現在對電子設備中來自電源的傳導噪聲和電子設備發生的輻射噪聲的要求越來越嚴格,所以對含電子產品的噪聲特性進行測定的必要性增加了。由于電源噪聲的混入已經成為首要問題,特別在使用CPU的數字設備中,交流電源產生的噪聲會使設備產生誤動作,所以在對含電子的產品測定中都首指電源噪聲。而在各種各樣的電源器件中,電源變壓器由于其自身獨有的如下特點,在低壓斷路器,特別是ACB中廣泛應用:

　　(1) 能夠傳輸功率但同時也是一個隔離器;

　　(2) 可靠性高,長期穩定性好;

　　(3) 頻率范圍寬;

　　(4) 振幅的動態范圍寬;

　　(5) 可以自由地進行阻抗變換;

　　(6) 產生的噪聲小。

　　電源噪聲的混入由變壓器的參數規格所決定。最近,高頻開關電源由于體積小、重量輕、效率高,因而被大部分設備電源所采用。但是,在處理微弱信號的設備電源中,更多采用抗交流電源噪聲混入能力強、電源自身噪聲小的商業頻率的電源變壓器+降壓型電源。

　　電源變壓器最重要的基本性能是出于安全考慮的耐壓性、絕緣電阻、溫升、電壓變動率等。這里僅討論對處理微弱信號更為重要的有關噪聲的問題。如圖1所示的電源電路是利用變壓器的屏蔽層接大地,可有效阻斷共模噪聲。

　由于電源變壓器初級2次級之間是絕緣的,故也就具有阻斷共模噪聲的功能。發揮這種作用的方法就是靜電屏蔽。靜電屏蔽不會將來自交流電源的共模噪聲傳輸到次級一側,而是返回到初級的接地端。如果靜電屏蔽的連接發生錯誤,那么相反的噪聲電流就會流入信號源。這樣就會通過導線的阻抗變換為差模噪聲(噪聲串聯加到信號上)電壓,導致正好相反的結果。所以,設計者在線路板布線時,對電源變壓器實施靜電屏蔽時的連線非常重要,屏蔽層應接入大地而不是與次級端地連接在一起,即直接返回噪聲源的接地點。

　　靜電屏蔽是為斷開初級2次級間的浮游電容而插入的,它的插入應該包圍初級線圈部分,使初級線圈與次級線圈之間不產生直接的浮游電容。

　　但是在使用中即使使用靜電屏蔽狀態良好的電源變壓器,若初級一側的布線與次級一側的布線靠的很近,效果也可能大打折扣。特別是開關電源的布線,稍不注意就很容易靠近次級一側。靜電屏蔽僅對阻斷共模噪聲有效,對差模噪聲不起作用。

　　對差模噪聲,若變壓器輸入、輸出端各并接幾微法的電容器,與變壓器的泄漏電感形成三階型LC濾波器,就能衰減正模噪聲。但是,這種方法有效的頻率范圍僅在10 kHz～1 MHz的頻帶間。在電源變壓器設計時如保持適度的泄漏電感,利用對高頻特性的衰減,使差模噪聲也被衰減掉。

　　對共模干擾也可采用如下有效措施:在交流電源變壓器輸入端電源線左右分開,集中在鐵氧體磁環兩端分別穿繞4～8圈,組成一個共模扼流圈,原理圖如圖1所示,這也是一種抑制高頻、雷擊浪涌干擾的有效方法。理論上由于將輸入線同方向穿繞在鐵氧體上,這樣,當差模電流流過穿繞在共模鐵氧體鐵芯的兩根輸入導線時,在鐵芯中產生的磁通大小相等,方向向反,相互抵消,故差模電流不產生磁通,這就意味著不產生電感。但實際中并非完全沒有產生差模電感,當一個線圈中發生磁通時,沒有耦合到另一繞線中的磁通盡管小卻是存在的,即泄漏電感。該泄漏電感與電源變壓器自身的初級浮游電容、初級線圈的泄漏電感組成二階LC濾波電路,所以,這種利用鐵芯繞制方法對差模噪聲也起到了抑制作用。圖1中,當共模噪聲流過穿繞在共模鐵氧體鐵芯的兩根輸入導線時,由于鐵芯中產生的磁通方向相同,故產生電感。也即這種利用鐵芯繞制方法對共模噪聲電流產生阻抗,故減少了噪聲電流。阻抗為2πfL ,故噪聲頻率越高,共模的阻抗越大,共模噪聲衰減量當然也就越大。如在實際使用中成功地通過了GB /T 17626. 4 快速瞬變脈沖群、GB /T 17626. 5抗浪涌抗擾度[ 2 ]試驗等試驗。

　　1. 2　放大電路中濾波處理

　　處理模擬信號時ADC是必不可少的。在使用ADC對模擬信號進行量化處理,即數字化時,若信號中含有多次諧波成份而硬件電路及軟件又不進行濾波處理時,ADC就會采集到不同的頻率成份,從而發生量誤差,導致控制器不能正確保護負載正常工作。斷路器的特性保護就是依賴于傳感器的輸出信號,像ACB中的電流取樣為毫伏至伏級電壓信號,當傳感器檢測到的信號較弱,在傳送傳感器信號的過程中又會有噪聲混入時,就很難判斷信號與噪聲,噪聲會使信號值飄動,信號準確度下降,這就要求在信號進入ADC之前必須進行濾波處理。若能夠干凈地除去混入的噪聲成份,只保留信號頻率成份,配合高分辨率ADC就能進行高精度地處理所獲得的信號,故選擇一種合適的濾波放大電路尤為重要。

　　放大器可選擇帶通濾波放大、低通濾波放大、R 2C組成的雙T選頻放大、差動放大。濾波器的帶寬越窄,除去噪聲的能力就越強。但是,信號有急劇變化時濾波器的輸出達到穩定狀態所需要的時間也變長。下面以帶通濾波放大器和低通濾波放大器為例,比較說明在設計中的應用。帶通濾波放大器中心頻率為50 Hz,其頻帶較窄,抗諧波干擾能力較強,但其響應速度較低通濾波放大慢,只能在一般只有顯示要求或處理實時性不高的場合使用,如用在實時性高的控制電路中就不能滿足要求了,例如在ACB或MCCB中有線路短路瞬時處理控制時,就要求輸入波形與輸出波形盡量保持同步,在放大器固有的延時時間不能改變的情況下,就需恰當地選擇濾波電路。圖2為一種典型的二階多重反饋型帶通濾波放大器電路