2022年醫(yī)學(xué)專題-電磁兼容瞬態(tài)脈沖干擾的抑制

瞬態(tài)干擾(gānrǎo)對(duì)設(shè)備的威脅電快速(kuàisù)脈沖浪涌靜電(jìngdiàn)放電靜電放電電源端口信號(hào)端口浪涌電快速脈沖靜電放電楊繼深2002年8月第一頁，共三十頁。感性(gǎnxìng)負(fù)載斷開時(shí)產(chǎn)生的干擾20－200VdctVLI0VdcVLt電源回路(huílù)中的電流（電壓）C對(duì)應(yīng)(duìyìng)的EMC實(shí)驗(yàn)：EFT特點(diǎn)：脈沖串楊繼深2002年8月第二頁，共三十頁。兩種觸點(diǎn)擊穿(jīchuān)導(dǎo)通機(jī)理氣隙上的電壓(diànyā)擊穿(jīchuān)電壓維持電壓320V0.08mm接觸點(diǎn)距離陽極(+)陰極(－)電子流輝光放電氣體電離弧光放電金屬氣化楊繼深2002年8月第三頁，共三十頁。浪涌產(chǎn)生(chǎnshēng)的原因一般(yībān)小于75kA最大可達(dá)300kAI導(dǎo)體周圍(zhōuwéi)產(chǎn)生強(qiáng)磁場對(duì)應(yīng)EMC實(shí)驗(yàn)：浪涌特點(diǎn)：能量大楊繼深2002年8月第四頁，共三十頁。靜電(jìngdiàn)放電現(xiàn)象＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋放電(fàngdiàn)電流I1ns100nsIt對(duì)應(yīng)(duìyìng)EMC實(shí)驗(yàn)：ESD特點(diǎn)：頻率范圍寬楊繼深2002年8月第五頁，共三十頁。瞬態(tài)干擾(gānrǎo)的頻譜A0.5A2A1/1/tr時(shí)間(shíjiān)頻率(pínlǜ)瞬態(tài)類型tr1/1/trA2AEFT5ns50ns6.4MHz64MHz4kV0.4V/MHzESD1ns30ns10MHz320MHz30A1.8A/MHz浪涌1.2s50s6.3kHz265kHz4kV0.4V/MHz楊繼深2002年8月第六頁，共三十頁。消除感性負(fù)載(fùzài)干擾RRCLLLRL楊繼深2002年8月第七頁，共三十頁。阻尼電路(diànlù)參數(shù)確定R:越大，開關(guān)閉合時(shí)限(shíxiàn)流作用越好越小，開關(guān)(kāiguān)斷開時(shí)反充電壓越小V/Ia<R<RL折衷C:由于沒有弧光，L中的能量全部進(jìn)入C，VC=I(L/C)1/2為了防止發(fā)生輝光，VC<300VC>(I/300)2L為了防止發(fā)生弧光，電容充電速率要小于1V/s，C>10-6I楊繼深2002年8月第八頁，共三十頁。過零開關(guān)(kāiguān)消除干擾電感(diànɡǎn)電流取樣VDC繼電器+-電壓(diànyā)比較器楊繼深2002年8月第九頁，共三十頁。瞬態(tài)干擾(gānrǎo)抑制原理分壓法：正溫度(wēndù)系數(shù)電阻電阻電感電容分流(fēnliú)法：負(fù)溫度系數(shù)電阻（壓敏電阻）瞬態(tài)抑制二極管氣體放電管低通濾波器：截止頻率小于1/楊繼深2002年8月第十頁，共三十頁。低通濾波器對(duì)瞬態(tài)干擾(gānrǎo)的作用fILf+fCOfCOAf輸入脈沖頻譜濾波器特性(tèxìng)輸出(shūchū)脈沖頻譜2A2A楊繼深2002年8月第十一頁，共三十頁。Fco>1/VOUT=VP(f)f1=2VIN

/=2VIN

/輸出(shūchū)脈沖的幅度略有降低fcoVINVOUT楊繼深2002年8月第十二頁，共三十頁。Fco<1/Parseval定律(dìnglǜ)：時(shí)域中的能量等于頻域中的能量：00V2(f)df=V2(t)dtfco00(2VIN)2df=V2OUTdtout=1/fco(2VIN)2fco=V2OUT/fcoV/VOUT=2fcofcoout楊繼深2002年8月第十三頁，共三十頁。低通濾波器對(duì)瞬態(tài)干擾(gānrǎo)的抑制VOUT/VIN-10-20-30-40

fCO1/20.10.010.0010楊繼深2002年8月第十四頁，共三十頁。瞬態(tài)干擾抑制(yìzhì)器件浪涌電壓(diànyā)壓敏電阻瞬態(tài)抑制(yìzhì)二極管氣體放電管2205001000鉗位不緊電流容量不大有跟隨電流楊繼深2002年8月第十五頁，共三十頁。氣體(qìtǐ)放電管的跟隨電流跟隨(ɡēnsuí)電流寄生電容小電流(diànliú)容量大不可用在直流的場合！楊繼深2002年8月第十六頁，共三十頁。放電管與壓敏電阻組合(zǔhé)優(yōu)點(diǎn)：沒有(méiyǒu)跟隨電流沒有漏電流鉗位電壓低用低通濾波器消除(xiāochú)楊繼深2002年8月第十七頁，共三十頁。作用(zuòyòng)在開關(guān)電源上的浪涌開關(guān)電源等效電路6kV,3kA1.250s浪涌波形(bōxínɡ)020406080100s0426kV0321kA浪涌電壓(diànyā)電源上電壓流進(jìn)電源的電流楊繼深2002年8月第十八頁，共三十頁。浪涌抑制器件(qìjiàn)的保護(hù)作用開關(guān)電源等效電路6kV,3kA1.250s浪涌波形(bōxínɡ)020406080100s0426kV0321kA浪涌電壓(diànyā)抑制后的電壓流進(jìn)電源的電流流進(jìn)抑制器的電流大部分電流流進(jìn)了電源楊繼深2002年8月第十九頁，共三十頁。TVS增容問題(wèntí)RR

1MR=V/IpeakV=兩管鉗位差I(lǐng)peak=TVS的峰值(fēnɡzhí)電流1M不行(bùxíng)可以最好楊繼深2002年8月第二十頁，共三十頁。多級(jí)浪涌抑制(yìzhì)電路V1、V2=額定工作電壓I2=第二級(jí)額定峰值電流V2

V0+電壓(diànyā)偏差2V1V2+電壓偏差1+電壓偏差2V=V1MAX-V2MIN

ZV/I2P

V1

V2

V0MAX

浪涌一級(jí)二級(jí)VV2

V1

V0

ZVI2P

楊繼深2002年8月第二十一頁，共三十頁。地線反彈(fǎndàn)與對(duì)策設(shè)施地設(shè)備參考地VGVZ+

VGVZ若電流為5kA，地線阻抗(zǔkàng)為0.5，則反彈電壓達(dá)到2500V!楊繼深2002年8月第二十二頁，共三十頁。靜電放電(fàngdiàn)現(xiàn)象＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋放電(fàngdiàn)電流I1ns100nsIt楊繼深2002年8月第二十三頁，共三十頁。ESD對(duì)電路(diànlù)工作影響的機(jī)理不良(bùliáng)搭接孔縫電流(diànliú)找阻抗最小路徑靜電放電產(chǎn)生的電磁場楊繼深2002年8月第二十四頁，共三十頁。ESD產(chǎn)生(chǎnshēng)的電磁場

510151234電場(diànchǎng)

kV/m磁場(cíchǎng)

A/m51015時(shí)間ns10cm20cm50cm楊繼深2002年8月第二十五頁，共三十頁。靜電(jìngdiàn)試驗(yàn)的方法靜電(jìngdiàn)放電試驗(yàn)直接放電(fàngdiàn)試驗(yàn)感應(yīng)非接觸放電接觸放電在附近放電產(chǎn)生感應(yīng)場Ipeak

tr3060t(ns)I1I290%楊繼深2002年8月第二十六頁，共三十頁。ESD常見問題與改進(jìn)(gǎijìn)

ESDVESDESDVESD屏蔽(píngbì)層楊繼深2002年8月第二十七頁，共三十頁。ESD常見問題與改進(jìn)(gǎijìn)ESD1I1ESD2I2二次放電(fàngdiàn)ESD1I1ESD2鐵氧體磁珠楊繼深2002年8月第二十八頁，共三十頁。電纜(diànlǎn)上的ESD防護(hù)電纜(diànlǎn)/機(jī)箱搭接VN正確(zhèngquè)錯(cuò)誤楊繼深2002年8月第二十九頁，共三十頁。內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)瞬態(tài)干擾對(duì)設(shè)備的威脅。楊