三電磁環(huán)境及電磁污染途徑11

1、EMC theory and application 一、靜電危害的機(jī)理一、靜電危害的機(jī)理 1、靜電的形成、靜電的形成 EMC theory and application 接觸分離接觸分離 感應(yīng)起電感應(yīng)起電 熱電起電、壓電起電、噴射起電熱電起電、壓電起電、噴射起電 摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電 常見材料的摩擦起電序列：人體、玻璃、常見材料的摩擦起電序列：人體、玻璃、 云母、聚酰胺、毛織品、毛皮、絲綢、鋁、云母、聚酰胺、毛織品、毛皮、絲綢、鋁、 紙、棉花、鋼鐵、木頭、硬橡膠、聚酯薄紙、棉花、鋼鐵、木頭、硬橡膠、聚酯薄 膜、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯膜、聚乙烯、聚氯

2、乙烯、聚四氟乙烯 （PVC） EMC theory and application 2、靜電的放電與人體放電模型、靜電的放電與人體放電模型 C C人體人體 = = 人體和大地之間的電容人體和大地之間的電容 R R人體人體 = = 人體的電阻人體的電阻 L L人體人體 = = 人體的電感人體的電感 C C臂臂 = = 人手臂與大地之間的電容人手臂與大地之間的電容 C C臂鍵臂鍵 = = 人手臂與鍵盤之間的電容人手臂與鍵盤之間的電容 R R臂臂 = = 人手臂放電路徑的電阻人手臂放電路徑的電阻 L L臂臂 = = 人手臂放電路徑的電感人手臂放電路徑的電感 C C指指 = = 人手、手指與鍵盤之間的

3、電容人手、手指與鍵盤之間的電容 C C鍵盤鍵盤 = = 鍵盤與大地之間的電容鍵盤與大地之間的電容 R R鍵盤鍵盤 = = 鍵盤到大地路徑的電阻鍵盤到大地路徑的電阻 L L鍵盤鍵盤 = = 鍵盤到大地路徑的電感鍵盤到大地路徑的電感 EMC theory and application Tr Tr （上升時(shí)間）（上升時(shí)間） = 200ps= 200ps至至100ns100ns TSTS（尖峰寬度）（尖峰寬度） = 0.5ns = 0.5ns 至至1010 s s Tt Tt （持續(xù)長度）（持續(xù)長度） = 100ns = 100ns 至至2ms2ms EMC theory and applicati

4、on 人體人體金屬模型的仿真金屬模型的仿真 模擬帶電人體通過手持的小金屬件，如螺絲刀、鑰匙等，對模擬帶電人體通過手持的小金屬件，如螺絲刀、鑰匙等，對 其它物體產(chǎn)生放電時(shí)的情形其它物體產(chǎn)生放電時(shí)的情形 EMC theory and application EMC theory and application 人體人體老虎車模型的仿真老虎車模型的仿真 模擬作業(yè)人員手持手推車等金屬搬運(yùn)工具作業(yè)時(shí)的靜電放電過模擬作業(yè)人員手持手推車等金屬搬運(yùn)工具作業(yè)時(shí)的靜電放電過 程程 EMC theory and application EMC theory and application 3、靜電的危害、靜電的危害

5、 p電壓超過元件介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度，導(dǎo)致元件損壞；電壓超過元件介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度，導(dǎo)致元件損壞； p靜電放電的能量使節(jié)點(diǎn)的溫度超過半導(dǎo)體硅的熔點(diǎn)；靜電放電的能量使節(jié)點(diǎn)的溫度超過半導(dǎo)體硅的熔點(diǎn)； p受到潛在損壞。受到潛在損壞。 EMC theory and application 二、雷電二、雷電 p電量大（電量大（2525100C100C）發(fā)熱強(qiáng)（）發(fā)熱強(qiáng)（5005002000J2000J） p產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力（產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力（500050006000N6000N） p傳輸遠(yuǎn)傳輸遠(yuǎn) EMC theory and application p靜電感應(yīng)雷；靜電感應(yīng)雷； p電磁感應(yīng)雷。電磁感應(yīng)雷

6、。 EMC theory and application p電源浪涌電源浪涌 p信號系統(tǒng)浪涌信號系統(tǒng)浪涌 EMC theory and application 3、常見的防雷產(chǎn)品、常見的防雷產(chǎn)品 接閃器接閃器 低壓電源避雷器低壓電源避雷器 EMC theory and application 通信線路避雷器：既要滿足防雷技術(shù)要求，還要保證傳輸指通信線路避雷器：既要滿足防雷技術(shù)要求，還要保證傳輸指 標(biāo)要求標(biāo)要求 電容小、殘壓低、通流大、響應(yīng)快電容小、殘壓低、通流大、響應(yīng)快 參數(shù)放電管MOVTVS 電容很小大較小 殘壓高中低 通流容量大大小 響應(yīng)速度慢快很快 EMC theory and appl

7、ication 接地裝置接地裝置 EMC theory and application 三、自然輻射三、自然輻射 1、宇宙噪聲：太陽輻射和銀河系無線電輻射、宇宙噪聲：太陽輻射和銀河系無線電輻射 銀河系無線電輻射：銀河系無線電輻射：150200MHz 太陽的熱輻射：十幾太陽的熱輻射：十幾MHz 30GHz 太陽飛出的帶電粒子引起地球磁場的變化太陽飛出的帶電粒子引起地球磁場的變化 2、大氣中的電流電場、閃電和雷暴的電場、大氣中的電流電場、閃電和雷暴的電場 3、地磁場、地磁場 4、電子噪聲、電子噪聲 EMC theory and application 人工電磁干擾人工電磁干擾 一、輻射干擾源：以電

8、磁波形式傳播的干擾一、輻射干擾源：以電磁波形式傳播的干擾 條件：條件：1.有輻射源有輻射源 2.能輻射出去能輻射出去 結(jié)構(gòu)式開放式的；結(jié)構(gòu)式開放式的； 幾何尺寸和電磁波的波長幾何尺寸和電磁波的波長 必須同一量級；必須同一量級； 即有天線效應(yīng)即有天線效應(yīng) 最常接觸的從最常接觸的從30MHz-30000MHz (10m-0.01m) 近區(qū)近區(qū) 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 區(qū)區(qū) EMC theory and application 1、發(fā)送設(shè)備：通過發(fā)送天線，通過編制屏蔽層和通風(fēng)管、發(fā)送設(shè)備：通過發(fā)送天線，通過編制屏蔽層和通風(fēng)管 道，通過連接電纜向外輻射道，通過連接電纜向外輻射 頻率頻率波長波長頻段名稱頻段名稱用途用途

9、30030GHz110mm極高頻極高頻 雷達(dá)，空間通信雷達(dá)，空間通信 303GHz10100mm超高頻超高頻 雷達(dá)，空間通信雷達(dá)，空間通信 3GHz300MHz 100mm1m特高頻特高頻 視距無限通信與廣播視距無限通信與廣播 30030MHz110m甚高頻甚高頻 視距無限通信與廣播視距無限通信與廣播 303MHz10100m高頻高頻 短波通信，廣播短波通信，廣播 3MHz300kHz10m1km中頻中頻 無線通信與廣播無線通信與廣播 30030kHz110km低頻低頻 無線電導(dǎo)航無線電導(dǎo)航 303kHz10100km甚低頻甚低頻 無線電導(dǎo)航無線電導(dǎo)航 3kHz300Hz1001000km極低

10、頻極低頻 海底通信海底通信 30030Hz100010000km工頻工頻 輸電輸電 EMC theory and application 2、本地振蕩器：在多數(shù)設(shè)備中，主要的發(fā)射源是、本地振蕩器：在多數(shù)設(shè)備中，主要的發(fā)射源是PCB上上 的電路（時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其他振蕩器）中流動的電路（時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其他振蕩器）中流動 的電流，可用載有騷擾電流的小環(huán)天線模型描述。的電流，可用載有騷擾電流的小環(huán)天線模型描述。 p計(jì)算機(jī)內(nèi)包含幾個(gè)晶振；計(jì)算機(jī)內(nèi)包含幾個(gè)晶振； p時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率(4.77MHz3GHz)又分成許多其它頻率時(shí)鐘；又分成許多其它頻率時(shí)鐘； p像素?cái)?shù)據(jù)的速率相當(dāng)高，處于高

11、頻區(qū)域像素?cái)?shù)據(jù)的速率相當(dāng)高，處于高頻區(qū)域 EMC theory and application 3、設(shè)備功能非線性產(chǎn)生的輻射：電路中器件工作在非、設(shè)備功能非線性產(chǎn)生的輻射：電路中器件工作在非 線性狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的干擾線性狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的干擾不希望的諧波分量和互調(diào)不希望的諧波分量和互調(diào) 產(chǎn)物產(chǎn)物 4、核電磁脈沖輻射、核電磁脈沖輻射: p脈沖上升時(shí)間較短（脈沖上升時(shí)間較短（10ns） p頻譜極寬（超長波到微波波段的低端）頻譜極寬（超長波到微波波段的低端） p場強(qiáng)極強(qiáng)（電場強(qiáng)度：場強(qiáng)極強(qiáng)（電場強(qiáng)度：10V/m；磁場強(qiáng)度：；磁場強(qiáng)度：100A/m） p能量極大（能量極大（4X109J） p若電子設(shè)備或系統(tǒng)

12、天線直接接收核電磁脈沖，輕則干若電子設(shè)備或系統(tǒng)天線直接接收核電磁脈沖，輕則干 擾有用信號，重則因焦耳熱使電子系統(tǒng)受到損壞擾有用信號，重則因焦耳熱使電子系統(tǒng)受到損壞 p使大氣發(fā)生異常電離，造成電波傳輸?shù)乃p、折射和使大氣發(fā)生異常電離，造成電波傳輸?shù)乃p、折射和 反射反射 p傳播距離遠(yuǎn)，干擾、損傷和破壞區(qū)域廣傳播距離遠(yuǎn)，干擾、損傷和破壞區(qū)域廣 EMC theory and application 5、電弧輻射：當(dāng)開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)開啟和閉合時(shí)，觸、電弧輻射：當(dāng)開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)開啟和閉合時(shí)，觸 點(diǎn)間會產(chǎn)生電弧點(diǎn)間會產(chǎn)生電弧 p觸點(diǎn)上電壓變化大于觸點(diǎn)上電壓變化大于1V/s p電壓超過負(fù)電觸點(diǎn)的額定值電壓

13、超過負(fù)電觸點(diǎn)的額定值Varc p負(fù)載電流超過任一觸點(diǎn)的額定電流負(fù)載電流超過任一觸點(diǎn)的額定電流Iarc p電弧產(chǎn)生時(shí)，電路常常會自激振蕩電弧產(chǎn)生時(shí)，電路常常會自激振蕩 p電纜中會串入大量的電弧輻射能量電纜中會串入大量的電弧輻射能量 p靜電放電一般表現(xiàn)為高電壓小電流，電弧一般表現(xiàn)靜電放電一般表現(xiàn)為高電壓小電流，電弧一般表現(xiàn) 為低電壓大電流為低電壓大電流 EMC theory and application 二、傳導(dǎo)干擾源二、傳導(dǎo)干擾源 1、信息傳導(dǎo)干擾源：帶有信息的無用信號對電子設(shè)備產(chǎn)生、信息傳導(dǎo)干擾源：帶有信息的無用信號對電子設(shè)備產(chǎn)生 的干擾的干擾 p發(fā)射能量泄漏到接收機(jī)回路電流產(chǎn)生的級間耦合：

14、雷達(dá)發(fā)發(fā)射能量泄漏到接收機(jī)回路電流產(chǎn)生的級間耦合：雷達(dá)發(fā) 射機(jī)、地線回路射機(jī)、地線回路 p固定頻率連續(xù)波產(chǎn)生干擾及由于脈沖波形的電流、電壓上固定頻率連續(xù)波產(chǎn)生干擾及由于脈沖波形的電流、電壓上 升前沿陡峭，含有豐富的高次諧波引起感應(yīng)：周期性信號升前沿陡峭，含有豐富的高次諧波引起感應(yīng)：周期性信號 發(fā)生器、多諧振器、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘、固定快速繼電器發(fā)生器、多諧振器、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘、固定快速繼電器 p交流聲進(jìn)入系統(tǒng)以后，開始時(shí)電壓很低還不能形成干擾，交流聲進(jìn)入系統(tǒng)以后，開始時(shí)電壓很低還不能形成干擾， 而經(jīng)過系統(tǒng)后被逐級放大而形成干擾：脈沖發(fā)生器重復(fù)頻而經(jīng)過系統(tǒng)后被逐級放大而形成干擾：脈沖發(fā)生器重復(fù)頻 率交流聲、

15、時(shí)鐘序列重復(fù)交流聲、時(shí)鐘重復(fù)頻率交流聲、率交流聲、時(shí)鐘序列重復(fù)交流聲、時(shí)鐘重復(fù)頻率交流聲、 掃描電路頻率交流聲掃描電路頻率交流聲 EMC theory and application 2、電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源：不帶任何信息的電磁噪聲對電、電磁噪聲傳導(dǎo)干擾源：不帶任何信息的電磁噪聲對電 子設(shè)備的干擾子設(shè)備的干擾 p電源接線端上會產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾電壓：真空吸塵器、旋電源接線端上會產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾電壓：真空吸塵器、旋 轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)電機(jī) p電流的突然改變：換向器（整流器）、斷路器凸輪觸電流的突然改變：換向器（整流器）、斷路器凸輪觸 點(diǎn)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電源開關(guān)電路點(diǎn)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電源開關(guān)電路 p電擊穿瞬間會產(chǎn)生射頻噪聲：熒

16、光燈、高壓汞燈電擊穿瞬間會產(chǎn)生射頻噪聲：熒光燈、高壓汞燈 p因有電動機(jī)、整流器、繼電器、嚙合電；嚙合電磁鐵、因有電動機(jī)、整流器、繼電器、嚙合電；嚙合電磁鐵、 步進(jìn)開關(guān)、熒光燈、高壓汞燈等產(chǎn)生干擾引入電源線：步進(jìn)開關(guān)、熒光燈、高壓汞燈等產(chǎn)生干擾引入電源線： 數(shù)字設(shè)備數(shù)字設(shè)備 p輸出端有交流聲干擾：直流電源輸出端輸出端有交流聲干擾：直流電源輸出端 p因?yàn)槭褂媒涣靼l(fā)電機(jī)、電磁線圈及點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)因?yàn)槭褂媒涣靼l(fā)電機(jī)、電磁線圈及點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo) 干擾：機(jī)動車干擾干擾：機(jī)動車干擾 p脈沖式電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾：靜態(tài)功率設(shè)備脈沖式電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾：靜態(tài)功率設(shè)備 EMC theory and applicati

17、on 3、傳導(dǎo)干擾源的頻譜、傳導(dǎo)干擾源的頻譜 傳導(dǎo)干擾源傳導(dǎo)干擾源頻譜頻譜傳導(dǎo)干擾源傳導(dǎo)干擾源頻譜頻譜 真空吸塵器真空吸塵器 斷路器凸輪觸點(diǎn)斷路器凸輪觸點(diǎn) 轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān) 電源開關(guān)電路電源開關(guān)電路 指令程序裝置電源線指令程序裝置電源線 指令程序裝置信號線指令程序裝置信號線 熒光燈熒光燈 高壓汞燈高壓汞燈 0.11MHz 1020MHz 0.125MHz 0,525MHz 1.025MHz 0.125MHz 0.13MHz 0.11.0MHz 計(jì)算機(jī)邏輯組件計(jì)算機(jī)邏輯組件 鎮(zhèn)定接觸器線圈脈沖鎮(zhèn)定接觸器線圈脈沖 鎮(zhèn)定接觸器通斷周期鎮(zhèn)定接觸器通斷周期 多路通信設(shè)備多路通信設(shè)備 功率控制器功率控制器

18、 功率轉(zhuǎn)換控制器恒定噪聲功率轉(zhuǎn)換控制器恒定噪聲 功率轉(zhuǎn)換控制器瞬態(tài)功率轉(zhuǎn)換控制器瞬態(tài) 功率轉(zhuǎn)換控制器磁鐵電樞功率轉(zhuǎn)換控制器磁鐵電樞 50kHz200MHz 125MHz 50kHz25MHz 1100MHz 215kHz 1025MHz 50kHz25MHz 24MHz EMC theory and application 日常生活中使用的頻率日常生活中使用的頻率 EMC theory and application 電力線上測得的干擾時(shí)域波形電力線上測得的干擾時(shí)域波形 EMC theory and application 疊加產(chǎn)生的干擾后的頻譜疊加產(chǎn)生的干擾后的頻譜 EMC theory a

19、nd application 三、電磁干擾三要素三、電磁干擾三要素 EMC theory and application 1、敏感設(shè)備的敏感度度量、敏感設(shè)備的敏感度度量 敏感度主要取決于電子設(shè)備的靈敏度和頻帶寬度，敏感度主要取決于電子設(shè)備的靈敏度和頻帶寬度， 一般認(rèn)為靈敏度與敏感度成反比，頻帶寬度與敏感一般認(rèn)為靈敏度與敏感度成反比，頻帶寬度與敏感 度成正比度成正比 Bf N K S v v dBVdB 6lg20lg20GBSS vV 1d v N B S 1dB lg20lg20lg20 ddD NBSS 模擬電路系統(tǒng)敏感度分析模擬電路系統(tǒng)敏感度分析 數(shù)字電路系統(tǒng)敏感度分析數(shù)字電路系統(tǒng)敏感度

20、分析 EMC theory and application 230dB極敏感類極敏感類 敏感度一般分為敏感度一般分為7類類 EMC theory and application 2、傳播干擾能量的途徑、傳播干擾能量的途徑 直接耦合方式直接耦合方式 漏電耦合方式漏電耦合方式 EMC theory and application 公共阻抗耦合方式公共阻抗耦合方式 EMC theory and application 電容耦合方式電容耦合方式 EMC theory and application 傳輸線型傳輸線型單位長度的電容單位長度的電容 平行直導(dǎo)線平行直導(dǎo)線 地面上方平行地面上方平行 直導(dǎo)線直導(dǎo)

21、線 同軸電纜同軸電纜 (/)l F m 12 11 2 12 , 1 2.4210 lg drr C dl r r 11 22 1 2.42 10 lg C l hhr r 2 lg C b l a 11 22 1 2.42 10 lg C l hhr r 2 lg C b l a (/)l F m 12 11 2 12 , 1 2.4210 lg drr C dl r r 11 22 1 2.42 10 lg C l hhr r 2 lg C b l a (/)l F m 12 11 2 12 , 1 2.4210 lg drr C dl r r 11 22 1 2.42 10 lg C l

22、 hhr r 傳輸線型傳輸線型單位長度的電容單位長度的電容 平行直導(dǎo)線平行直導(dǎo)線 地面上方平行地面上方平行 直導(dǎo)線直導(dǎo)線 同軸電纜同軸電纜 2 lg C b l a (/)l F m 12 11 2 12 , 1 2.4210 lg drr C dl r r 11 22 1 2.42 10 lg C l hhr r EMC theory and application 電磁感應(yīng)耦合方式電磁感應(yīng)耦合方式 EMC theory and application 輻射耦合方式輻射耦合方式 EMC theory and application 二、雷電二、雷電 p電量大（電量大（2525100C100C）發(fā)熱強(qiáng)（）發(fā)熱強(qiáng)（5005002000J2000J） p產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力（產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力（500050006000N6000N） p傳輸遠(yuǎn)傳輸遠(yuǎn) EMC theory and application p靜電感應(yīng)雷；靜電感應(yīng)雷； p電磁感應(yīng)雷。電磁感應(yīng)雷。 EMC theory and application 5、電弧輻射：當(dāng)開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)開啟和閉合時(shí)，觸、電弧輻射：當(dāng)開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)開啟和閉合時(shí)，觸 點(diǎn)間會產(chǎn)生電弧點(diǎn)間會產(chǎn)生電弧 p觸點(diǎn)上電壓變化大于觸點(diǎn)上電壓變化大于1V/s p電壓超過負(fù)電觸點(diǎn)的額定值電壓超過負(fù)