电磁兼容第二章PPT

1、第二章第二章 电磁干扰源电磁干扰源 工频干扰：工频干扰：f =50Hz， = 6000km； 甚低频干扰：甚低频干扰：f =30kHz以下，以下， =10km以上以上； 载频干扰：载频干扰：f =30kHz300kHz， =1km10km； 射频、视频干扰：射频、视频干扰：f =300kHz300MHz， =1m1km； 微波干扰：微波干扰：f =300MHz300GHz， =1mm1m； 雷电及电磁脉冲干扰：频率范围很宽，雷电及电磁脉冲干扰：频率范围很宽，f = 0Hz。 电磁干扰的频谱电磁干扰的频谱 电磁干扰源电磁干扰源及其特性分析及其特性分析 大气干扰大气干扰 无线电广播无线电广播 无线

2、通信无线通信 电视电视 雷达雷达 点火系统点火系统 导航导航 输电线输电线 电气化铁路电气化铁路 工业、工业、 医疗设备医疗设备 开关系统开关系统 家电家电 办公设备办公设备 非功能性非功能性 功能性功能性 人为人为 干扰源干扰源 雷电干扰雷电干扰 宇宙干扰宇宙干扰 热噪声热噪声 自然自然 干扰源干扰源 电磁电磁 干扰源干扰源 电磁干扰源的分类电磁干扰源的分类 2.1 电磁干扰源的分类电磁干扰源的分类 一、按干扰源的性质分类一、按干扰源的性质分类 1、自然干扰 、雷电干扰： 雷电放电时，电场强度达到104V/cm以上，闪电 通道中的电流平均可达几万安培， 最大可达20万安培以上, 放电 时间在

3、mss数量级，一次闪电释放的能量就有几万千焦耳， 干扰 信号的频率主要在10100kHz，最高也可以达到100MHz以上。 、宇宙干扰： 来自太阳和其他星系的电磁噪声，干扰信号的频 率：几十M几十GHz。例如太阳黑子活动造成的无线电干扰，可 造成通信中断。 2.1 电磁干扰源的分类电磁干扰源的分类 二、按场的性质分类二、按场的性质分类 电场干扰、磁场干扰、电磁辐射干扰 三、三、按传播途径分类按传播途径分类 辐射干扰：通过空间传输的干扰。 传导干扰：通过电路耦合的干扰。（例如导线传输、 电容耦合、电感耦合） 2.1 电磁干扰源的分类电磁干扰源的分类 四、按干扰波形分类四、按干扰波形分类 连续波干

4、扰，脉冲波干扰 五、五、按干扰的频带宽度分类按干扰的频带宽度分类 宽带干扰、窄带干扰 六、六、按干扰的幅度特性分类按干扰的幅度特性分类 静态干扰、瞬态干扰 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 1. 雷电雷电 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 雷电的特点：雷电的特点： 雷电电流的幅值最大可达200KA以上，一般低于100KA 。这样大的电流无论是在沿建筑物的钢结构、避雷针 流入大地的过程中，或是在大地中形成的电流，都可 能在附近导线上感应出能量很强的浪涌，形成电磁干 扰。 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 雷电放电的三个阶段：雷电放电的三个阶段： 先导放电阶段： 当雷云中电荷密集处的电

5、场达到250030000KV/m 时，就会发生先导放电； 主放电阶段： 当下行先导与迎面先导相遇时，雷云中的电荷沿着 先导放电阶段形成的放电通道，迅速泄入大地； 余辉放电阶段： 经过主放电后，雷云中剩余电荷继续沿上述通道向 大地泄放。 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 雷电放电的电流雷电放电的电流(双指数函数曲线双指数函数曲线)： tt m eeItI m I -雷电电流峰值 -波头衰减系数 -波尾衰减系数 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 雷电放电的重要参数：雷电放电的重要参数： 波头：曲线峰值左边部分 波尾：曲线峰值右边部分 陡度：雷电电流随时间增大的速度 雷电频谱：一个雷电脉冲，

6、理论上可以看成由 直流(零频)到频率为无限高的无数个波组成， 称为连续频谱 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 2. 局部大气噪声：局部大气噪声： 大气中的水蒸气、沙尘、雪粒等物质撞击电子设备 的天线或电路，造成电荷转移或静电放电，从而引 起电磁噪声； 电离层中的非线性现象以及无线电波在大气电离层 表反射条件的变化而形成的噪声； 因接收地点和季节的不同，所受到的干扰强度和频 率也不相同。 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 3. 宇宙噪声：宇宙噪声： 宇宙噪声是指宇宙间的射电源所辐射的电磁波传到地 面而形成的噪声。这里的射电源是指发射无线电波的 天体和星际物质，如太阳、月亮、行星、银河系及

7、星 云等。 2.2 自然电磁干扰源自然电磁干扰源 4. 热噪声：热噪声： 热噪声是电阻类导体(例如天线)或元器件中由于自由电 子的布朗运动而引起的噪，是一种随机噪声。在一定 温度下，电子与分子撞击会产生一个短暂的电流小脉 冲。由于随机性，电流小脉冲的平均值为零。但电子 的随机运动会产生一个交流成分，即为热噪声。 一、功能性传导干扰源一、功能性传导干扰源 ：系统中某一设备正常工作时对：系统中某一设备正常工作时对 其它设备产生干扰。其它设备产生干扰。 传导干扰源传导干扰源 传导干扰是指通过导体（例如导线），或通过电容性传导干扰是指通过导体（例如导线），或通过电容性 器件、电感性器件耦合而传播的干扰

8、，可分为功能性干扰器件、电感性器件耦合而传播的干扰，可分为功能性干扰 源和非功能性干扰源。源和非功能性干扰源。 例如：各种振荡器、信号发生器例如：各种振荡器、信号发生器 功能性干扰源具有确定的频率功能性干扰源具有确定的频率 2.3 人为电磁干扰源人为电磁干扰源 例：各种转换器和电气开关、电动机、电感性器件、荧光例：各种转换器和电气开关、电动机、电感性器件、荧光 灯、灯、 共用电源等。共用电源等。 二、二、非功能性传导干扰源：由于接触不良，放电现象或电非功能性传导干扰源：由于接触不良，放电现象或电 流的突然变化产生干扰。流的突然变化产生干扰。 1、接触不良：电流时断时续（、接触不良：电流时断时续

9、（ 也是一种电流突变也是一种电流突变)，产生，产生 感应电动势，形成干扰信号，感应电动势，形成干扰信号，( 接触噪声）接触噪声） 2、放电现象：放电脉冲产生频谱很宽的电磁噪声。放电现象：放电脉冲产生频谱很宽的电磁噪声。 3、电流突变：形成冲击电流（例如电流突变：形成冲击电流（例如, ,电动机起动电流是额电动机起动电流是额 定电流的定电流的4 47 7倍）产生干扰电压：倍）产生干扰电压： eLdidt 4、各种振荡器、信号发生器各次谐波信号泄漏。各种振荡器、信号发生器各次谐波信号泄漏。 非功能性干扰信号的频谱一般很宽非功能性干扰信号的频谱一般很宽 下面分析一下来自公用电源的传导干扰：下面分析一下

10、来自公用电源的传导干扰： 、使用同一电源的各设备的电磁噪声可通过电源线互使用同一电源的各设备的电磁噪声可通过电源线互 相传送相传送* *。 、电力线的天线效应，可接受空间的辐射干扰，沿电电力线的天线效应，可接受空间的辐射干扰，沿电 力线传播形成传导干扰。力线传播形成传导干扰。 、电力线上的放电噪声：例如：高压线上的电晕放电力线上的放电噪声：例如：高压线上的电晕放 电、电、 电力线上由于电力线上由于 接触不良引起的火花放电、线路上开关设备接触不良引起的火花放电、线路上开关设备 的电弧放电等，可以通过电力线形成传导干扰。的电弧放电等，可以通过电力线形成传导干扰。 、电源系统中的异常电压：例如：雷击

11、电压、线路上电源系统中的异常电压：例如：雷击电压、线路上 电流突变引起的干扰电压、某些设备产生的异常电压等可电流突变引起的干扰电压、某些设备产生的异常电压等可 以通过电力线形成传导干扰以通过电力线形成传导干扰 辐射干扰源辐射干扰源 辐射干扰是指以电磁波的形式通过空间传播的干扰辐射干扰是指以电磁波的形式通过空间传播的干扰 一、一、功能性辐射干扰源功能性辐射干扰源 各种振荡器、信号发生器、广播、电视、通信、雷达各种振荡器、信号发生器、广播、电视、通信、雷达 发射设备等。发射设备等。 二、二、非功能性辐射干扰源（设备的电磁泄漏，各种放电非功能性辐射干扰源（设备的电磁泄漏，各种放电 辐射）辐射） 例如

12、：例如：ISMISM设备的电磁泄漏，高压输电线路的电晕放设备的电磁泄漏，高压输电线路的电晕放 电和火花放电、电气化铁路的火花放电和弧光放电、机动电和火花放电、电气化铁路的火花放电和弧光放电、机动 车辆的点火系统、家用电器、荧光灯、气体放电管、静电车辆的点火系统、家用电器、荧光灯、气体放电管、静电 放电等。振荡器、信号发生器、广播、电视、通信、雷达放电等。振荡器、信号发生器、广播、电视、通信、雷达 发射设备产生的各次谐波，各种交调干扰也属于非功能性发射设备产生的各次谐波，各种交调干扰也属于非功能性 辐射干扰。辐射干扰。 辐射干扰源辐射干扰源 1、设备的电磁泄漏设备的电磁泄漏 图25 、透过外壳向

13、外辐射，单层机壳屏蔽效果一般为透过外壳向外辐射，单层机壳屏蔽效果一般为20 20 60dB 60dB，比较强的辐射源产生的电磁辐射可以透过，比较强的辐射源产生的电磁辐射可以透过 机壳发生电磁泄漏。机壳发生电磁泄漏。 、通过机壳上的缝隙、孔洞向外辐射。例如面板上的表通过机壳上的缝隙、孔洞向外辐射。例如面板上的表 头、刻度盘、各种调节轴孔，散热口头、刻度盘、各种调节轴孔，散热口 、通过连接电缆辐射、电源线发生辐射泄漏（天线效应）通过连接电缆辐射、电源线发生辐射泄漏（天线效应） 静电主要是由于物体与物体接触而产生的，当两个不同的物体静电主要是由于物体与物体接触而产生的，当两个不同的物体 相互接触时，

14、会使一个物体失去一些电子而带正电，另外一个物体相互接触时，会使一个物体失去一些电子而带正电，另外一个物体 得到一些电子而带负电。若两物体分离时电荷难以中和，电荷就将得到一些电子而带负电。若两物体分离时电荷难以中和，电荷就将 积累在物体上使其带静电。积累在物体上使其带静电。 1. 静电放电静电放电 辐射干扰源辐射干扰源(非功能性干扰源非功能性干扰源) 1) 1) 剥离带电剥离带电 是指相互密切结合的物体，使其剥离时引起电荷分离而产生静电是指相互密切结合的物体，使其剥离时引起电荷分离而产生静电 的现象；的现象； 2) 2) 流动带电流动带电 是指用管道输送液体时产生的静电现象；是指用管道输送液体时

15、产生的静电现象； 3) 3) 喷出带电喷出带电 是指粉体类、液体类和气体类从截面小的开口部位喷出时，发生是指粉体类、液体类和气体类从截面小的开口部位喷出时，发生 摩擦而产生静电现象；摩擦而产生静电现象； 4) 4) 冲撞带电冲撞带电 是指由于粉体类的粒子与粒子之间或粒子与固体之间的冲撞形成是指由于粉体类的粒子与粒子之间或粒子与固体之间的冲撞形成 极快的接触和分离而产生静电的现象；极快的接触和分离而产生静电的现象； 1. 静电放电静电放电 辐射干扰源辐射干扰源(非功能性干扰源非功能性干扰源) 生产场台生产场台 静电电压（静电电压（V） 湿度湿度10%20时时 湿度湿度65%90 时时 在地毯上走

16、动时在地毯上走动时 350001500 在乙烯树脂地板上走动时在乙烯树脂地板上走动时 12000250 手拿乙烯塑料袋装入器件时手拿乙烯塑料袋装入器件时 7000600 在流水线工位接触聚酯塑袋时在流水线工位接触聚酯塑袋时 200001200 在操作工位与聚胺酯类接触时在操作工位与聚胺酯类接触时 180001500 下表列出了典型生产现场易产生的静电电压下表列出了典型生产现场易产生的静电电压 静电对部分电子器件的击穿电压静电对部分电子器件的击穿电压 器件类型器件类型静电对电子器件的击穿电压（静电对电子器件的击穿电压（V V） VMOS301800 MOSFET100200 砷化嫁砷化嫁FET1

17、00300 EPROM100以上以上 JFET1407000 SAW（声表面波滤波器）（声表面波滤波器）150500 运算放大器运算放大器1902500 CMOS250一一3000 器件类型器件类型静电对电子器件的击穿电压（静电对电子器件的击穿电压（V V） 肖特基二极管肖特基二极管300一一2500 SMD薄膜电阻器薄膜电阻器300一一3000 双极型晶体管双极型晶体管380一一7800 射极耦合逻辑电路射极耦合逻辑电路500一一1500 可控硅可控硅680一一1000 肖特基肖特基TTL100一一2500 防静电措施防静电措施 高压设备高压设备 (例如高压输电线例如高压输电线)表面附近场强

18、很大（电位梯度大）表面附近场强很大（电位梯度大） 引起空气电离而发生的放电现象，随空气湿度的增大而增强。电引起空气电离而发生的放电现象，随空气湿度的增大而增强。电 晕放电的脉冲密度大，幅值较低，干扰信号的低频分量多（一般晕放电的脉冲密度大，幅值较低，干扰信号的低频分量多（一般 在在10MHz以下）。以下）。 2 2、高压送变电系统、高压送变电系统 、电晕放电、电晕放电 辐射干扰源辐射干扰源 线路上（例如高压输电线路、电气化铁路等）由于接触不良线路上（例如高压输电线路、电气化铁路等）由于接触不良 会出现火花放电，电动机的电刷和整流子之间滑动接触处会出现会出现火花放电，电动机的电刷和整流子之间滑动

19、接触处会出现 火花放电，电机动车点火也是利用火花放电。开关设备断开时，火花放电，电机动车点火也是利用火花放电。开关设备断开时， 或其它电气接点断开时（例如：电气机车、电车的导电弓架脱线或其它电气接点断开时（例如：电气机车、电车的导电弓架脱线 等）会发生弧光放电。弧光放电一般出现在火花放电之后，火花等）会发生弧光放电。弧光放电一般出现在火花放电之后，火花 放电和弧光放电的脉冲重复频率低，幅值大，放电和弧光放电的脉冲重复频率低，幅值大，干扰干扰信号中高频分信号中高频分 量多。量多。 、火花放电和弧光放电火花放电和弧光放电 传导干扰源传导干扰源产生干扰的原因产生干扰的原因 干扰的类型干扰的类型 信号

20、发生器、功率放信号发生器、功率放 大器、振荡器大器、振荡器 基波、各次谐波信号泄漏基波、各次谐波信号泄漏传导、辐射传导、辐射 脉冲信号发生器脉冲信号发生器脉冲含有丰富的谐波，频谱很宽脉冲含有丰富的谐波，频谱很宽传导、辐射传导、辐射 继电器，各种开关继电器，各种开关 电流突变；接触电火花放电、弧电流突变；接触电火花放电、弧 光放电光放电 传导、辐射传导、辐射 电动机、电动工具电动机、电动工具 启动电流约是额定电流的启动电流约是额定电流的47倍，倍， 形成冲击电流；电刷和整流子之形成冲击电流；电刷和整流子之 间滑动接触引起火花放电间滑动接触引起火花放电 传导、辐射传导、辐射 荧光灯、荧光灯、 气体放电管气体放电管 点燃时电击穿瞬间产生射频噪声；点燃时电击穿瞬间产生射频噪声； 点燃后辉光放电点燃后辉光放电 传导、辐射传导、辐射 计算机及外设计算机及外设 时钟振荡器、开关电源、数字电时钟振荡器、开关电源、数字电 路器件、高速数据线、频率变换路器件、高速数据线、频率变换 器等都是高频干扰源器等都是高频干扰源 传导、辐射传导、辐射 常见的电磁干扰源常见的电磁干扰源 传导干扰源传导干扰源产生干扰的原因产生干扰的原因干扰干扰的类型的类型 数字电路器件数字电