电磁兼容技术概述第一章.ppt

电 磁 兼 容 技 术,荆龙 ,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,身边的电磁兼容设计,第一章 概述,电磁兼容的基本概念 电磁兼容性设计 电磁兼容性设计所涉及的技术领域 本门课程讲述的主要内容 本门课程的学习方法,1 电磁兼容的基本概念,信号、干扰和噪声 常见的干扰和噪声 电磁干扰对电子电气设备工作产生的影响 设备的抗干扰 电磁兼容,信号：对电子电气电路工作“有用”的电信号，包括待处理的电信号、希望产生的输出等。 噪声：除“有用”电信号以外的所有电信号，均是噪声。噪声对电路的工作多少都有些影响。 干扰：由噪声导致的“不希望”出现的结果称为干扰。,噪声是产生干扰的原因，干扰则是噪声的后果； 噪声是否会产生干扰要看噪声是否高到了一定的程度，及噪声容限。 噪声是客观存在的，无法消除，而只能将它减小到不产生明显干扰的程度，即不产生干扰的程度。,TTL的最小输入高电平（VIH） =2.0V，最高输入低电平（VIL） 2.4V，最高输出低电平（VOL） 0.4V。 TTL的噪声容限是0.4V（意味着幅值小于0.4V的噪声将不会对TTL的工作产生影响）。,噪声源的分类,噪声源（干扰源）包括内部干扰和外部干扰，外部干扰又分为自然干扰源和人为干扰源。,常见的干扰和噪声,自然干扰：自然现象产生的各种电磁噪声。 人为干扰：源自人们的生活和生产活动，主要是各种电子电气设备产生的干扰。,列举一些常见的自然干扰和人为干扰,自然干扰,大气噪声 宇宙射线（10MHz-30GHz） 太阳异常电磁辐射 银河系无线电辐射 （150MHz-200MHz） 雷电（30MHz以下） 地震,自然干扰是不以人的意志为转移的客观存在，一般情况下，不能消除，只能防范。,人为干扰,元器件固有噪声：热噪声、散粒噪声、接触噪声等。 物理或电化学过程噪声：原电池噪声、摩擦噪声等。 放电噪声：起源于放电过程，比如静电放电、电晕放电、辉光放电、弧光放电和高频电火花放电等。 电磁感应：各种电磁波干扰。,人为干扰与人的生产、生活活动有关，可以采取措施加以抑制。,通信广播：电视，广播，各种通信台站； 电力系统：发电机，变压器，电力线； 工业设备：各种电动机，电焊机，加热器，机床，控制器，计算机，搅拌机， 继电器； 交通运输：电力机车，导航系统, 汽车点火装置（10MHz-100MHz）； 医疗设备：电子医疗器械，X射线； 办公设备：计算机，键盘，打印机，复印机，日光灯； 家用电器：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱； 军事武器：核爆炸，电磁武器；,常见的人为干扰,课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响,电磁干扰及其危害,在电磁环境中，电磁干扰造成的危害是各种各样的，可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。 干扰电视的收看、广播收音机的收听。 在数字系统与数据传输过程中数据的丢失。 医疗电子设备（例如：医疗监护仪、心电起搏器等）的工作失常。 自动控制系统（例如：汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统）的工作失控。 工业过程控制功能（例如：石油或化工）的失效。 飞机导航系统的工作失常。,课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响,设备的抗干扰,所谓“抗干扰”，就是设备抵御噪声信号、使之不对系统工作产生影响的性能。 干扰与抗干扰，就像一对“矛盾”。 单纯的抗干扰，很容易陷入“道高一尺、魔高一丈”的恶性循环。 单纯抗干扰的成本越来越高、效果却越来越差。,2 电磁兼容性设计,随着电子电气设备应用范围的日益广泛、功能日益复杂，电子电气设备所面临的电磁环境日益恶化。 与此同时，却对电子电气设备抗干扰性能提出了愈来愈高的要求。 事实也证明，盲目提高和改善电子电气设备抗干扰性能，不但浪费巨大，而且效果并不理想。 在这种情况下，就逐渐从单纯的抗干扰技术，转向发展成了综合的电磁兼容技术。 Electromagnetic Compatibility（EMC）,电磁兼容的定义 国家标准 GB/T4365-1995电磁兼容术语 “设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。”,电磁兼容要求： 在共同的电磁环境中，任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。 要素： 1、 电磁环境； 2、 EMS电磁敏感度； 3、 EMI电磁干扰,电磁兼容的含义： “电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（系统、分系统，广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。”,电磁兼容性,电磁兼容性包含三个方面的含义： 1、电磁环境应是给定或可以预期的； 2、设备不应产生超过标准或规范所规定的电磁噪声； 3、设备应满足标准所规定的电磁噪声敏感度限值的要求。,所谓电磁兼容，是指在有限的空间、时间和频谱资源条件下，各种设备可以共存、并不产生相互不利影响状态。 设备的电磁兼容性，即设备在指定的电磁环境中正常工作、且不对环境和环境中其它设备产生不利影响的能力。,电磁兼容性设计,明确电磁环境（制定相应的电磁兼容标准） 设备的抗干扰设计 抑制设备产生和发射电磁干扰噪声 试验检测方法、手段、标准和设备,电磁兼容性设计效费比,越早进行电磁兼容设计，手段越多、效果越好、费用越低。,电磁兼容设计应当根据实际情况，量力而行，不盲目追求效果。,干扰的产生、传播、作用,三个要素缺一不可，少一个就构不成电磁兼容问题，所以电磁兼容设计和解决电磁兼容问题就要从这三个要素着手。 抑制干扰最有效的方法：在干扰源处对干扰进行抑制。 电磁兼容措施必须综合治理，全局考虑。,形成电磁干扰必然具备三个基本要素:,电磁兼容性设计必须考虑环境和条件,不同的使用条件有不同的电磁环境； 不同的使用环境有不同的电磁兼容要求； 不同的使用环境有不同的成本等要求；,电磁兼容没有放之四海皆准的标准，必须因地制宜。,航空航天、军事设备、武器系统、医疗设备、电网系统、交通运输、家用电器、娱乐设备等,电磁兼容设计的基本原则,不单纯追求抗干扰性能； 自始至终，全程参与； 从源头下手，标本兼治； 全局考虑，不留死角； 与时俱进； 因地制宜，充分考虑性能、成本、可靠性等之间的综合效益； 根据系统特点，对症下药；,3 电磁兼容性设计所涉及的技术领域,电磁兼容是一门综合性科学，所涉及的主要技术领域包括： 电路原理、电磁场理论、电力电子、计算机技术、仿真技术、试验技术等等。 我们在本门课程的学习中，主要涉及电路原理、基本的电磁场理论、计算机技术和电力电子技术。,4 本门课程讲述的主要内容,（受课时限制，主要讲述抗干扰的内容） 详细介绍不同干扰的分类； 不同干扰产生的机理、如何干扰系统； 针对不同的干扰，主要的抗干扰措施； 典型系统的抗干扰设计分析（电源系统、微机系统和电力电子系统）； 介绍