第7部分 电缆的EMC设计.ppt

杨继深 2002年4月 电话 010第七部分电缆的EMC设计 电磁场在导体上感应的电压 处于电磁场中的电缆 电磁场在电缆中的感应噪声以共模为主 电磁场在电缆上的感应电压 电磁场干扰的对策 平衡电路的抗干扰特性 提高共模干扰抑制的方法 非平衡转换为平衡 屏蔽电缆的评估 屏蔽低频电场 对付低频磁场的有效方法 屏蔽电缆减小磁场影响 地环路的危害 消除地环路的效果 C与D的实验数据说明 G与H的实验数据说明 导线之间两种串扰机理 耦合方式的粗略判断 电容耦合模型 耦合公式化简 电容耦合与频率的关系 屏蔽对电容耦合的影响－全屏蔽 部分屏蔽对电容耦合的效果 互电感定义与计算 电感耦合 电感耦合与电容耦合的判别 非磁性屏蔽对电感耦合的影响 双端接地屏蔽层的分析 VS2项求解 屏蔽后的耦合电压 屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果 VN ＝ M12 I1（Rs / Ls ) VN ＝ j?? M12 I1 VN Rs / Ls 无屏蔽电缆 屏蔽效能 屏蔽电缆 lg? 前面已经推导得出： VN = V12 [ 1- j ? MS2 /（ RS + j?LS ）] 求MS2 ： 设在屏蔽层上有均匀的轴向电流，则这个电流产生的磁力线都集中在屏蔽层外面，内部没有磁场（根据Smythe，“Static and Dynamic Electricity 一书，第278页）。因此根据电感的定义，屏蔽层的电感LS 为： LS = ? / IS 又根据互感的定义，屏蔽层与芯线之间的互感为： M = ? / IS ?为屏蔽层上的电流产生的包围芯线的磁通，由于屏蔽层的内部没有磁通，因此包围芯线的磁通与包围屏蔽层的磁通相同，即： ? = ?，因此有：LS = M。这说明屏蔽层与芯线之间的互感等于屏蔽层的自电感。因此： MS2 = LS 将 MS2 = LS 代入VN的公式，得到： VN = V12 [ 1- j ? LS /（ RS + j?LS ）] = V12 RS /（ RS + j?LS ） 当频率很低时（ j? Ls Rs ）： VN = V12 ，这时，电感耦合与无屏蔽时相同。 当频率较高时（ j? Ls Rs ）：VN = V12 ( Rs / j? Ls ) = M12I1 ( Rs / Ls ) 这时，感应电压不随频率增加而增加，保持一个常数，这个数与没有屏蔽时的差值就是屏蔽效果，如图中阴影所示部分。 怎样判断一个措施对互感耦合是否起作用：考察一个屏蔽措施是否对互感耦合起作用，只要看屏蔽措施的引入是否改变了原来的互感。仔细研究互感的物理含义，就可以判断出屏蔽措施是否改变了互感。 没有两端接地的非磁性屏蔽体：首先，由于屏蔽体是非磁性材料构成的，因此它的引入不会影响原来磁场的分布，也就是说对原来的?12没有影响。其次，由于屏蔽体不接地或单端接地，因此，屏蔽体上没有电流，没有电流就意味着没有产生新的磁场，所以对原来的?12没有影响。由于这两个会造成磁场发生变化的因素都没有起作用，因此互感没有变化。所以这种屏蔽对互感耦合不起作用。（互感耦合实际是一种磁场耦合，因此，这种屏蔽对磁场干扰同样没有效果，这在前面已经讨论过） 两端接地的非磁性屏蔽体：如果屏蔽体的两端接地，可以看出：在屏蔽层与地构成的回路中会由于屏蔽体与导体1之间的互感产生感应电流。这个感应电流会产生一个新的磁场，这个磁场叠加在原来的?12上，形成新的?12，记为?′12 ，由于?12? ?′12 ，因此，这个屏蔽措施的引入改变了互感，因此可以断定这种屏蔽对互感耦合有影响。具体怎样影响，下面进行分析。 磁性材料屏蔽体：如果屏蔽体是有磁性材料构成的，则它的引入肯定会造成局部磁通密度B的变化，会不会造成原来?12的变化呢？对互感耦合有什么影响呢？有兴趣的读者可以进行分析。 电容耦合与电感耦合的区别： 电容耦合是在接收导体与地之间诱导出噪声电流，而电感耦合是在接收导体上诱导出噪声电压。因此，由电容耦合产生的噪声可以看成是并联在接收导体与地之间的电流源，而电感耦合产生的噪声可以看成是串联在接收导体中的一个电压源。利用这个特性可以区分一种串扰是电容耦合还是电感耦合，从而采取适当的解决措施。 区分方法：测量导体一端的噪声电压，同时调整导体另一端对地的阻抗，若测量电压值随阻抗增加而增加，则为电容耦合