瞬态干扰抑制讲解

1、六、瞬态干扰及其抑制电感性电感性负载负载 主要内容主要内容 1. 概述概述 2.电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFT ） 3.雷击浪涌及其防护雷击浪涌及其防护 4. 静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护 5.抑制瞬态骚扰的常用器件抑制瞬态骚扰的常用器件瞬态干扰对设备的威胁电快速脉冲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静电放电n 瞬态干扰：瞬态干扰：时间很短，频谱宽，幅度大的电磁干扰。n 常见的瞬态干扰常见的瞬态干扰：电快速脉冲、浪涌、静电放电1. 1. 概述概述1. 1. 概述概述1. 1. 概述概述3种瞬态干扰的比较种瞬态干扰的比较骚扰类型EFTSURGEESD脉冲上

2、升时间5ms慢，ms量级1ns能量中等（单个脉冲）高低电压（负载阻抗高）10kV以下10kV以下15kV以上电流（负载阻抗低）几十安培几千安培人体放电几十安培装置放电可达数百安培瞬态类型瞬态类型 tr 1/ 1/ tr A 2A EFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8m mA/MHz浪涌浪涌 1.2m ms 50m ms 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz1. 1. 概述概述瞬态干扰的频谱瞬态干扰的频谱trA0.5A 2A 1/1/ tr时间时间频率频率A:瞬态干扰脉冲的

3、振幅瞬态干扰脉冲的振幅电感性负载电感性负载感性负载断开时产生的干扰感性负载断开时产生的干扰2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）开关触点击穿导通机理开关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 辉光放电辉光放电 气体电离气体电离2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）开关触点击穿导通机理开关触点击穿导通机理2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）阳极(+)阴极()电子流弧光放电弧光放电 金属气化金属气化击穿电压击穿电压维持电压30V接触点距离 2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变

4、脉冲群（EFTEFT）感性负载断开时产生的干扰感性负载断开时产生的干扰VLVLt电源回路中的电流（电压）I0VdcC特点：脉冲串特点：脉冲串t2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）1. 1. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰机理干扰机理2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰机理干扰机理2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰机理干扰机理2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT特性特性2.

5、2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰的抑制干扰的抑制RLRLRCL2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）电感电感EFT干扰抑制网络干扰抑制网络L2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）电感电感EFT干扰抑制网络干扰抑制网络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 / 3

6、00 ) 2 L为了防止发生弧光，电容充电速率要小于为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/m ms，C 10- 6 IRCL接在开关两端的开关防护电路接在开关两端的开关防护电路2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌 在大气层中，云层间或云和地之间的电位差增大达到一定程度时，即在大气层中，云层间或云和地之间的电位差增大达到一定程度时，即发生猛烈放电现象（闪电）发生猛烈放电现象（闪电）直击雷直击雷3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌感应雷感应雷3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌感应雷感应雷3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌浪涌浪涌3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌浪涌

7、浪涌3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌类型类型产生原因产生原因雷击雷击直击雷直击雷雷击直接点击电源或信号线雷击直接点击电源或信号线感应雷感应雷静电感应、电磁感应静电感应、电磁感应线路浪涌线路浪涌故障浪涌故障浪涌相线与地短路引起的过电压相线与地短路引起的过电压一相开路引起的过电压一相开路引起的过电压系统开关系统开关无负载时开关无负载时开关过电压过电压切断电流切断电流容性或感性负载开关容性或感性负载开关整流整流电磁感应电磁感应使用电吹风、无绳电话等使用电吹风、无绳电话等静电感应静电感应人体静电、摩擦静电人体静电、摩擦静电核电磁脉冲核电磁脉冲核爆核爆雷电浪涌对机房电子设备造成损害的主要途径雷电浪涌对机房电

8、子设备造成损害的主要途径3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌雷电危害防护雷电危害防护3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌雷电危害防护雷电危害防护3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌雷电危害防护雷电危害防护3 .3 .雷击浪涌雷击浪涌放电电流放电电流 I特点：频率范围宽特点：频率范围宽n静电的产生静电的产生：p 接触分离起电接触分离起电p 摩擦起电摩擦起电p 感应起电感应起电p 传导起电传导起电1ns100nsIt放电电流4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护n静电放电现象静电放电现象：当一个带：当一个带电物体接近一个接地导体电物体接近一个接地导体时，带电物体上的电荷会时，带电物体上的电荷会通过接地导体快

9、速泄放。通过接地导体快速泄放。放电电流放电电流 I特点：频率范围宽特点：频率范围宽静电放电产生电磁干扰的实质：静电放电产生电磁干扰的实质： 放电电流具有很高的幅度和很短上升沿，会产生强度大、频谱宽的电磁场，放电电流具有很高的幅度和很短上升沿，会产生强度大、频谱宽的电磁场，对电子设备造成电磁干扰。对电子设备造成电磁干扰。 根据傅立叶变换，上升沿为根据傅立叶变换，上升沿为1ns的脉冲，带宽达到的脉冲，带宽达到300MHz。1ns100nsIt放电电流4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护ESD对电路工作影响的机理对电路工作影响的机理

10、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 静电放电耦合通路有：直接传导、寄生电容静电放电耦合通路有：直接传导、寄生电容/电感耦合进敏感电路。电感耦合进敏感电路。 静电放电对设备造成的损害有三种：硬损坏、软损坏和数据错误。静电放电对设备造成的损害有三种：硬损坏、软损坏和数据错误。直接传导直接传导电容耦合4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护ESD防护设计及措施防护设计及措施ESD常见问题与改进常见问题与改进 ESDVESDV单点接地单点接地4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护4 .4 .静电放电干扰及其防

11、护静电放电干扰及其防护ESD常见问题与改进常见问题与改进 ESDESD屏蔽层屏蔽场作用屏蔽场作用4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护ESD1I1ESD2I2ESD1I1ESD2铁氧体磁珠ESD常见问题与改进常见问题与改进 4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护高电位共模电流共模电流0V二次放电高电位ESD常见问题与改进常见问题与改进 4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护ESD常见问题与改进常见问题与改进 4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护发生10000V静电放电时：ESD常见问题

12、与改进常见问题与改进 4 .4 .静电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护低通滤波器：低通滤波器： 截止频率小于截止频率小于1 / 分压法：分压法：电电 阻阻电电 感感电电 容容分流法：分流法：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电电 容电阻容电阻5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制机理瞬态干扰抑制机理 浪涌抑制器件浪涌抑制器件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低通滤波器上策上策下策下策并并 用用浪涌注入端浪涌注入端被保护电路被保护电路端端 抑制高频 差模干扰5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰

13、抑制常用器件VOUT / VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010VOUT / VIN = 2 fco 低通滤波器对瞬态干扰的抑制低通滤波器对瞬态干扰的抑制 5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件低通滤波器低通滤波器瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管气体放电管气体放电管压敏电阻压敏电阻VIVIVIu 共同特点：共同特点：当器件上的电压超过当器件上的电压超过 一定值时，器件的电阻变得很低，一定值时，器件的电阻变得很低， 分流作用，并将干扰能量泄放掉。分流作用，并将干扰能量泄放掉。5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件1000浪涌电压浪涌电压压敏

14、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220500钳位电压较高钳位电压较高电流容量不大电流容量不大有残留尖峰有残留尖峰和跟随电流和跟随电流瞬态瞬态注入注入端端被保护电被保护电路端路端ut5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件气体放电管残留尖峰残留尖峰时间时间电压电压跟随电流跟随电流通常与瞬态二级管通常与瞬态二级管串联合用：串联合用： 没有跟随电流没有跟随电流 没有漏电流没有漏电流 钳位电压低钳位电压低5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5

15、.5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件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 m ms浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 m ms0426kV0321kA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浪涌抑制器件的保护作用开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 m m