瞬态脉冲干扰的抑制

1、中国电子科技学术网 www.EMC 第七部分瞬态脉冲干扰的抑制中国电子科技学术网 www.EMC 瞬态干扰对设备的威胁电快速脉冲浪涌静电放电静电放电电源端口信号端口浪涌电快速脉冲静电放电中国电子科技学术网 www.EMC 感性负载断开时产生的干扰20 200 VdctVLI0VdcVLt电源回路中的电流（电压）C对应的对应的EMC实验：实验：EFT特点：脉冲串特点：脉冲串中国电子科技学术网 www.EMC 两种触点击穿导通机理气隙上的电压击穿电压击穿电压维持电压320V0.08mm 接触点距离 阳极(+)阴极()电子流辉光放电辉光放电 气体电离气体电离弧光放电弧光放电 金属气化金属气化中国电子

2、科技学术网 www.EMC 浪涌产生的原因一般小于一般小于75kA最大可达最大可达300kAI导体周围产导体周围产生强磁场生强磁场对应对应EMC实验：浪涌实验：浪涌特点：能量大特点：能量大中国电子科技学术网 www.EMC 静电放电现象放电电流放电电流 I1ns100nsIt对应对应EMC实验：实验：ESD特点：频率范围宽特点：频率范围宽中国电子科技学术网 www.EMC 瞬态干扰的频谱A0.5A 2A 1/1/ tr时间时间频率频率瞬态类型瞬态类型 tr 1/ 1/ tr A 2A EFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10M

3、Hz 320MHz 30A 1.8 A/MHz浪涌浪涌 1.2 s 50 s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz中国电子科技学术网 www.EMC 消除感性负载干扰RRCLLLRL中国电子科技学术网 www.EMC 阻尼电路参数确定R:越大，开关闭合越大，开关闭合时限流作用越好时限流作用越好越小，开关断开越小，开关断开时反充电压越小时反充电压越小V / Ia R RL折衷折衷C:由于没有弧光，由于没有弧光，L中的能量全部进入中的能量全部进入C，VC = I (L/C)1/2为了防止发生辉光，为了防止发生辉光，VC ( I / 300 ) 2 L为了防止发生弧光，电容充电速率要

4、小于为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/ s，C 10- 6 I中国电子科技学术网 www.EMC 过零开关消除干扰电感电电感电流取样流取样VDC继电器+-电压比较器电压比较器中国电子科技学术网 www.EMC 瞬态干扰抑制原理分压法：分压法：正温度系数电阻正温度系数电阻电电 阻阻电电 感感电电 容容分流法：分流法：负温度系数电阻负温度系数电阻（压敏电阻）（压敏电阻）瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管气体放电管气体放电管低通滤波器：截止频率小于低通滤波器：截止频率小于1 / 中国电子科技学术网 www.EMC 低通滤波器对瞬态干扰的作用fILf+fCOfCOAf输入脉冲频谱输入脉冲频谱滤波器特

5、性滤波器特性输出脉冲频谱输出脉冲频谱2A 2A 中国电子科技学术网 www.EMC Fco 1 / VOUT = VP(f) f1 = 2VIN / = 2VIN / 输出脉冲的幅度略有降低输出脉冲的幅度略有降低fcoVINVOUT 中国电子科技学术网 www.EMC Fco 1 / Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量：定律：时域中的能量等于频域中的能量： 00V2(f)df =V2(t)dt fco00(2VIN )2df =V 2OUT dt out= 1 / fco(2VIN )2 fco =V 2OUT / fco V / V OUT =2 fco fco out中国

6、电子科技学术网 www.EMC 低通滤波器对瞬态干扰的抑制VOUT / VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010中国电子科技学术网 www.EMC 瞬态干扰抑制器件 浪涌电压浪涌电压压敏电阻压敏电阻瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管气体放电管气体放电管2205001000钳位不紧钳位不紧电流容量不大电流容量不大有跟随电流有跟随电流中国电子科技学术网 www.EMC 气体放电管的跟随电流跟随电流跟随电流寄生电容小寄生电容小电流容量大电流容量大不可用在直流的场合！不可用在直流的场合！中国电子科技学术网 www.EMC 放电管与压敏电阻组合优点：优点： 没有跟随电流没有跟随电

7、流 没有漏电流没有漏电流 钳位电压低钳位电压低用低通滤用低通滤波器消除波器消除中国电子科技学术网 www.EMC 作用在开关电源上的浪涌开关电源等效电路开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 s浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 s0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压电源上电压电源上电压流进电源的电流流进电源的电流中国电子科技学术网 www.EMC 浪涌抑制器件的保护作用开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 s浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 s0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压抑制后的电压抑制后的电压流进电源的电流流进电源的电流流进抑

8、制器的电流流进抑制器的电流大部分电流大部分电流流进了电源流进了电源中国电子科技学术网 www.EMC TVS增容问题RR 1M1M不行不行可以可以最好最好中国电子科技学术网 www.EMC 多级浪涌抑制电路V1、V2 = 额定工作电压I2 = 第二级额定峰值电流V2 V0 + 电压偏差2V1 V2 + 电压偏差1+电压偏差2V =V1MAX - V2MIN Z V / I2P V1 V2 V0MAX 浪涌一级二级VV2 V1 V0 Z VI2P 中国电子科技学术网 www.EMC 地线反弹与对策设施地设备参考地VGVZ + VGVZ若电流为若电流为5kA，地线阻抗为，地线阻抗为0.5 ，则反弹电压达到，则反弹电压达到2500V !中国电子科技学术网 www.EMC 静电放电现象放电电流 I1ns100nsIt中国电子科技学术网 www.EMC ESD对电路工作影响的机理不良搭接孔缝电流找阻抗最小路径静电放电产生的电磁场中国电子科技学术网 www.EMC ESD产生的电磁场 5 10 151234电场 kV/m磁场 A/m51015时间 ns10 cm20 cm50 cm中国电子科技学术网 www.EMC 静电试验的方法静电放电试验直接放电试验感 应非接触放电接触放电在附近放电产生感应场Ipeak tr 30 60 t(ns)I1I290%中国电子