的測定問題。

    如果在這程序還沒有完成之前，又發(fā)生了火災(zāi)或電擊事件，展覽會場將有律師現(xiàn)場簽署以證明所有電平改良過程都是可章的oNEC在這部分需要略做變化以證明已列出或標(biāo)明的設(shè)備可以用于改良過的標(biāo)準(zhǔn)NEMA—5—15或。20型插座，且又不會失去NEC的列表、標(biāo)簽或其它優(yōu)點(diǎn)。

    控制嗡鳴及噪音的接地

    當(dāng)電器設(shè)備全部安裝在一間房子里時，如音、影編輯室里的設(shè)備，一般都會有好幾個安裝支架，還有若干信號電平纜線。這種安裝方式總會涉及到嗡鳴及噪音的問題，且都是以共模(CM)開始的。

    當(dāng)脈沖干擾計(jì)時或相關(guān)的邏輯元件的設(shè)置與重覆設(shè)置的操作時，設(shè)備接地系統(tǒng)中的共模電流和電壓會引起一些數(shù)碼電器設(shè)備的操作問題。一旦被電路阻抗的不穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化成簡正電流或電壓時，它會自動模擬所需要的信號，并直接影響控制操作和音、視頻信號。

    劃分為噪音的共模電流和電壓是問題的主要癥結(jié)所在，一般指通過設(shè)備接地法來破壞NEC或采用黏合接地法所制造的電器安全問題。案例之一是使用單點(diǎn)接地法，此方法用于模擬電器時，難以預(yù)言其作用；在數(shù)字設(shè)備中又一無用處，是真正的用于所屬設(shè)備的防電擊接地設(shè)計(jì)，當(dāng)以分類形式做補(bǔ)充時會破壞NEC設(shè)備和AC電源接地系統(tǒng)。

    然而，處理這些問題也確實(shí)存在真正的有效措施，并能保證AC電源系統(tǒng)及設(shè)備接地的安全。該措施稱為信號參數(shù)網(wǎng)(SRG)，包括纜線終端屏蔽所用的AC電源和信號電平脈動保護(hù)器。