三电磁环境及电磁污染途径11

1、EMC theory and application 一、静电危害的机理一、静电危害的机理 1、静电的形成、静电的形成 EMC theory and application 接触分离接触分离 感应起电感应起电 热电起电、压电起电、喷射起电热电起电、压电起电、喷射起电 摩擦起电实质上是接触分离起电摩擦起电实质上是接触分离起电 常见材料的摩擦起电序列：人体、玻璃、常见材料的摩擦起电序列：人体、玻璃、 云母、聚酰胺、毛织品、毛皮、丝绸、铝、云母、聚酰胺、毛织品、毛皮、丝绸、铝、 纸、棉花、钢铁、木头、硬橡胶、聚酯薄纸、棉花、钢铁、木头、硬橡胶、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、静电的放电与人体放电模型、静电的放电与人体放电模型 C C人体人体 = = 人体和大地之间的电容人体和大地之间的电容 R R人体人体 = = 人体的电阻人体的电阻 L L人体人体 = = 人体的电感人体的电感 C C臂臂 = = 人手臂与大地之间的电容人手臂与大地之间的电容 C C臂键臂键 = = 人手臂与键盘之间的电容人手臂与键盘之间的电容 R R臂臂 = = 人手臂放电路径的电阻人手臂放电路径的电阻 L L臂臂 = = 人手臂放电路径的电感人手臂放电路径的电感 C C指指 = = 人手、手指与键盘之间的

3、电容人手、手指与键盘之间的电容 C C键盘键盘 = = 键盘与大地之间的电容键盘与大地之间的电容 R R键盘键盘 = = 键盘到大地路径的电阻键盘到大地路径的电阻 L L键盘键盘 = = 键盘到大地路径的电感键盘到大地路径的电感 EMC theory and application Tr Tr （上升时间）（上升时间） = 200ps= 200ps至至100ns100ns TSTS（尖峰宽度）（尖峰宽度） = 0.5ns = 0.5ns 至至1010 s s Tt Tt （持续长度）（持续长度） = 100ns = 100ns 至至2ms2ms EMC theory and applicati

4、on 人体人体金属模型的仿真金属模型的仿真 模拟带电人体通过手持的小金属件，如螺丝刀、钥匙等，对模拟带电人体通过手持的小金属件，如螺丝刀、钥匙等，对 其它物体产生放电时的情形其它物体产生放电时的情形 EMC theory and application EMC theory and application 人体人体老虎车模型的仿真老虎车模型的仿真 模拟作业人员手持手推车等金属搬运工具作业时的静电放电过模拟作业人员手持手推车等金属搬运工具作业时的静电放电过 程程 EMC theory and application EMC theory and application 3、静电的危害、静电的危害

5、 p电压超过元件介质的击穿强度，导致元件损坏；电压超过元件介质的击穿强度，导致元件损坏； p静电放电的能量使节点的温度超过半导体硅的熔点；静电放电的能量使节点的温度超过半导体硅的熔点； p受到潜在损坏。受到潜在损坏。 EMC theory and application 二、雷电二、雷电 p电量大（电量大（2525100C100C）发热强（）发热强（5005002000J2000J） p产生强大的冲击性机械力（产生强大的冲击性机械力（500050006000N6000N） p传输远传输远 EMC theory and application p静电感应雷；静电感应雷； p电磁感应雷。电磁感应雷

6、。 EMC theory and application p电源浪涌电源浪涌 p信号系统浪涌信号系统浪涌 EMC theory and application 3、常见的防雷产品、常见的防雷产品 接闪器接闪器 低压电源避雷器低压电源避雷器 EMC theory and application 通信线路避雷器：既要满足防雷技术要求，还要保证传输指通信线路避雷器：既要满足防雷技术要求，还要保证传输指 标要求标要求 电容小、残压低、通流大、响应快电容小、残压低、通流大、响应快 参数放电管MOVTVS 电容很小大较小 残压高中低 通流容量大大小 响应速度慢快很快 EMC theory and appl

7、ication 接地装置接地装置 EMC theory and application 三、自然辐射三、自然辐射 1、宇宙噪声：太阳辐射和银河系无线电辐射、宇宙噪声：太阳辐射和银河系无线电辐射 银河系无线电辐射：银河系无线电辐射：150200MHz 太阳的热辐射：十几太阳的热辐射：十几MHz 30GHz 太阳飞出的带电粒子引起地球磁场的变化太阳飞出的带电粒子引起地球磁场的变化 2、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场 3、地磁场、地磁场 4、电子噪声、电子噪声 EMC theory and application 人工电磁干扰人工电磁干扰 一、辐射干扰源：以电

8、磁波形式传播的干扰一、辐射干扰源：以电磁波形式传播的干扰 条件：条件：1.有辐射源有辐射源 2.能辐射出去能辐射出去 结构式开放式的；结构式开放式的； 几何尺寸和电磁波的波长几何尺寸和电磁波的波长 必须同一量级；必须同一量级； 即有天线效应即有天线效应 最常接触的从最常接触的从30MHz-30000MHz (10m-0.01m) 近区近区 远远 区区 EMC theory and application 1、发送设备：通过发送天线，通过编制屏蔽层和通风管、发送设备：通过发送天线，通过编制屏蔽层和通风管 道，通过连接电缆向外辐射道，通过连接电缆向外辐射 频率频率波长波长频段名称频段名称用途用途

9、30030GHz110mm极高频极高频 雷达，空间通信雷达，空间通信 303GHz10100mm超高频超高频 雷达，空间通信雷达，空间通信 3GHz300MHz 100mm1m特高频特高频 视距无限通信与广播视距无限通信与广播 30030MHz110m甚高频甚高频 视距无限通信与广播视距无限通信与广播 303MHz10100m高频高频 短波通信，广播短波通信，广播 3MHz300kHz10m1km中频中频 无线通信与广播无线通信与广播 30030kHz110km低频低频 无线电导航无线电导航 303kHz10100km甚低频甚低频 无线电导航无线电导航 3kHz300Hz1001000km极低

10、频极低频 海底通信海底通信 30030Hz100010000km工频工频 输电输电 EMC theory and application 2、本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是、本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是PCB上上 的电路（时钟、视频和数据驱动器，其他振荡器）中流动的电路（时钟、视频和数据驱动器，其他振荡器）中流动 的电流，可用载有骚扰电流的小环天线模型描述。的电流，可用载有骚扰电流的小环天线模型描述。 p计算机内包含几个晶振；计算机内包含几个晶振； p时钟频率时钟频率(4.77MHz3GHz)又分成许多其它频率时钟；又分成许多其它频率时钟； p像素数据的速率相当高，处于高

11、频区域像素数据的速率相当高，处于高频区域 EMC theory and application 3、设备功能非线性产生的辐射：电路中器件工作在非、设备功能非线性产生的辐射：电路中器件工作在非 线性状态时所产生的干扰线性状态时所产生的干扰不希望的谐波分量和互调不希望的谐波分量和互调 产物产物 4、核电磁脉冲辐射、核电磁脉冲辐射: p脉冲上升时间较短（脉冲上升时间较短（10ns） p频谱极宽（超长波到微波波段的低端）频谱极宽（超长波到微波波段的低端） p场强极强（电场强度：场强极强（电场强度：10V/m；磁场强度：；磁场强度：100A/m） p能量极大（能量极大（4X109J） p若电子设备或系统

12、天线直接接收核电磁脉冲，轻则干若电子设备或系统天线直接接收核电磁脉冲，轻则干 扰有用信号，重则因焦耳热使电子系统受到损坏扰有用信号，重则因焦耳热使电子系统受到损坏 p使大气发生异常电离，造成电波传输的衰减、折射和使大气发生异常电离，造成电波传输的衰减、折射和 反射反射 p传播距离远，干扰、损伤和破坏区域广传播距离远，干扰、损伤和破坏区域广 EMC theory and application 5、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触 点间会产生电弧点间会产生电弧 p触点上电压变化大于触点上电压变化大于1V/s p电压超过负电触点的额定值电压

13、超过负电触点的额定值Varc p负载电流超过任一触点的额定电流负载电流超过任一触点的额定电流Iarc p电弧产生时，电路常常会自激振荡电弧产生时，电路常常会自激振荡 p电缆中会串入大量的电弧辐射能量电缆中会串入大量的电弧辐射能量 p静电放电一般表现为高电压小电流，电弧一般表现静电放电一般表现为高电压小电流，电弧一般表现 为低电压大电流为低电压大电流 EMC theory and application 二、传导干扰源二、传导干扰源 1、信息传导干扰源：带有信息的无用信号对电子设备产生、信息传导干扰源：带有信息的无用信号对电子设备产生 的干扰的干扰 p发射能量泄漏到接收机回路电流产生的级间耦合：

14、雷达发发射能量泄漏到接收机回路电流产生的级间耦合：雷达发 射机、地线回路射机、地线回路 p固定频率连续波产生干扰及由于脉冲波形的电流、电压上固定频率连续波产生干扰及由于脉冲波形的电流、电压上 升前沿陡峭，含有丰富的高次谐波引起感应：周期性信号升前沿陡峭，含有丰富的高次谐波引起感应：周期性信号 发生器、多谐振器、计算机时钟、固定快速继电器发生器、多谐振器、计算机时钟、固定快速继电器 p交流声进入系统以后，开始时电压很低还不能形成干扰，交流声进入系统以后，开始时电压很低还不能形成干扰， 而经过系统后被逐级放大而形成干扰：脉冲发生器重复频而经过系统后被逐级放大而形成干扰：脉冲发生器重复频 率交流声、

15、时钟序列重复交流声、时钟重复频率交流声、率交流声、时钟序列重复交流声、时钟重复频率交流声、 扫描电路频率交流声扫描电路频率交流声 EMC theory and application 2、电磁噪声传导干扰源：不带任何信息的电磁噪声对电、电磁噪声传导干扰源：不带任何信息的电磁噪声对电 子设备的干扰子设备的干扰 p电源接线端上会产生传导干扰电压：真空吸尘器、旋电源接线端上会产生传导干扰电压：真空吸尘器、旋 转电机转电机 p电流的突然改变：换向器（整流器）、断路器凸轮触电流的突然改变：换向器（整流器）、断路器凸轮触 点、转换开关、电源开关电路点、转换开关、电源开关电路 p电击穿瞬间会产生射频噪声：荧

16、光灯、高压汞灯电击穿瞬间会产生射频噪声：荧光灯、高压汞灯 p因有电动机、整流器、继电器、啮合电；啮合电磁铁、因有电动机、整流器、继电器、啮合电；啮合电磁铁、 步进开关、荧光灯、高压汞灯等产生干扰引入电源线：步进开关、荧光灯、高压汞灯等产生干扰引入电源线： 数字设备数字设备 p输出端有交流声干扰：直流电源输出端输出端有交流声干扰：直流电源输出端 p因为使用交流发电机、电磁线圈及点火系统产生传导因为使用交流发电机、电磁线圈及点火系统产生传导 干扰：机动车干扰干扰：机动车干扰 p脉冲式电流产生传导干扰：静态功率设备脉冲式电流产生传导干扰：静态功率设备 EMC theory and applicati

17、on 3、传导干扰源的频谱、传导干扰源的频谱 传导干扰源传导干扰源频谱频谱传导干扰源传导干扰源频谱频谱 真空吸尘器真空吸尘器 断路器凸轮触点断路器凸轮触点 转换开关转换开关 电源开关电路电源开关电路 指令程序装置电源线指令程序装置电源线 指令程序装置信号线指令程序装置信号线 荧光灯荧光灯 高压汞灯高压汞灯 0.11MHz 1020MHz 0.125MHz 0,525MHz 1.025MHz 0.125MHz 0.13MHz 0.11.0MHz 计算机逻辑组件计算机逻辑组件 镇定接触器线圈脉冲镇定接触器线圈脉冲 镇定接触器通断周期镇定接触器通断周期 多路通信设备多路通信设备 功率控制器功率控制器

18、 功率转换控制器恒定噪声功率转换控制器恒定噪声 功率转换控制器瞬态功率转换控制器瞬态 功率转换控制器磁铁电枢功率转换控制器磁铁电枢 50kHz200MHz 125MHz 50kHz25MHz 1100MHz 215kHz 1025MHz 50kHz25MHz 24MHz EMC theory and application 日常生活中使用的频率日常生活中使用的频率 EMC theory and application 电力线上测得的干扰时域波形电力线上测得的干扰时域波形 EMC theory and application 叠加产生的干扰后的频谱叠加产生的干扰后的频谱 EMC theory a

19、nd application 三、电磁干扰三要素三、电磁干扰三要素 EMC theory and application 1、敏感设备的敏感度度量、敏感设备的敏感度度量 敏感度主要取决于电子设备的灵敏度和频带宽度，敏感度主要取决于电子设备的灵敏度和频带宽度， 一般认为灵敏度与敏感度成反比，频带宽度与敏感一般认为灵敏度与敏感度成反比，频带宽度与敏感 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 模拟电路系统敏感度分析模拟电路系统敏感度分析 数字电路系统敏感度分析数字电路系统敏感度

20、分析 EMC theory and application 230dB极敏感类极敏感类 敏感度一般分为敏感度一般分为7类类 EMC theory and application 2、传播干扰能量的途径、传播干扰能量的途径 直接耦合方式直接耦合方式 漏电耦合方式漏电耦合方式 EMC theory and application 公共阻抗耦合方式公共阻抗耦合方式 EMC theory and application 电容耦合方式电容耦合方式 EMC theory and application 传输线型传输线型单位长度的电容单位长度的电容 平行直导线平行直导线 地面上方平行地面上方平行 直导线直导

21、线 同轴电缆同轴电缆 (/)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 传输线型传输线型单位长度的电容单位长度的电容 平行直导线平行直导线 地面上方平行地面上方平行 直导线直导线 同轴电缆同轴电缆 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 电磁感应耦合方式电磁感应耦合方式 EMC theory and application 辐射耦合方式辐射耦合方式 EMC theory and application 二、雷电二、雷电 p电量大（电量大（2525100C100C）发热强（）发热强（5005002000J2000J） p产生强大的冲击性机械力（产生强大的冲击性机械力（500050006000N6000N） p传输远传输远 EMC theory and application p静电感应雷；静电感应雷； p电磁感应雷。电磁感应雷。 EMC theory and application 5、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触 点间会产生电弧点间会产生电弧 p触点上电压变化大于触点上电压变化大于1V/s p电压超过负电触点的额定值电压超过负