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1、中国电子科技学术网 www.EMC,第七部分 瞬态脉冲干扰的抑制,中国电子科技学术网 www.EMC,瞬态干扰对设备的威胁,电快速脉冲,浪涌,静电放电,静电放电,电源端口,信号端口,浪涌,电快速脉冲,静电放电,中国电子科技学术网 www.EMC,感性负载断开时产生的干扰,20 200 Vdc,t,VL,I0,Vdc,VL,t,电源回路中的电流（电压）,C,对应的EMC实验：EFT,特点：脉冲串,中国电子科技学术网 www.EMC,两种触点击穿导通机理,气隙上的电压,击穿电压,维持电压,320V,0.08mm 接触点距离,阳极(+),阴极(),电子流,辉光放电 气体电离,弧光放电 金属气化,中国
2、电子科技学术网 www.EMC,浪涌产生的原因,一般小于75kA 最大可达300kA,I,导体周围产生强磁场,对应EMC实验：浪涌,特点：能量大,中国电子科技学术网 www.EMC,静电放电现象,放电电流 I,1ns,100ns,I,t,对应EMC实验：ESD,特点：频率范围宽,中国电子科技学术网 www.EMC,瞬态干扰的频谱,A,0.5A,2A,1/,1/tr,时间,频率,瞬态类型 tr 1/ 1/tr A 2A EFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHz ESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8A/MHz 浪涌 1.2s 50
3、s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz,中国电子科技学术网 www.EMC,消除感性负载干扰,R,R,C,L,L,L,RL,中国电子科技学术网 www.EMC,阻尼电路参数确定,R:,越大，开关闭合时限流作用越好,越小，开关断开时反充电压越小,V / Ia R RL,折衷,C:,由于没有弧光，L中的能量全部进入C，VC = I (L/C)1/2,为了防止发生辉光，VC 300V,C ( I / 300 ) 2 L,为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/s， C 10- 6 I,中国电子科技学术网 www.EMC,过零开关消除干扰,电感电流取样,VDC,继电器,+,-,电压
4、比较器,中国电子科技学术网 www.EMC,瞬态干扰抑制原理,分压法：,正温度系数电阻,电 阻,电 感,电 容,分流法：,负温度系数电阻（压敏电阻）,瞬态抑制二极管,气体放电管,低通滤波器：截止频率小于1 / ,中国电子科技学术网 www.EMC,低通滤波器对瞬态干扰的作用,f,IL,f,+,fCO,fCO,A,f,输入脉冲频谱,滤波器特性,输出脉冲频谱,2A,2A,中国电子科技学术网 www.EMC,Fco 1 / ,VOUT = VP(f) f1 = 2VIN / = 2VIN / 输出脉冲的幅度略有降低,fco,VIN,VOUT,中国电子科技学术网 www.EMC,Fco 1 / ,Pa
5、rseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量：,0,0,V2(f)df =,V2(t)dt,fco,0,0,(2VIN)2df =,V 2OUT dt,out,= 1 / fco,(2VIN)2 fco =,V 2OUT / fco,V / V OUT =,2 fco ,fco,out,中国电子科技学术网 www.EMC,低通滤波器对瞬态干扰的抑制,VOUT / VIN,-10,-20,-30,-40, fCO,1/2,0.1,0.01,0.001,0,中国电子科技学术网 www.EMC,瞬态干扰抑制器件,浪涌电压,压敏电阻,瞬态抑制二极管,气体放电管,220,500,1000,钳位不紧,
6、电流容量不大,有跟随电流,中国电子科技学术网 www.EMC,气体放电管的跟随电流,跟随电流,寄生电容小 电流容量大,不可用在直流的场合！,中国电子科技学术网 www.EMC,放电管与压敏电阻组合,优点： 没有跟随电流 没有漏电流 钳位电压低,用低通滤波器消除,中国电子科技学术网 www.EMC,作用在开关电源上的浪涌,开关电源等效电路,6kV, 3kA 1.2 50 s 浪涌波形,0 20 40 60 80 100 s,0,4,2,6,kV,0,3,2,1,kA,浪涌电压,电源上电压,流进电源的电流,中国电子科技学术网 www.EMC,浪涌抑制器件的保护作用,开关电源等效电路,6kV, 3k
7、A 1.2 50 s 浪涌波形,0 20 40 60 80 100 s,0,4,2,6,kV,0,3,2,1,kA,浪涌电压,抑制后的电压,流进电源的电流,流进抑制器的电流,大部分电流 流进了电源,中国电子科技学术网 www.EMC,TVS增容问题,R,R,1M,1M,不行,可以,最好,中国电子科技学术网 www.EMC,多级浪涌抑制电路,V1、V2 = 额定工作电压 I2 = 第二级额定峰值电流 V2 V0 + 电压偏差2 V1 V2 + 电压偏差1+电压偏差2 V =V1MAX - V2MIN Z V / I2P,V1,V2,V0MAX,浪涌,一级,二级,V,V2,V1,V0,Z,V,I2
8、P,中国电子科技学术网 www.EMC,地线反弹与对策,VG,VZ + VG,VZ,若电流为5kA，地线阻抗为0.5，则反弹电压达到2500V !,中国电子科技学术网 www.EMC,静电放电现象,放电电流 I,1ns,100ns,I,t,中国电子科技学术网 www.EMC,ESD对电路工作影响的机理,不良搭接,孔缝,电流找阻抗最小路径,静电放电产生的电磁场,中国电子科技学术网 www.EMC,ESD产生的电磁场,5 10 15,1,2,3,4,电场 kV/m,磁场 A/m,5,10,15,时间 ns,10 cm,20 cm,50 cm,中国电子科技学术网 www.EMC,静电试验的方法,静电放电试验,直接放电试验,感 应,非接触 放电,接触 放电,在附近放电 产生感应场,Ipeak,tr 30 60 t(ns),I1,I2,90%,中国电子科技学术网 www.EMC,ESD常见问题与改进,ESD,V,ESD,ESD,V,ESD,屏蔽层,中国电子科技学术网 www.EMC,ESD常见问题与改进,ESD1,I1,ESD2,I2,二次放电,ESD1,I1,ESD2,铁氧体磁珠,中国电子科技学术网 www.EMC,电缆上的ESD防护,电缆/机箱搭接,VN,正确,错误,