作為音視頻項目施工的一線從業人員,我們經常會遇到各種各樣的問題。
比如每臺設備明明可以單獨正常工作的,可一旦全部連接起來,其中某些設備就不能正常工作了,更嚴重的是突然把內部主板燒壞了。是什么原因導致這種情況,又該如何解決呢?
一.開關電源并非完全做到了電源隔離。
電子設備的開關電源為了解決抗干擾問題,必須引入高頻濾波或者釋放電容。這些電容導致了電荷跨機器進行釋放。
我們先來分析下設備之間電源電壓差的原因和處理方法。
開關電源模塊的電磁干擾一直是一個最需要解決的問題。從原理上來講電磁干擾主要來自于兩個方面,分別是傳導干擾和輻射干擾。
傳導干擾:由于電路中寄生參數的存在,以及開關電源中調頻開關器件的開通與關斷,使得開電源在市電交流輸入端產生較大共模干擾和差模干擾。
輻射干擾:由于導體中電流的變化會在其周圍空間中產生變化的磁場,而變化的磁場又產生變化的電場。電路中變化電流的幅度和頻率決定其產生的電磁的大小以及其作用范圍。為了減輕和抵制這些電磁干擾電網以及電子設備產生的危害,在電路設計中加了X電容和Y電容。
X電容作用
X電容用來消除差模干擾,主要是起濾波作用,與共模電感匹配, 并聯在輸入的兩端,濾除L、N線之間的差模信號。通常選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容,體積較大其允許瞬間充放電的電流比較大,而其內阻相應較小。另外X電容也會采用塑封的方形高壓CBB電容,CBB電容不但有更好的電氣性能。而且與電源的輸入端并聯可以有效的減小高頻脈沖對電源的影響。
X電容應用
一般兩根引腳跨接在零線和火線之間,適用于高頻、直流、交流、耦合,跨接脈沖電路中,能夠能承受過壓沖擊,一般與電阻并聯使用,目的是起到泄放電荷作用(如圖1中的C4就是X電容)。
Y電容作用1
Y電容用來消除共模干擾。分別跨接在電力線兩線和地之間(L-E,N-E)的電容一般是成對出現(圖中C1,C2),濾除高次諧波,防止干擾,提高輸出電壓質量。基于漏電流的限制,Y電容值不能太大,Y電容通常采用高壓瓷片的。
Y電容應用2
一部分隔離式開關電源在初級和次級上加電容是為了給次級的共模電流提供一個回路到初級,減少共模電流對輸出的影響(圖1中C7)。

圖1
Y電容通常接法有四種情況:
①輸入端和共模電感形成濾波器,L和N分別對E端(圖中C1,C2)。
② 儲能大電容正負端E加(如圖4所示)。
③ 輸出端對E加。
④ 變壓器原副邊跨接(圖中C7)。
X電容和Y電容同屬于安規電容。當安規電容器失效后,不會產生電擊,不會危及人身安全。安規電容通常用于抗干擾電路中起濾波的作用,安規電容的放電和普通電容不一樣,普通電容在外部電源斷開后電荷會保留很長時間,如果用手觸摸就會被電到。而安規電容則沒這個問題。X電容和Y電容應用在開關電源中各種作用都不同,都是不可以互相替換的。
二.安規電容的存在,導致的兼容性問題。
以上分析了為了抗干擾,必須引入濾波電容和電荷釋放電容。這些電容的容量雖然很小,但是有電流泄露出來。
一般情況下,泄露的電流不會達到電傷人的程度,但是他仍然會引起幾個問題:
1.使用開關電源的設備,在有些情況下,人們觸摸機身,會有輕微觸電的感覺。這是因為內部開關電源的安規電容導致的漏電,然后機箱沒有良好接地,導致機箱和地電位之間有個電壓差。
2.不同設備之間會有一個電壓差。這個也是安規電容導致的。在使用品字插頭的電源線,并使用同一個電源插座,并且電源插座有接地線,那么就可以消除這個電壓差。
如果設備之間沒有良好接地,這個電壓差會導致設備之間的地電位是不等勢的,我可以用萬用表的AC檔測量到兩臺設備的對外接口的外殼(DB9的外部金屬部分,HDMI接口的外殼部分)之間會有一個電壓差幅度從AC ~10V到AV ~100V。如果安規電容再不合規,那么兩個設備的信號線接在一起,會通過信號線把更高的工作電壓傳遞到另外一臺設備。結果就是兩臺設備都不能正常工作。嚴重的甚至會燒掉內部主板。
3.一般品字口插頭供電的設備,都會接好地線,然后共用一個插座或者很近的供電線路,就不會有問題。
容易出問題的是:
1.電視機,這種兩孔插頭供電的設備。
2.使用電源適配器的設備,包括HDBAST高清傳輸器,信號延長器,攝像機等等設備。
很多HDBAST的傳輸器就是這么燒掉的。有些接了電視機的矩陣,也會出現不能正常工作,甚至燒掉矩陣輸入輸出辦卡的情況。
解決設備之間零電位電壓差的方法
1.盡量使用品字接口的設備。
2.如果遇到兩孔插頭供電的設備或者電源適配器供電的設備。
要做到:
1.所有設備的供電盡量在一個插座上或者一組插座上。
2.所有的設備盡量做到可靠接地,比如機柜里面的設備全部把接地端和機柜的接地點連接起來。
3.如果遇到設備不能正常工作,可以先拔掉兩孔插頭供電的設備或者電源適配器供電的設備,判斷是不是零電位電壓差導致的問題。如果是的話,除了按照第一條的方法盡量把零電位統一起來,還可以把每個設備的外接接口的外殼部分,想辦法和機柜的地線連接在一起。
4.使用光纖傳輸設備來隔離電壓差。光纖不導電,是個有效的隔離電源的辦法。
三.音視頻工程項目中接地具體操作方法
在工程項目的施工中,我們要把所有的設備可靠接地,讓每個設備的零電位保持一致,才能保證設備之間的兼容性,并保證這個設備可以安全可靠的工作。在大廠的設備說明書中都有一項要求:將電源線連接到產品和接地交流電源插座上。
我們生產的網絡中控主機、音視頻管理一體機這些設備都在這個電源插座的旁邊,有一個接地的螺絲位,連上接地線就可以了。

右下角是網絡中控主機的接地線螺絲位

右下角是音視頻管理一體機MX-VM2000的接地線螺絲位
常用的一些設備,包括交換機,它也是有接地的位置,那么在正常的工程項目中,絕大多數的設備都有一個接地的端子,方便我們去讓設備可靠接地。
設備上常用的接地符號。

接地的時候,我們要使用一條專用的接地線,然后一頭把它擰在設備的接地螺絲位上,另一端連到機柜的集中接地點或者是把它打在機柜的這個固定機箱的螺絲位上。
在項目中有一種設備我們要非常小心,就是那種使用電源適配器的產品,包括那個傳輸器和電視機以及一些顯示器等,使用電源適配器供電的設備。

因為電源插頭是一個兩芯的插頭,所以它沒有接地的端子,這個設備就不能保證可靠接地,在絕大多數情況下導致設備之間零點位的不平衡,就是因為使用了這種電源適配器。

在項目實踐中,為了保證這些設備可以安全可靠的工作,我們有時候會在DC頭擰一條電線,然后另一端把它接到機柜的螺絲位上,這樣也可以讓它可靠接地。
把設備固定在裝在機柜上,設備的前面板使用螺絲做了固定,為什么還需要再通過設備的專用接地點去給設備接地。
這要分成三種情況。第一種情況是這個設備的前面板,它是使用氧化的工藝來做表面處理。面板經過氧化之后實際上是絕緣的,也就是說它沒有導電的能力,那么肯定做不到良好的接地。
第二種情況是有一些機箱的面板是噴漆工藝。這個油漆它也是絕緣的,它會阻礙良好的接地。
第三種情況,設備的接地是做整體設計的,就是說設備的接地點有可能是和機箱里面的PCB的接地點連接起來的,在這種情況下只有通過接地點才能對整個設備做良好的接地。
四.總結
音視頻系統的項目實施需要豐富的專業知識和經驗積累。一名經驗豐富的工程師,一家優秀的項目施工單位為乙方帶來是高效率的項目施工和愉快的使用體驗。