电磁兼容第7章瞬态江滨浩.pptVIP

2002年4月 第七章 瞬态脉冲干扰的抑制 瞬态干扰对设备的威胁 在电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰是由继电器、马达、变压器等电感器件和开关动作产生的。 一般这些器件构成系统的一部分，因此干扰往往在 系统内部产生。设计人员对此应给予足够的重视。 感性负载断开时产生的干扰 根据楞次定律，当开关断开时，电感上的电流不能突然消失，电感上会产生一个很高的反电动势， E = d? / dt = -L ( di / dt ) 这个反电动势向电感的寄生电容C反向充电。随着充电电压的升高，触点上的电压也升高，当达到一定程度时，将触点击穿，形成导电通路，电容C开始放电，电压开始下降，当 电压降到维持触点空气导通的电压以下时，通路断开，又重复上面的过程。这种过程一直重复到由于触点之间的距离增加，电容上的电压不能击穿触点为止。 当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感与电容回路放电，直到电感中的能量耗尽为止。 两种触点击穿导通机理 随着触点的距离越来越远，击穿触点需要的电压越来越高，因此电容上的电压越来越高。 随着击穿触点需要的电压越来越高，电容充电的时间越来越长，因此震荡波形的频率越来越低。 电容C每次击穿触点向电源回路反向放电时，会在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源阻抗的存在，这些脉冲电流在电源两端形成了脉冲电压，从而对共用这个电源的其它电路造成影响。 静电放电现象 浪涌产生的原因 浪涌试验波形 瞬态干扰的频谱 瞬态干扰抑制原理 对策 电路结构 低通滤波器对脉冲干扰的抑制 Fco 1 / ?? 对滤波器的要求 低通滤波器对瞬态干扰的抑制 低通滤波器抑制脉冲的效果 消除感性负载干扰 阻尼电路参数确定 瞬态干扰抑制器件 瞬态干扰抑制器件 压敏电阻： 特点： 峰值电流承受能力较大，价格低。 缺点：钳位电压较高，随着受到浪涌冲击的次数增加，漏电增加，响应时间较长。 瞬态抑制二极管（TVS）： 特点： 响应时间短，钳位电压低（相对于工作电压）。 缺点：承受峰值电流较小。 气体放电管： 特点： 承受电流大，。 缺点：响应时间长，由于导通维持电压很低，因此会有跟随电流，不能在 直流环境中使用（放电管不能断），有残留尖峰。 说明：浪涌抑制器件的失效模式一般为短路。这个特点一方面为电路保护提供了安全保障，不会发生器件失效。同时，也有可能造成电路工作的中断。 ESD对电路工作影响的机理 ESD 产生的电磁场 ESD常见问题与改进 ESD 常见问题与改进 电缆上的ESD防护 ESD1 I1 ESD2 I2 二次放电 ESD1 I1 ESD2 铁氧体磁珠 高电位 0V 高电位 共模电流 增加与外壳间的距离 电缆/机箱搭接 VN I/O滤波器的影响：在信号线上安装由共模滤波电容构成的滤波器对于提高设备的抗扰度和减小辐射非常有好处。同样，对于静电放电也是有效果的。当电缆的绝缘层较薄时，静电电压会将绝缘层击穿，造成静电放电。这时，电缆端口上的对地电容能够将电缆上的静电放电电流旁路到机箱，避免流到电路上。但要注意的问题是，当在机箱上发生静电放电时，这个电容也会将机壳上的电流引到信号线上，从而进入电路。 解决方法：在旁路电容与线路板之间串联一只铁氧体磁珠，增加流向线路板的 路径的阻抗。另外一点需要注意的是，电容的耐压要足够高，以满足静电放电时高压的冲击。可以用一个瞬态防护二极管对较高的静电电压限幅，防止对电容造成损坏。 线路板通过其它设备接地的影响：通常机箱内的电路会通过I/O电缆、电源线等接到外部地。当机箱上发生静电放电时，由于机箱接地阻抗较大，机箱的电位上升，而内部电路由于与外部地连接，其电位保持在地电位附近。这时，机箱与电路之间存在着很大的电位差。如果线路板与机箱之间的距离较近，会在机箱与电路之间引起二次电弧。这种二次电弧由于没有人体电阻限流，其强度很大，比一次放电更易造成电路损坏。当外壳没有接地时，机箱上的电位更高，可达到与静电发生器相当的程度。因此屏蔽机箱应接地。 解决方法：通过增加电路与外壳之间的距离可以避免二次电弧的发生。对于接地的机箱，线路板与机箱之间的间隙的耐压要达到1500伏（间隙大于0.5mm），对于未接地的机箱，间隙的耐压要达到25，000伏(8.5mm)。将电路地与机箱连在一起也可以防止这种情况的发生。在将电路地与机箱连接起来时，应仅通过一点连接，防止机壳上的电流流进电路。当机箱上发生静电放电时，机箱的电位升高，由于线路板与机箱连接在一起，电路板的电位也同时升高。因此，在电路与机箱之间没有电位差。 新的问题：机箱内电路的电位随着机箱的电位升高的结果是将这个电压以共模电压的方式传到了电缆的另一端。如果这根电缆是电源线，短暂