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第七部分 瞬态脉冲干扰的抑制

第七部分 瞬态脉冲干扰的抑制. 瞬态干扰对设备的威胁. 静电放电. 静电放电. 静电放电. 浪涌. 信号端口. 电源端口. 电快速脉冲. 电快速脉冲. 浪涌. 感性负载断开时产生的干扰. V L. 对应的 EMC 实验： EFT. t. 20 － 200 V dc. 电源回路中的电流（电压）. C. I 0. V L. V dc. 特点：脉冲串. t. 两种触点击穿导通机理. 气隙上的电压. 阳极 (+). 击穿电压. 电子流. 320V. 维持电压. 阴极 ( － ). 0.08mm 接触点距离.

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第七部分 瞬态脉冲干扰的抑制

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Presentation Transcript

  1. 第七部分瞬态脉冲干扰的抑制

  2. 瞬态干扰对设备的威胁 静电放电 静电放电 静电放电 浪涌 信号端口 电源端口 电快速脉冲 电快速脉冲 浪涌

  3. 感性负载断开时产生的干扰 VL 对应的EMC实验：EFT t 20 － 200 Vdc 电源回路中的电流（电压） C I0 VL Vdc 特点：脉冲串 t

  4. 两种触点击穿导通机理 气隙上的电压 阳极(+) 击穿电压 电子流 320V 维持电压 阴极(－) 0.08mm 接触点距离 辉光放电  气体电离 弧光放电 金属气化

  5. 浪涌产生的原因 对应EMC实验：浪涌 一般小于75kA 最大可达300kA 特点：能量大 导体周围产生强磁场 I

  6. 静电放电现象 对应EMC实验：ESD ＋ I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 放电电流 I t 1ns 100ns 特点：频率范围宽

  7. 瞬态干扰的频谱 A 2A 0.5A  时间 频率 1/ 1/tr 瞬态类型 tr  1/ 1/tr A 2A EFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHz ESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8A/MHz 浪涌 1.2s 50s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz

  8. 消除感性负载干扰 L L R L R RL C

  9. 阻尼电路参数确定 越大，开关闭合时限流作用越好 折衷 V / Ia < R < RL R: 越小，开关断开时反充电压越小 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 < 300V C > ( I / 300 ) 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

  10. 过零开关消除干扰 VDC 电感电流取样 继电器 + - 电压比较器

  11. 瞬态干扰抑制原理 正温度系数电阻 电 阻 分压法： 电 感 电 容 负温度系数电阻（压敏电阻） 分流法： 瞬态抑制二极管 气体放电管 低通滤波器：截止频率小于1 / 

  12. 低通滤波器对瞬态干扰的作用 输入脉冲频谱 2A A 输出脉冲频谱 2A f + IL 滤波器特性 fCO f f fCO

  13. Fco > 1 /  VOUT = VP(f) f1 = 2VIN /  = 2VIN/  输出脉冲的幅度略有降低 VIN  VOUT fco

  14. Fco < 1 /  Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量：   out   V2(f)df = V2(t)dt 0 0 = 1 / fco out fco   (2VIN)2df = V 2OUT dt 0 0 (2VIN)2 fco = V 2OUT /  fco fco V / V OUT = 2  fco 

  15. 低通滤波器对瞬态干扰的抑制 VOUT / VIN -40 -30 -20 -10 0 0.001 0.1 1/2 0.01  fCO

  16. 瞬态干扰抑制器件 钳位不紧 压敏电阻 浪涌电压 电流容量不大 瞬态抑制二极管 1000 有跟随电流 气体放电管 500 220

  17. 气体放电管的跟随电流 • 寄生电容小 • 电流容量大 跟随电流 不可用在直流的场合！

  18. 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

  19. 作用在开关电源上的浪涌 kV 6 浪涌电压 4 2 电源上电压 0 kA 3 流进电源的电流 开关电源等效电路 2 6kV, 3kA 1.2  50 s 浪涌波形 1 0 0 20 40 60 80 100 s

  20. 浪涌抑制器件的保护作用 kV 6 浪涌电压 4 抑制后的电压 2 0 kA 3 流进电源的电流 开关电源等效电路 2 6kV, 3kA 1.2  50 s 浪涌波形 流进抑制器的电流 1 大部分电流 流进了电源 0 0 20 40 60 80 100 s

  21. TVS增容问题 1M 1M R R 不行 可以 最好 R = V / Ipeak V = 两管钳位差 Ipeak = TVS的峰值电流

  22. 多级浪涌抑制电路 Z I2P V V1 V2 V1、V2 = 额定工作电压 I2 = 第二级额定峰值电流 V2 V0 + 电压偏差2 V1  V2 + 电压偏差1+电压偏差2 V =V1MAX - V2MIN Z  V / I2P V0 V 浪涌 一级 二级 V1 V2 V0MAX

  23. 设备参考地 设施地 地线反弹与对策 VZ VZ +VG VG 若电流为5kA，地线阻抗为0.5，则反弹电压达到2500V !

  24. 静电放电现象 I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 放电电流 I t 1ns 100ns

  25. ESD对电路工作影响的机理 电流找阻抗最小路径 静电放电产生的电磁场 不良搭接 孔缝

  26. ESD产生的电磁场 电场 kV/m 磁场 A/m 4 15 3 10 2 10 cm 1 20 cm 5 50 cm 时间 ns 5 10 15

  27. 静电试验的方法 静电放电试验 Ipeak 直接放电试验 感 应 90% I1 非接触 放电 接触 放电 在附近放电 产生感应场 I2 tr 30 60 t(ns)

  28. ESD常见问题与改进 ESD ESD V ESD ESD 屏蔽层 V

  29. ESD常见问题与改进 ESD2 ESD1 I2 I1 二次放电 铁氧体磁珠 ESD2 ESD1 I1

  30. 电缆上的ESD防护 电缆/机箱搭接 VN 错误 正确

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