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摘要：分析了典型煤矿用传感器中开关电源电磁干扰产生的主要来源，现实意义进行分析，并且结合实际情况，对现阶段煤矿用传感器开关电源的干扰现状进行研究。在这一基础上，提出有针性的抑制方法，为煤矿用传感器在使用过程中的可靠性提供有效保障。
关键词：煤矿行业；传感器；开关电源；电磁干扰；抑制方法
引言
煤矿行业在现代发展过程中，为了提高该行业在发展过程中的价值和意义，需要与实际情况进行结合，与时俱进，通过一些先进技术手段的合理利用，推动煤矿行业的发展。煤矿用传感器在实际应用过程中，开关电源电磁干扰会受到很多因素的影响，导致其整体应用效果受到阻碍。针对这一现象，需要对煤矿用传感器的实际应用情况进行分析，并且提出有针对性的抑制方法。这样不仅能够从根本上对开关电源输出信号的一系列干扰影响进行有效的控制，而且还能够对一些噪声等问题起到良好的抑制效果。
1研究煤矿用传感器开关电源电磁干扰抑制方法的现实意义
在煤矿用传感器的实际应用过程中，促使传感器受电电源的整个效率得到有效提升，在某种程度上可以被看作是该传感器的主要技术之一。由于开关电源本身的体积比较小，而且还具有质量轻、效率高等一些优势特点，所以其在实际应用过程中，需要结合实际情况，将这些优势特点充分发挥出来。现阶段，在开关电源实际应用时，由于其是唯一相对比较成熟的技术方案，所以可以直接将传感器看作是煤矿监测监控在实施过程中的感知前端。传感器本身具有一定的可靠性，正是由于这一可靠性特征，对煤矿的日常生产、管理等都具有非常重要的意义。传感器在实际应用过程中，开关电源可以说是其中非常重要的要素之一，同时也是其中的基础单元。开关电源本身具有一定的电磁辐射，而该电磁辐射的强度，能够直接对传感器本身的可靠性产生影响。与此同时，还会对整个监测网络当中的其他一些不同类型的设备产生不同程度影响[1]。因此，针对这一现象，在实践中及时采取有针对性的措施实现对开关电源电磁干扰进行有效控制，对煤矿用传感器的整体适用性和效率提升而言，具有一定的现实意义。
2开关电源的电磁干扰分析
在开关电源工作过程存在电流、电压的高频瞬态变化，瞬态变化产生高频的dI/dt和dU/dt，随之形成的浪涌电流和尖峰电压产生强烈电磁干扰，只有抑制此类干扰，才能从根本上弱化电磁干扰。由于在开关电源工作过程中不可避免的采用工频滤波整流的方法，其中，大电容的快速充电放电、开关管开关状态的高频切换和续流二极管的频繁反向恢复都属于这类干扰。开关电源中整流管的驱动波形、场效应二极管的漏源波形和续流管的恢复波形等基本上接近于非定频率的高频矩形波，其周期的倒数决定了基波频率，脉冲边缘上升时间与下降时间的和倒数决定了倍频频率分量的频率值，通常情况下基波频率在10～2000MHz范围内，谐波频率为基波频率的奇数倍，具有更高的频率特征，这些高频信号会对开关电源输出电压的纹波、控制电路的稳定性造成较强的干扰。
3煤矿用传感器开关电源的电磁干扰抑制方法运用
3.1抑制开关电源中电磁干扰源
为了保证煤矿用传感器在实际应用过程中的多电压供电需求得到有效的满足，在具体实施过程中，要结合实际情况，采取有针对性的抑制措施，实现对煤矿传感器开关电源电磁干扰的有效控制。一般比较常见的方式，就是利用变压器与二极管整流的有效结合，通过这种方式科学合理的利用，可以促使多组不同等级的电压被有效输出。根据上文所提到的内容可以看出，由于开关电源在实际应用过程中，不可避免会存在传导干扰和辐射干扰。所以针对这一现象，在具体操作时，可以通过饱和电感Ls将整流二极管进行有效的串联，利用这种方式可以实现对电磁干扰的有效抑制效果。饱和电感在实际应用时，能够对二极管反向在电流中的实际应用情况进行不断的见效。与此同时，由于利用BH曲线磁性材料制作的磁心电感本身具有一定的特征，那就是其整个磁导率比较高。所以在这种情况下，可以直接对BH曲线进行观察分析，在其中可以观察到有一段区域，可以实现快速有效的运作，其可以进入到饱和区当中，同时还能够与垂直线性区相互之间建立有效的连接。在工程项目实际应用过程中，在二极管导通的状态引导下，可以直接促使饱和电感与理想金属导体相互之间建立有效的联系。这样可以促使其一直处于饱和状态下进行工作，针对这一现象，如果二极管在这个时候出现关断的时候，那么饱和电感与理想电感相互之间的距离就会越来越近。如果处于电感特性的状态下进行工作时，可以针对反向恢复电流起到良好的抑制效果，同时还能够对外部干扰起到良好的弱化作用。
3.2切断电磁干扰传输途径
在针对开关电源各种不同类型的干扰现象进行分析时可以看出，线上干扰其实是其中比较常见的一种干扰现象，同时也是开关电源各种干扰类型当中的一种主要表现方式。在针对电源线干扰问题进行处理时，可以直接通过电源线滤波器对其进行处理，这样能够起到良好的抑制效果。在针对电源线上差模干扰和共模干扰现象进行处理时，其整体抑制能力，能够直接对电源线滤波器在实际应用过程中的作用和效能产生影响。
3.3通用电路模拟和PSPICE仿真运用
通过Pspice电压探头科学合理的利用，能够对开关电源电磁干扰现象进行有效分析，这样有利于提出有针对性的抑制方法。Pspice电压探头可以直接通过Lisn的有效利用，对分离共模、差模信号等进行科学合理的分析，同时还能够保证两者之间的分离效果。在一些通用电路分析软件的实际应用过程中，可以通过加权、相关处理方法对共模噪声进行有效的分离。通过这种方式可以得出共模噪声低于30dBμV，而差模噪声则被控制在50dBμV以下。由此可以看出，其对噪声的整体抑制效果比较明显。
3.4使用屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性
用电阻率低的金属材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的复合材料对磁场进行屏蔽，从而屏蔽辐射，是抑制辐射噪声的根本方法之一。在实际工程应用中，使用具有金属屏蔽层的连接线和电源线，是阻断外部空间辐射电磁干扰耦合的常用方法之一，可以有效提升对于外部干扰的抑制能力，使用磁环、磁珠和单点接地的PCB布局等方法也可有效提升电源及信号线的抗干扰能力，开关电源外壳对器件可以起到支撑和防护作用，如采用低电阻率材料，也可以对电磁辐射干扰起到很好的防护作用，从而产生事半功倍的作用，由于干扰通常为高频分量，所以外壳的对对接缝要相对严密，缝处的焊接等处理应满足EMC规定的抗扰度屏蔽能力，通过上述措施的融合运用，可以有效提升开关电源抵抗外部电磁环境干扰能力，也可弱化对外部电子设备产生的干扰，但要注意，由于开关电源本身为高频器件，其采样和控制信号同样也未高频，一定要使有效信号频率位于滤波器通带之内，才能保证有效信号不会受到EMC元件的干扰。
结语
综上所述，在针对煤矿用传感器进行设计时，将传导性噪声干扰抑制条件因素应用其中，这样不仅能够从根本上促使传感器本身在面对一些复杂环境时的可靠性得到提升，而且还能够实现在煤矿领域中科学合理的利用，不仅能够发挥出良好的抑制效果，而且还能够促使煤矿用传感器的抗干扰能力得到强化。
参考文献：
[1]朱前伟.基于SHT75的数字式低功耗温湿度传感器的设计[J].电子技术与软件工程，2014（19）：12-129.
[2]林引.矿用高可靠性本安型传感器电源电路设计与实现[J].煤炭科学技术，2013，41（06）：88-91.