电缆的EMC设计

1、中国电子科技学术网 www.EMC 第六部分电缆的EMC设计 场在导线中感应的噪声场在导线中感应的噪声 电缆之间的串扰电缆之间的串扰中国电子科技学术网 www.EMC 处于电磁场中的电缆Sh中国电子科技学术网 www.EMC 电磁场在电缆上的感应电压10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 0-10-20-30-40-50123ABCDEh = 0.5mS: A = 100m B = 30m C = 10m D = 3m E = 1m与与 S、h 无无关关dBV1V/m场强产生的电压场强产生的电压中国电子科技学术网 www.EMC 平衡电路的抗干扰特性

2、电磁场V1V2I1I2VD平衡性好坏用共模抑制比表示： CMRR = 20lg ( VC / VD )VC 高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低中国电子科技学术网 www.EMC 提高共模干扰抑制的方法平衡电路屏蔽电缆共模扼流圈平衡电路CMRRCMRRff中国电子科技学术网 www.EMC 非平衡转换为平衡中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽电场0V电缆长度电缆长度 /20，多点接地，多点接地中国电子科技学术网 www.EMC 磁场对电缆的干扰VNVN ( d / dt ) = A ( dB / dt )磁通磁通 回路面积回路面积A感应电压感应电

3、压当面积一定时当面积一定时中国电子科技学术网 www.EMC 减小感应回路的面积理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合，因此电缆上的回路面积为0，整个回路面积仅有两端的部分中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽电缆减小磁场影响VSVSVS只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场中国电子科技学术网 www.EMC 抑制磁场干扰的试验数据1001M1M1M100100每米18节(A)(B)(D)(E)(C)0271313281M1M100100中国电子科技学术网 www.EMC 抑制磁场干扰的实验数据 1001M1M1M100100每米18节(F)(G)(I)(J)(H)80557063771M

4、1M100100中国电子科技学术网 www.EMC 导线之间两种串扰机理MCICICILILR0RLR2GR2L中国电子科技学术网 www.EMC 耦合方式的粗略判断ZSZL 10002： 电场耦合为主电场耦合为主3002 ZSZL 10002：取决于几何结构和频率：取决于几何结构和频率中国电子科技学术网 www.EMC 电容耦合模型C12C1GC2GRC1GC2GC12RVN V1V1j C12 / ( C12 + C2G)j + 1 / R ( C12 + C2G)V1VN中国电子科技学术网 www.EMC 耦合公式化简 R 1 / j ( C12 + C2G ) VN = V1 C12

5、/ ( C12 + C2G ) 中国电子科技学术网 www.EMC 电容耦合与频率的关系耦合电压耦合电压VN = j RC12V1C12V1 (C12 + C2G)VN =1 / R (C12 + C2G)频率频率 中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽对电容耦合的影响全屏蔽屏蔽层不接地：屏蔽层不接地：VN = VS =V1 C1S / ( C1S + CSG ) ，与无屏蔽相同，与无屏蔽相同屏蔽层接地时：屏蔽层接地时：VN = VS = 0， 具有理想的屏蔽效果具有理想的屏蔽效果C1sC1GCsGC1GCSGC1sVsV1V1VsC2S中国电子科技学术网 www.EMC 部分屏蔽对电容耦合

6、的效果R 很大时：很大时：VN = V1 C12 / ( C12 + C2G + C2S ) C1sC1GCsGCSGC1sVNV1V1VNC2SC12C12C2GR 很小时：很小时：VN = j RC12 中国电子科技学术网 www.EMC 互电感定义与计算定义：定义： 自感自感L 1 / I1 ， 互感互感 M 12 / I1 1 是电流是电流I1在回路在回路1中产生的磁通，中产生的磁通， 12 是电流是电流I1在回路在回路2中产生的磁通中产生的磁通回路回路1回路回路2aba M = （ / 2 ）lnb2/（b2- a2） 中国电子科技学术网 www.EMC 电感耦合MR2RR1RR2V

7、N d 12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 / dtR1I1VNI1VNV1V1中国电子科技学术网 www.EMC 电感耦合与电容耦合的判别IN = j C12V1R2R1VVVN = j M12 I1R2R1电容耦合电感耦合中国电子科技学术网 www.EMC 非磁性屏蔽对电感耦合的影响I1M1SM12关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变中国电子科技学术网 www.EMC 双端接地屏蔽层的分析M1SM12MS2+ - - +V12VS2导体1导体2屏蔽体V12 = j M12 I1 VS2 = j MS2 IS VN = V12 +

8、VS2 I1IS求解这项求解这项中国电子科技学术网 www.EMC VS2项求解+ LS = / IS MS2 = / IS 因此：因此：LS = MS2 导体导体2屏蔽层屏蔽层VS2 = j MS2 I S = j MS2 ( V S / ZS) = j LS V S / ( j LS+RS ) = VS j / ( j +RS/LS)中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽后的耦合电压VN = V12 + VS2 V12 = j M12I1 VS = j M1SI1因为：因为：M12 = M1S所以：所以：VS = j M12I1所以：所以：VS2 = j M12I1 j / ( j +RS / LS)VN = V12 - V12 j / ( j +RS / LS) = V12 (RS / LS) / ( j +RS / LS) V12 中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果VN M12 I1（Rs