電纜的EMC設(shè)計(jì).ppt

1、中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,第七部分瞬態(tài)脈沖干擾的抑制,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,瞬態(tài)干擾對(duì)設(shè)備的威脅,電快速脈沖,浪涌,靜電放電,靜電放電,電源端口,信號(hào)端口,浪涌,電快速脈沖,靜電放電,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,感性負(fù)載斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的干擾,20 200 Vdc,t,VL,I0,Vdc,VL,t,電源回路中的電流（電壓）,C,對(duì)應(yīng)的EMC實(shí)驗(yàn)：EFT,特點(diǎn)：脈沖串,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,兩種觸點(diǎn)擊穿導(dǎo)通機(jī)理,氣隙上的電壓,擊穿電壓,維持電壓,320V,0.08mm 接觸點(diǎn)距離,陽(yáng)極(+),陰極(),電子流,輝光放電 氣體電離,弧光放電 金屬氣化,中國(guó)電

2、子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,浪涌產(chǎn)生的原因,一般小于75kA 最大可達(dá)300kA,I,導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),對(duì)應(yīng)EMC實(shí)驗(yàn)：浪涌,特點(diǎn)：能量大,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,靜電放電現(xiàn)象,放電電流 I,1ns,100ns,I,t,對(duì)應(yīng)EMC實(shí)驗(yàn)：ESD,特點(diǎn)：頻率范圍寬,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,瞬態(tài)干擾的頻譜,A,0.5A,2A,1/,1/tr,時(shí)間,頻率,瞬態(tài)類型 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 50s

3、 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,消除感性負(fù)載干擾,R,R,C,L,L,L,RL,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,阻尼電路參數(shù)確定,R:,越大，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)限流作用越好,越小，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)反充電壓越小,V / Ia R RL,折衷,C:,由于沒(méi)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 300V,C ( I / 300 ) 2 L,為了防止發(fā)生弧光，電容充電速率要小于1V/s， C 10- 6 I,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,過(guò)零開(kāi)關(guān)消除干擾,電感電流取樣,VDC,繼電器,+,-,電壓比

4、較器,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,瞬態(tài)干擾抑制原理,分壓法：,正溫度系數(shù)電阻,電 阻,電 感,電 容,分流法：,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 / ,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,低通濾波器對(duì)瞬態(tài)干擾的作用,f,IL,f,+,fCO,fCO,A,f,輸入脈沖頻譜,濾波器特性,輸出脈沖頻譜,2A,2A,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,Fco 1 / ,VOUT = VP(f) f1 = 2VIN / = 2VIN / 輸出脈沖的幅度略有降低,fco,VIN,VOUT,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,Fco 1 / ,Par

5、seval 定律：時(shí)域中的能量等于頻域中的能量：,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,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,低通濾波器對(duì)瞬態(tài)干擾的抑制,VOUT / VIN,-10,-20,-30,-40, fCO,1/2,0.1,0.01,0.001,0,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,瞬態(tài)干擾抑制器件,浪涌電壓,壓敏電阻,瞬態(tài)抑制二極管,氣體放電管,220,500,1000,鉗位不緊,電

6、流容量不大,有跟隨電流,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,氣體放電管的跟隨電流,跟隨電流,寄生電容小 電流容量大,不可用在直流的場(chǎng)合！,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,放電管與壓敏電阻組合,優(yōu)點(diǎn)： 沒(méi)有跟隨電流 沒(méi)有漏電流 鉗位電壓低,用低通濾波器消除,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,作用在開(kāi)關(guān)電源上的浪涌,開(kāi)關(guān)電源等效電路,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,浪涌電壓,電源上電壓,流進(jìn)電源的電流,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,浪涌抑制器件的保護(hù)作用,開(kāi)關(guān)電源等效電路,6kV, 3kA

7、 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,浪涌電壓,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,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,TVS增容問(wèn)題,R,R,1M,1M,不行,可以,最好,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,多級(jí)浪涌抑制電路,V1、V2 = 額定工作電壓 I2 = 第二級(jí)額定峰值電流 V2 V0 + 電壓偏差2 V1 V2 + 電壓偏差1+電壓偏差2 V =V1MAX - V2MIN Z V / I2P,V1,V2,V0MAX,浪涌,一級(jí),二級(jí),V,V2,V1,V0,Z,V,I2P

8、,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,地線反彈與對(duì)策,VG,VZ + VG,VZ,若電流為5kA，地線阻抗為0.5，則反彈電壓達(dá)到2500V !,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,靜電放電現(xiàn)象,放電電流 I,1ns,100ns,I,t,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,ESD對(duì)電路工作影響的機(jī)理,不良搭接,孔縫,電流找阻抗最小路徑,靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng),中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,ESD產(chǎn)生的電磁場(chǎng),5 10 15,1,2,3,4,電場(chǎng) kV/m,磁場(chǎng) A/m,5,10,15,時(shí)間 ns,10 cm,20 cm,50 cm,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,靜電試驗(yàn)的方法,靜電放電試驗(yàn),直接放電試驗(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(chǎng),Ipeak,tr 30 60 t(ns),I1,I2,90%,中國(guó)電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC,ESD常見(jiàn)問(wèn)題與改進(jìn),ESD,V,E