电磁兼容第二章PPT

第二章电磁干扰源

工频干扰：f=50Hz，λ=6000km；

甚低频干扰：f=30kHz以下，λ

=10km以上；

载频干扰：f=30kHz～300kHz，λ=1km～10km；

射频、视频干扰：f=300kHz～300MHz，λ=1m～1km；

微波干扰：f=300MHz～300GHz，λ=1mm～1m；

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源及其特性分析大气干扰无线电广播无线通信电视雷达点火系统导航输电线电气化铁路工业、医疗设备开关系统家电办公设备非功能性功能性人为干扰源雷电干扰宇宙干扰热噪声自然干扰源电磁干扰源电磁干扰源的分类2.1电磁干扰源的分类一、按干扰源的性质分类1、自然干扰①、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ms～s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10～100kHz，最高也可以达到100MHz以上。②、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电磁干扰源的分类二、按场的性质分类电场干扰、磁场干扰、电磁辐射干扰三、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电磁干扰源的分类四、按干扰波形分类连续波干扰，脉冲波干扰五、按干扰的频带宽度分类宽带干扰、窄带干扰六、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1.雷电2.2自然电磁干扰源雷电的特点：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场达到2500~30000KV/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自然电磁干扰源雷电放电的电流(双指数函数曲线)：---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，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2.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3.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、银河系及星云等。2.2自然电磁干扰源4.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：系统中某一设备正常工作时对

其它设备产生干扰。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。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2.3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

灯、共用电源等。二、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。1、接触不良：电流时断时续（也是一种电流突变)，产生

感应电动势，形成干扰信号，(接触噪声）2、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,电动机起动电流是额

定电流的4～7倍）产生干扰电压：

e＝L·di／dt4、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

下面分析一下来自公用电源的传导干扰：①、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*。②、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。③、电力线上的放电噪声：例如：高压线上的电晕放电、电力线上由于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。④、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以通过电力线形成传导干扰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一、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

发射设备等。二、非功能性辐射干扰源（设备的电磁泄漏，各种放电

辐射）

例如：ISM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。辐射干扰源

1、设备的电磁泄漏图2－5①、透过外壳向外辐射，单层机壳屏蔽效果一般为20~

60dB，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。②、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……③、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，电荷就将积累在物体上使其带静电。1.静电放电辐射干扰源(非功能性干扰源)1)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的现象；

2)流动带电

是指用管道输送液体时产生的静电现象；

3)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，发生摩擦而产生静电现象；

4)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极快的接触和分离而产生静电的现象；

1.静电放电辐射干扰源(非功能性干扰源)生产场台静电电压（V）湿度10%～20％时湿度65%～90％时在地毯上走动时350001500在乙烯树脂地板上走动时12000250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200001200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静电对部分电子器件的击穿电压器件类型静电对电子器件的击穿电压（V）VMOS30－1800MOSFET100－200砷化嫁FET100－300EPROM100以上JFET140－7000SAW（声表面波滤波器）150－500运算放大器190－2500CMOS250一3000器件类型静电对电子器件的击穿电压（V）肖特基二极管300一2500SMD薄膜电阻器300一3000双极型晶体管380一7800射极耦合逻辑电路500一1500可控硅680一1000肖特基TTL100一2500防静电措施

高压设备(例如高压输电线)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10MHz以下）。

2、高压送变电系统①、电晕放电辐射干扰源

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，干扰信号中高频分量多。②、火花放电和弧光放电传导干扰源产生干扰的原因干扰的类型信号发生器、功率放大器、振荡器＊基波、各次谐波信号泄漏传导、辐射脉冲信号发生器脉冲含有丰富的谐波，频谱很宽传导、辐射继电器，各种开关＊电流突变；接触电火花放电、弧光放电传导、辐射电动机、电动工具＊启动电流约是额定电流的4～7倍，形成冲击电流；电刷和整流子之间滑动接触引起火花放电传导、辐射荧光灯、气体放电管点燃时电击穿瞬间产生射频噪声；点燃后辉光放电传导、辐射计算机及外设＊时钟振荡器、开关电源、数字电路器件、高速数据线、频率变换器等都是高频干扰源传导、辐射常见的电磁干扰源传导干扰源产生干扰的原因干扰的类型数字电路器件＊工作于开、关状态，电压突变，含有丰富的高次谐波传导变压器、电感性器件＊磁场泄漏；通、断转换时产生前沿很陡的瞬变电压传导、辐射电子仪器含有振荡器等辐射源传导、辐射家用电器含有电动机、振荡器等辐射源传导、辐射公用电源＊交流声；来自线路上其它设备的传导干扰传导辐射干扰源产生干扰的原因干扰的