電動車充電器的干擾分析
1.電動自行車因其具有使用方便、省力、快速等優點, 已經成為越來越多市民的交通工具。在本地電動自行車的擁有量非常大, 筆者在工作中發現, 大部分電動自行車在充電的時候常常會對HFC 網絡的上行通道產生干擾, 嚴重影響網絡的穩定性, 用戶反映強烈, 筆者曾經在一個光節點下排查了4例這樣的干擾,可見電動自行車的充電器已(yi)經成為干(gan)擾有線電視網絡的一個(ge)危(wei)害嚴重的、常見的干(gan)擾源, 本文對這個(ge)問題進(jin)行分析探討, 提出(chu)解(jie)決方法和防御(yu)措施。
2 干擾的現象和危害
充電器干(gan)擾有線電(dian)視網(wang)絡時(shi), 寬(kuan)帶(dai)業務上(shang)(shang)行(xing)通道的(de)噪聲明顯提高(gao), 光點所(suo)在(zai)的(de)CMTS的(de)上(shang)(shang)行(xing)端(duan)口的(de)載噪比有不同程度(du)的(de)降低(降幅最高(gao)可(ke)達(da)十幾個dB) , 從而(er)引起該上(shang)(shang)行(xing)端(duan)口所(suo)帶(dai)的(de)用(yong)戶不能正(zheng)常上(shang)(shang)網(wang), 其影響(xiang)面較廣, 具體表現為CM ( Cab leModem)丟(diu)包嚴重甚至掉線, 用(yong)戶感覺到網(wang)速明顯變(bian)慢, 網(wang)絡時(shi)斷時(shi)續, 這(zhe)類(lei)干(gan)擾嚴重影響(xiang)了(le)有線電(dian)視網(wang)絡的(de)穩定性和用(yong)戶的(de)上(shang)(shang)網(wang)質量。
3 干擾原因的分析
電動自行車充電器多采用開關電源, 型號雖多, 但電路結構大同小異, 圖1是它的工作原理框圖, 主要由整流濾波、高壓開關、電壓變換、恒流恒壓及充電控制等幾個部分組成, 其中整流濾波電路的用途是將交流220 V 電壓轉變為直流300 V 左右的電壓, 通過高壓開關電路及電壓變換, 產生充電時所需的低壓直流電壓, 再由充電控制電路控制后對電池進行充電。

圖1電動自行車充電器的工作原理框圖
這類充電器由于本身的工作特性會產生較強的電磁干擾, 其中由基本整流電路產生的高次諧波干擾和電壓轉換電路產生的尖峰電壓的干擾是主要因素, 特別是高次諧波會沿著輸電線路產生傳導干擾和輻射干擾, 一方面使接在其前端的電源線上(shang)的(de)(de)(de)電路(lu)波發生(sheng)畸變, 另一(yi)方(fang)面通(tong)過電源(yuan)(yuan)線產(chan)生(sheng)射頻(pin)(pin)干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 這些干(gan)(gan)擾(rao)(rao)信號既占有(you)較(jiao)寬(kuan)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率范圍, 又有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)幅(fu)度, 所以(yi)會對周圍的(de)(de)(de)通(tong)信和(he)(he)電子設(she)備造成干(gan)(gan)擾(rao)(rao)。因(yin)此充電器(qi)通(tong)常會在電路(lu)中(zhong)(zhong)附加上(shang)一(yi)個高頻(pin)(pin)濾波電路(lu)和(he)(he)磁環(huan), 用(yong)來(lai)抑制傳導干(gan)(gan)擾(rao)(rao)和(he)(he)輻射干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 但是(shi)越來(lai)越多的(de)(de)(de)廠家為了(le)節省成本(ben), 在生(sheng)產(chan)過程中(zhong)(zhong)就省去了(le)濾波電路(lu), 而且(qie)大多采用(yong)塑料外殼, 沒有(you)選用(yong)合適的(de)(de)(de)金屬材料的(de)(de)(de)外殼對其進(jin)行屏(ping)蔽(bi), 致(zhi)使產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)高次諧波以(yi)電磁波的(de)(de)(de)方(fang)式向空(kong)中(zhong)(zhong)輻射,成為一(yi)個嚴重的(de)(de)(de)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)源(yuan)(yuan), 干(gan)(gan)擾(rao)(rao)信號的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率可延伸到30MH z以(yi)上(shang), 能對大概5 m 范圍內(nei)的(de)(de)(de)HFC 網(wang)絡造成干(gan)(gan)擾(rao)(rao)。
與天(tian)線接(jie)(jie)收(shou)原理(li)相同(tong), 同(tong)軸(zhou)電(dian)(dian)纜也會“ 接(jie)(jie)收(shou)”這些干(gan)擾(rao), 即干(gan)擾(rao)電(dian)(dian)磁場(chang)在(zai)電(dian)(dian)纜上產生干(gan)擾(rao)感(gan)應電(dian)(dian)流(liu), 這個感(gan)應電(dian)(dian)流(liu)會在(zai)電(dian)(dian)纜外導體(編織(zhi)網(wang))縱向電(dian)(dian)阻上產生干(gan)擾(rao)感(gan)應電(dian)(dian)壓, 感(gan)應電(dian)(dian)壓剛好串聯在(zai)有線信(xin)號(hao)傳輸回路長長的地線中, 形(xing)成干(gan)擾(rao), 干(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)的頻率(lv)(lv)剛好落在(zai)反向通道(dao)的范圍(wei)內( 5~ 65 MH z), 就會使通道(dao)的誤碼率(lv)(lv)明顯(xian)上升, 通道(dao)利用(yong)率(lv)(lv)降低(di), 造成網(wang)絡擁(yong)塞(sai)。
4 干擾的排查
這類干擾信號強(qiang), 而且持續時間(jian)長, 只(zhi)要(yao)及時響(xiang)應, 按照一(yi)般噪聲的排查(cha)方(fang)法通常都可以查(cha)到干擾源(yuan)。
下面以本單位(wei)配(pei)備的860 DSP分析(xi)儀為例(與前端Trilithic 9581SST配(pei)合使用(yong))說明排(pai)查(cha)步驟(zou):
( 1)確(que)定受干擾(rao)(rao)影響(xiang)的(de)CMTS端口(kou)(kou)下所帶光(guang)(guang)(guang)節(jie)(jie)點情況;( 2)用860 DSP分析儀的(de)SSR 來(lai)(lai)測試各光(guang)(guang)(guang)節(jie)(jie)點反向光(guang)(guang)(guang)收(shou)測試口(kou)(kou)5~ 65MHz回(hui)傳(chuan)波(bo)形;( 3)根(gen)據(ju)測得的(de)回(hui)傳(chuan)通(tong)(tong)(tong)道頻(pin)譜的(de)比較(正常回(hui)傳(chuan)通(tong)(tong)(tong)道的(de)底噪通(tong)(tong)(tong)常低于- 30dB ) , 確(que)定有干擾(rao)(rao)的(de)光(guang)(guang)(guang)節(jie)(jie)點(見(jian)圖(tu)2、圖(tu)3) ;( 4)到(dao)(dao)該光(guang)(guang)(guang)機處, 用同(tong)樣方(fang)法確(que)定干擾(rao)(rao)來(lai)(lai)自光(guang)(guang)(guang)機的(de)哪(na)一個端口(kou)(kou), 然(ran)后逐級往下排查, 直到(dao)(dao)查找到(dao)(dao)干擾(rao)(rao)源(yuan);( 5)根(gen)據(ju)實際情況是(shi)否能徹底解(jie)決噪聲源(yuan), 如不行就用高通(tong)(tong)(tong)濾波(bo)器將(jiang)其隔(ge)離。

圖2 正常的反向通道頻譜

圖3 存在(zai)干(gan)擾的反(fan)向通道頻譜
5 干擾的處理方法
從理論上來說, 對充電器進(jin)行改造使其(qi)符合電磁(ci)兼容(rong)的(de)標(biao)準或(huo)者用(yong)金屬外殼對(dui)其(qi)屏(ping)蔽, 都(dou)可(ke)以消除或(huo)者抑(yi)制干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 但現實明顯(xian)不可(ke)行, 因此只有在(zai)被干(gan)(gan)擾(rao)(rao)的(de)網絡上采取措施(shi), 對(dui)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)進(jin)行堵截, 提高(gao)網絡的(de)抗干(gan)(gan)擾(rao)(rao)能力。
以往筆(bi)者在工作中發現有噪(zao)聲干擾時, 通(tong)常采(cai)用(yong)(yong)加(jia)裝高(gao)(gao)隔(ge)離度的(de)(de)終端盒、分(fen)支(zhi)器(qi), 或(huo)將用(yong)(yong)戶線更換(huan)成高(gao)(gao)屏蔽的(de)(de)線纜, 或(huo)把(ba)空載(zai)口接75Ω 負載(zai)電(dian)阻(zu)等方(fang)法均能(neng)(neng)有效地將噪(zao)聲隔(ge)離, 但是發現采(cai)用(yong)(yong)上(shang)述方(fang)法都不能(neng)(neng)徹底消除(chu)充電(dian)器(qi)引起(qi)的(de)(de)這(zhe)類干擾, 只能(neng)(neng)在一(yi)定程度上(shang)減弱干擾的(de)(de)強度, 因此在確(que)定噪(zao)聲是由哪(na)一(yi)條支(zhi)路(lu)匯聚的(de)(de)后(hou), 只好采(cai)用(yong)(yong)高(gao)(gao)通(tong)濾波器(qi)將干擾進行隔(ge)離。
6 防止和抑制充電器干擾的措施
在當地, 這類的(de)(de)噪聲干(gan)(gan)(gan)擾有愈(yu)演愈(yu)烈的(de)(de)趨勢, 目前(qian)我們只(zhi)(zhi)能通過(guo)用戶(hu)故障報(bao)修來(lai)發現一(yi)單(dan)處理一(yi)單(dan), 只(zhi)(zhi)能被動地去排查。做到防(fang)(fang)患(huan)于未然, 提(ti)高網絡的(de)(de)抗干(gan)(gan)(gan)擾能力(li), 才(cai)是最好(hao)的(de)(de)策略, 根據經驗(yan)和(he)探(tan)索, 筆者提(ti)出以(yi)下(xia)幾(ji)條防(fang)(fang)止和(he)減輕充電器干(gan)(gan)(gan)擾有線電視(shi)網絡的(de)(de)措(cuo)施, 供作參考和(he)選用。
( 1)做好有(you)線(xian)電視網絡的(de)(de)(de)接(jie)地, 選好線(xian)纜的(de)(de)(de)敷設(she)位置。筆者(zhe)在(zai)(zai)實際中發現, 充電器(qi)的(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)通(tong)常(chang)發生(sheng)在(zai)(zai)居民樓底層的(de)(de)(de)車(che)庫或者(zhe)商鋪, 因(yin)為這類地方(fang)是電動自行車(che)比較集中的(de)(de)(de)場所(suo)(suo), 房內面(mian)積相對狹小, 通(tong)常(chang)充電器(qi)就在(zai)(zai)機(ji)頂盒旁邊充電, 加(jia)上(shang)這些地方(fang)的(de)(de)(de)放大器(qi)、分支(zhi)分配器(qi)和線(xian)纜安(an)裝的(de)(de)(de)位置相對低, 所(suo)(suo)以十分容易受到干(gan)擾(rao), 因(yin)此這些地方(fang)的(de)(de)(de)放大器(qi)和鋼絞線(xian)必須可靠接(jie)地, 以加(jia)強自身(shen)的(de)(de)(de)屏蔽效果, 選用四屏蔽的(de)(de)(de)線(xian)纜, 盡量(liang)將(jiang)電纜敷設(she)在(zai)(zai)相對較高(gao)的(de)(de)(de)位置, 對破(po)損(sun)的(de)(de)(de)電纜盡快更(geng)換, 這樣電纜受到的(de)(de)(de)輻射(she)弱些。
( 2)采取措施保證電纜的接(jie)(jie)頭(tou)(tou)可靠(kao)。接(jie)(jie)頭(tou)(tou)工藝要(yao)(yao)(yao)嚴(yan)格要(yao)(yao)(yao)求, 制(zhi)作(zuo)不合(he)格、有轉接(jie)(jie)、未壓接(jie)(jie)完全的接(jie)(jie)頭(tou)(tou)是非(fei)常容(rong)易串(chuan)入(ru)噪聲的。放大(da)器(qi)的連(lian)接(jie)(jie)盡量采用直通型接(jie)(jie)頭(tou)(tou), 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)要(yao)(yao)(yao)特別注意(yi)防水(shui), 以免接(jie)(jie)頭(tou)(tou)進水(shui)造成(cheng)外導體編織網霉斷, 導致(zhi)屏蔽不良而串(chuan)入(ru)干擾(rao)信號。
( 3)預計(ji)電動自(zi)行車(che)比較集中的(de)地方的(de)放大(da)器,可先(xian)接上高通濾波器, 做(zuo)到防(fang)(fang)患(huan)于未然, 防(fang)(fang)止(zhi)噪聲的(de)串入而影響(xiang)大(da)片的(de)用戶。
( 4)建議用戶購買和使用符合電磁輻射標準的充電器, 充電(dian)的時候(hou), 充電(dian)器盡量遠離電(dian)視終端。
