2025年穩壓電源行業趨勢分析：強場電磁輻射效應下行業性能要求日益提高

  在2025年，穩壓電源行業正經歷著深刻的變革與發展。隨著電子設備的廣泛應用，對穩壓電源的性能和穩定性要求日益提高。與此同時，複雜電磁環境對穩壓電源的影響也逐漸成為行業關注的焦點。為了深入了解這一情況，本文針對穩壓電源在強場電磁輻射下的效應展開研究。

  一、穩壓電源的重要性與應用背景

  電子元件與電子電路的特性決定了絕大多數電器使用直流電工作，這使得直流電源成為眾多電子設備不可或缺的組成部分。《2025-2030年全球及中國穩壓電源行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，穩壓電源作為直流電源的關鍵類型，根據調整功率管的控制方式，可分為線性穩壓電源、晶閘管中頻電源和高頻開關電源。其中，線性穩壓電源因具有響應速度快、輸出波紋小、產生噪聲低、電磁干擾弱等優點，儘管存在轉換效率低、體積大等缺點，仍被廣泛應用於精密儀器與電子設備中。然而，在複雜的使用環境中，尤其是在戰場等惡劣電磁環境下，穩壓電源不可避免地會受到周圍電磁環境的影響，這種影響一旦超過門限值，所造成的電磁干擾危不容忽視。

  二、強場電磁輻射效應試驗設計

  (一)試驗場地與裝置

  正弦連續波是組成複雜電磁環境的基本信號。因此，在研究穩壓電源在複雜電磁環境下的效應時，通常先採用單頻正弦連續波對受試設備施加干擾。本次試驗在吉赫茲橫電磁波傳輸室(GTEM 室)中進行，該傳輸室能夠在低頻段簡單、高效地在一定區域內形成均勻的強場。試驗所使用的 GTEM 室外觀總長 10m，內部芯板長 8.4m，測試區域場強偏差小於 3dB。

  連續波電磁輻射試驗裝置由信號發生器、功率放大器、雙向耦合器、功率計等組成。信號發生器產生單頻連續波，經功率放大器放大後由雙向耦合器給 GTEM 室饋電。功率計通過雙向耦合器準確測量功率放大器的前向輸出功率和後向反射功率，以監測試驗系統工作狀態。受試穩壓電源連接某型通信電台，置於 GTEM 室正前方場均勻區域中，總高度不超過芯板高度 1/3。由於受試電源的實際輸出電壓是影響負載工作狀態的主要參量，且電源自帶電壓示數在強電磁場干擾下會發生波動，因此使用電壓表與負載電台並聯，直接測量實際輸出電壓。為避免電壓表受到強電磁輻射影響以及測試線纜耦合干擾信號，採用屏蔽雙絞線代替普通平行線，並將電壓表置於 GTEM 室外進行測量。經測試，屏蔽層接地的雙絞線在施加干擾前後電壓表示數均為 0，不會額外引入干擾電壓，且其監測到的電壓波形為頻率與干擾信號一致的單頻正弦波，峰峰值為 mV 量級，不會對電壓表測量值(V 量級)產生影響。

  (二)試驗方法

  首先，任意選擇 100MHz 干擾頻點，將受試穩壓電源的輸出電壓分別設置為 5V、12V、15V、24V，觀察不同預設輸出電壓下，單頻連續波對受試電源輸出電壓的影響規律，探索採用輸出電壓絕對變化量還是相對變化量(絕對變化量 / 初始輸出電壓)作為效應參量來描述強場電磁輻射效應規律。

  接著，選取 80 - 1000MHz 干擾頻段內整十頻點，以 30MHz 為一個步進長度對受試穩壓電源施加干擾，駐留時間為 1s，最高干擾場強設定為 300V/m，觀察並記錄受試電源實際輸出電壓隨干擾場強的變化規律。在出現敏感現象的干擾頻點附近，將步長縮短為 10MHz 進行試驗，以獲得穩壓電源不同敏感現象對應的干擾頻段以及輸出電壓的變化規律。

  三、試驗結果分析

  (一)不同輸出電壓的干擾規律

  在 100MHz 干擾頻點處，隨著干擾場強的增加，受試穩壓電源實際輸出電壓發生跌落。當設定不同電壓輸出等級時，輸出電壓絕對變化量、相對變化量隨輻射場強的變化規律呈現出一定特點。試驗結果表明：穩壓電源預設 5V、12V、15V、24V 輸出，在 100MHz 干擾信號下，輸出電壓的變化趨勢相同，均隨輻射場強增加而單調跌落;使用輸出電壓絕對變化量作為效應參量時，難以明顯區分預設輸出電壓不同時電源抗電磁干擾能力的區別;而使用輸出電壓相對變化量作為效應參量時，設定輸出電壓為 12V、15V、24V 時，輸出電壓跌落隨輻射場強的變化規律基本相同，在干擾場強低於 100V/m 時，電壓跌落隨干擾場強近似線性變化，但當輸出電壓設定為 5V 時，由於初始輸出電壓較低，其輸出電壓相對變化量的跌落速率遠高於其他 3 種情況，且 5V 遠小於負載電台的額定電壓，不適合設為本次試驗的輸出電壓初始值。基於此，後續將受試穩壓電源的輸出電壓設定為負載電台的額定工作電壓 24V，以輸出電壓的相對變化量作為效應參量進行強場電磁輻射干擾試驗。

  (二)干擾場強較低時的干擾規律

  當干擾場強較弱時，在不同的干擾頻點，受試穩壓電源輸出電壓會出現單調上升(如 330MHz、340MHz 干擾頻點處)、單調下降(如 100MHz、110MHz、320MHz 干擾頻點處)、先上升後下降(如 90MHz 干擾頻點處)等三種敏感現象。這些敏感現象具有以下特徵：頻域分布較為隨機，無規律性的敏感頻帶分布特徵;同一種敏感現象，在相鄰的兩個干擾頻點，其電壓變化率差異較大;輸出電壓相對變化量最大不超過 20%，不影響受試通信電台的正常工作，這與前人對某型開關電源進行強場電磁輻照試驗時開關電源表現出的輸出電壓大幅跌落現象有所不同。

  (三)干擾場強較高時的干擾規律

  當干擾場強增強到一定程度後，受試穩壓電源的輸出電壓會出現停止干擾後關停、施加干擾時關停、施加干擾時歸零並在停止干擾後恢復(即 「重啟」)等三種敏感現象。這三種敏感現象對應的敏感頻段分別為：停止干擾後關停出現在 80 - 120MHz、320 - 350MHz 頻段;施加干擾時關停出現在 220 - 270MHz、360 - 420MHz 頻段;重啟出現在 570 - 590MHz、700 - 720MHz、860 - 880MHz 頻段，且三種現象的敏感頻帶範圍互不重疊，表現出較強的選頻特性。

  具體來看，停止干擾後關停現象表現為輸出電壓先隨干擾場強的增加緩慢變化，干擾場強達到某一臨界值時，受試電源仍能輸出電壓，但干擾源關閉後，受試電源電壓輸出關停，電壓表示數迅速歸零，需人為按下受試電源輸出鍵電源才能恢復正常工作。為排除試驗設備問題導致該現象的可能性，經過多次測試，最終確認該現象並非由電磁輻射干擾系統異常引起，其具體原因有待進一步研究。

  施加干擾時關停現象為受試電源輸出電壓先隨干擾場強緩慢變化，干擾場強達到某一臨界值時，輸出電壓迅速歸零，停止干擾後穩壓電源輸出電壓仍然為零，需人為按下電源輸出鍵受試穩壓電源才能恢復正常工作。

  重啟現象是輸出電壓先隨著干擾場強的增加緩慢變化，達到某一臨界值後，在較窄的場強變化區間內，輸出電壓先發生大幅跌落(變化量為 50% - 60%)，後隨場強增加輸出電壓歸零，停止干擾後，受試電源輸出電壓自動恢復至初始電壓 24V。經分析，干擾信號耦合傳輸線產生共模干擾，共模干擾引起地電位波動，地電位波動轉化為預設輸出控制電路的差模干擾，導致觸發器邏輯輸出結果錯誤，是造成受試電源輸出電壓發生關停或重啟現象的主要原因。

  四、總結

  本文通過對穩壓電源在 80 - 1000MHz 單頻電磁輻射、最高場強 300V/m 條件下的強場電磁輻射效應敏感現象進行研究，得出以下結論：以輸出電壓的相對變化量作為效應參量能夠較好地描述穩壓電源的強場電磁輻射干擾規律;受試穩壓電源預設輸出電壓不同，不影響干擾時輸出電壓的變化趨勢;干擾場強較低時，輸出電壓會出現單調上升、單調下降、先上升後下降等三種敏感現象，但變化幅度不超過 20%，不影響負載設備正常運轉;干擾場強較高時，受試電源表現出對負載用電設備有不可忽視威脅的三種敏感現象，分別在特定頻段出現停止干擾後關停、施加干擾時關停、重啟現象;干擾場強較低時與干擾場強較高時的敏感現象並無明顯的對應關係，干擾場強較高時的三種敏感現象應作為後續穩壓電源強場電磁輻射效應研究工作的重點關注內容;由於電磁輻射耦合有明顯的選頻特性，穩壓電源雖為非用頻設備，其敏感現象也具有明顯的選頻特性，且在不同的敏感頻段敏感現象與效應規律不完全一致。這些研究結果為電子設備在低頻、強場干擾條件下出現關停、重啟現象的作用機理分析以及電磁干擾防護等工作提供了可靠依據，也為2025年穩壓電源行業在應對複雜電磁環境挑戰方面提供了重要的參考方向。在未來，隨著電子設備應用場景的不斷拓展和電磁環境的日益複雜，穩壓電源行業需要進一步深入研究其在各種電磁環境下的性能變化，以提升產品的可靠性和穩定性，滿足市場對高質量穩壓電源的需求。

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