第七部分瞬态脉冲干扰的抑制

1、第七部分瞬态脉冲干扰的抑制杨继深 2002年8月第1页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六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杨继深 2002年8月第2页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六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EMC实验：EFT特点：脉冲串杨继深 2002年8月第3页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六两种触点击穿导通机理气隙上的电压击穿电压维持电压320V0.08mm 接触点距离 阳极(+)阴极()电子流

2、辉光放电 气体电离弧光放电 金属气化杨继深 2002年8月第4页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六浪涌产生的原因一般小于75kA最大可达300kAI导体周围产生强磁场对应EMC实验：浪涌特点：能量大杨继深 2002年8月第5页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六静电放电现象放电电流 I1ns100nsIt对应EMC实验：ESD特点：频率范围宽杨继深 2002年8月第6页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六瞬态干扰的频谱A0.5A2A1/1/tr时间频率瞬态类型 tr 1/ 1/tr A 2AEFT 5ns 50ns 6. 4MHz

3、64MHz 4kV 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8A/MHz浪涌 1.2s 50s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz杨继深 2002年8月第7页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六消除感性负载干扰RRCLLLRL杨继深 2002年8月第8页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六阻尼电路参数确定R:越大，开关闭合时限流作用越好越小，开关断开时反充电压越小V / Ia R RL折衷C:由于没有弧光，L中的能量全部进入C，VC = I (L/C)1/2为了防止发生辉光，VC ( I / 30

4、0 ) 2 L为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/s，C 10- 6 I杨继深 2002年8月第9页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六过零开关消除干扰电感电流取样VDC继电器+-电压比较器杨继深 2002年8月第10页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六瞬态干扰抑制原理分压法：正温度系数电阻电 阻电 感电 容分流法：负温度系数电阻（压敏电阻）瞬态抑制二极管气体放电管低通滤波器：截止频率小于1 / 杨继深 2002年8月第11页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六低通滤波器对瞬态干扰的作用fILf+fCOfCOAf输入脉冲频谱滤

5、波器特性输出脉冲频谱2A2A杨继深 2002年8月第12页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六Fco 1 / VOUT = VP(f) f1 = 2VIN / = 2VIN / 输出脉冲的幅度略有降低fcoVINVOUT 杨继深 2002年8月第13页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六Fco 1 / Parseval 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 f

6、coout杨继深 2002年8月第14页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六低通滤波器对瞬态干扰的抑制VOUT / VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010杨继深 2002年8月第15页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六瞬态干扰抑制器件 浪涌电压压敏电阻瞬态抑制二极管气体放电管2205001000钳位不紧电流容量不大有跟随电流杨继深 2002年8月第16页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六气体放电管的跟随电流跟随电流寄生电容小电流容量大不可用在直流的场合！杨继深 2002年8月第17页，共30页，20

7、22年，5月20日，22点29分，星期六放电管与压敏电阻组合优点： 没有跟随电流 没有漏电流 钳位电压低用低通滤波器消除杨继深 2002年8月第18页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六作用在开关电源上的浪涌开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 s浪涌波形0 20 40 60 80 100 s0426kV0321kA浪涌电压电源上电压流进电源的电流杨继深 2002年8月第19页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六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0 20 40 60 80 100 s0426kV0321

8、kA浪涌电压抑制后的电压流进电源的电流流进抑制器的电流大部分电流流进了电源杨继深 2002年8月第20页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六TVS增容问题RR 1MR = V / IpeakV = 两管钳位差 Ipeak = TVS的峰值电流1M不行可以最好杨继深 2002年8月第21页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六多级浪涌抑制电路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 V

9、1 V0 Z VI2P 杨继深 2002年8月第22页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六地线反弹与对策设施地设备参考地VGVZ + VGVZ若电流为5kA，地线阻抗为0.5，则反弹电压达到2500V !杨继深 2002年8月第23页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六静电放电现象放电电流 I1ns100nsIt杨继深 2002年8月第24页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六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杨继深 2002年8月第25页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六ESD产生的电磁场 5 10 151234电场 kV/m磁场 A/m51015时间 ns10 cm20 cm50 cm杨继深 2002年8月第26页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六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%杨继深 2002年8月第27页，共30页，2022年，5月20日，22点29分，星期六ESD常见问题与改进 ESDVESDESDVESD屏蔽层杨继深 2002年8月第28页，共30页，2022年，5月20日，22点