第七部分瞬态脉冲干扰的抑制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2002年4月,*,第七部分瞬态脉冲干扰的抑制,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,感性负载断开时产生的干扰,20 200 V,dc,t,V,L,I,0,V,dc,V,L,t,电源回路中的电流（电压）,C,对应的EMC实验：EFT,特点：脉冲串,两种触点击穿导通机理,气隙上的电压,击穿电压,维持电压,320V,0.08mm,接触点距离,阳极(+),阴极(),电子流,辉光放电, 气体电离,弧光放电, 金属气化,浪涌产生的原因,一般小于75kA,最大可达300kA,I,导体周围产生强磁场,对应EMC实验：浪涌,特点：能量大,静电放电现象,放电电流 I,1ns,100ns,I,t,对应EMC实验：ESD,特点：频率范围宽,瞬态干扰的频谱,A,0.5A,2A,1/,1/,tr,时间,频率,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 1.8A/MHz,浪涌 1.2s 50s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz,消除感性负载干扰,R,R,C,L,L,L,R,L,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 / I,a, R R,L,折衷,C:,由于没有弧光，L中的能量全部进入C，V,C,= I (L/C),1/2,为了防止发生辉光，V,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,过零开关消除干扰,电感电流取样,V,DC,继电器,+,-,电压比较器,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 /,低通滤波器对瞬态干扰的作用,f,IL,f,+,f,CO,f,CO,A,f,输入脉冲频谱,滤波器特性,输出脉冲频谱,2A,2A,Fco 1 /,V,OUT,= V,P,(f) f,1,= 2V,IN, / =,2V,IN,/ ,输出脉冲的幅度略有降低,fco,V,IN,V,OUT,Fco 1 /,Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量：,0,0,V,2,(f)df =,V,2,(t)dt,fco,0,0,(2V,IN,),2,df =,V,2,OUT,dt,out,= 1 /,fco,(2V,IN,),2,fco =,V,2,OUT,/,fco,V / V,OUT,=,2,fco,fco,out,低通滤波器对瞬态干扰的抑制,V,OUT,/ V,IN,-10,-20,-30,-40,f,CO,1/2,0.1,0.01,0.001,0,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,220,500,1000,钳位不紧,电流容量不大,有跟随电流,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！,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,作用在开关电源上的浪涌,开关电源等效电路,6kV, 3kA,1.2, 50 s,浪涌波形,0 20 40 60 80 100 s,0,4,2,6,kV,0,3,2,1,kA,浪涌电压,电源上电压,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, 3kA,1.2, 50 s,浪涌波形,0 20 40 60 80 100 s,0,4,2,6,kV,0,3,2,1,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,TVS增容问题,R,R,1M,1M,不行,可以,最好,多级浪涌抑制电路,V,1,、V,2,= 额定工作电压,I,2,= 第二级额定峰值电流,V,2,V,0,+ 电压偏差2,V,1,V,2,+ 电压偏差1+电压偏差2,V =,V,1MAX,- V,2MIN,Z, V /,I,2P,V,1,V,2,V,0MAX,浪涌,一级,二级,V,V,2,V,1,V,0,Z,V,I,2P,地线反弹与对策,设施地,设备参考地,V,G,V,Z,+,V,G,V,Z,若电流为5kA，地线阻抗为0.5,，则反弹电压达到2500V !,静电放电现象,放电电流 I,1ns,100ns,I,t,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,ESD产生的电磁场,5 10 15,1,2,3,4,电场 kV/m,磁场 A/m,5,10,15,时间 ns,10 cm,20 cm,50 cm,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,I,peak,tr 30 60 t(ns),I,1,I,2,90%,ESD常见问题与改进,ESD,V,ESD,ESD,V,ESD,屏蔽层,ESD常见问题与改进,ESD,1,I,1,ESD,2,I,2,二次放电,ESD,1,I,1,ESD,2,铁氧体磁珠,电缆上的ESD防护,电缆/机箱搭接,V,N,正确,错误,