6电缆的EMC设计

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,中国电子科技学术网,*,*,第六局部电缆的EMC设计,场在导线中感应的噪声,电缆之间的串扰,处于电磁场中的电缆,S,h,电磁场在电缆上的感应电压,10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz,0,-10,-20,-30,-40,-50,1,2,3,A,B,C,D,E,h=0.5m,S:A=100m,B=30m,C=10m,D=3m,E=1m,与 S、h 无关,dBV,1V/m场强产生的电压,平衡电路的抗干扰特性,电磁场,V,1,V,2,I,1,I,2,V,D,平衡性好坏用共模抑制比表示：,CMRR=20lg(V,C,/V,D,),V,C,高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低,提高共模干扰抑制的方法,平衡电路,屏蔽电缆,共模扼流圈,平衡电路,CMRR,CMRR,f,f,非平衡转换为平衡,屏蔽电场,0V,电缆长度,/20，多点接地,磁场对电缆的干扰,V,N,V,N,(d,/dt)=A(dB/dt),磁通,回路面积A,感应电压,当面积一定时,减小感应回路的面积,理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合，因,此电缆上的回路面积为0，整个回路面积仅有两端的局部,屏蔽电缆减小磁场影响,V,S,V,S,V,S,只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场,抑制磁场干扰的试验数据,100,1M,1M,1M,100,100,每米18节,(A),(B),(D),(E),(C),0,27,13,13,28,1M,1M,100,100,抑制磁场干扰的实验数据,100,1M,1M,1M,100,100,每米18节,(F),(G),(I),(J),(H),80,55,70,63,77,1M,1M,100,100,导线之间两种串扰机理,M,C,I,C,I,C,I,L,I,L,R,0,R,L,R,2G,R,2L,耦合方式的粗略判断,Z,S,Z,L,1000,2,：电场耦合为主,300,2,Z,S,Z,L,1000,2,：取决于几何结构和频率,电容耦合模型,C,12,C,1G,C,2G,R,C,1G,C,2G,C,12,R,V,N,V,1,V,1,j,C,12,/(C,12,+C,2G,),j,+1/R(C,12,+C,2G,),V,1,V,N,耦合公式化简,R 1/j,(C,12,+C,2G,),V,N,=V,1,C,12,/(C,12,+C,2G,),电容耦合与频率的关系,耦合电压,V,N,=j,RC,12,V,1,C,12,V,1,(C,12,+C,2G,),V,N,=,1/R(C,12,+C,2G,),频率,屏蔽对电容耦合的影响全屏蔽,屏蔽层不接地：V,N,=V,S,=V,1,C,1S,/(C,1S,+C,SG,)，与无屏蔽相同,屏蔽层接地时：V,N,=V,S,=0，具有理想的屏蔽效果,C1s,C1G,Cs,G,C1G,C,SG,C,1,s,Vs,V,1,V,1,Vs,C,2S,局部屏蔽对电容耦合的效果,R 很大时：V,N,=V,1,C,12,/(C,12,+C,2G,+C,2S,),C1s,C,1G,Cs,G,C,SG,C,1,s,V,N,V,1,V,1,V,N,C,2S,C,12,C,12,C,2G,R 很小时：V,N,=j,R,C,12,互电感定义与计算,定义：自感L,1 /I,1,，互感 M,12 /I,1,1,是电流I1在回路1中产生的磁通，,12,是电流I1在回路2中产生的磁通,回路1,回路2,a,b,a,M=,（,/2 ）lnb,2,/（b,2,-a,2,）,电感耦合,M,R2,R,R1,R,R2,V,N,d,12,/dt=,d(MI,1,)/dt=M dI,1,/dt,R1,I,1,V,N,I1,V,N,V,1,V,1,电感耦合与电容耦合的判别,I,N,=j,C,12,V,1,R,2,R,1,V,V,V,N,=j,M,12,I,1,R,2,R,1,电容耦合,电感耦合,非磁性屏蔽对电感耦合的影响,I,1,M,1S,M,12,关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变,双端接地屏蔽层的分析,M,1S,M,12,M,S2,+-,-+,V,12,V,S2,导体1,导体2,屏蔽体,V,12,=j,M,12,I,1,V,S2,=j,M,S2,I,S,V,N,=V,12,+V,S2,I,1,I,S,求解这项,V,S2,项求解,+,+,+,+,+,+,+,+,+,L,S,=,/I,S,M,S2,=,/I,S,因此：L,S,=,M,S2,导体2,屏蔽层,V,S2,=j,M,S2,I,S,=j,M,S2,(V,S,/Z,S,),=j,L,S,V,S,/(j,L,S,+R,S,),=,V,S,j,/(j,+R,S,/L,S,),屏蔽后的耦合电压,V,N,=V,12,+V,S2,V,12,=j,M,12,I,1,V,S,=j,M,1S,I,1,因为：M,12,=M,1S,所以：V,S,=j,M,12,I,1,所以：V,S2,=,j,M,12,I,1,j,/(j,+R,S,/L,S,),V,N,=V,12,-V,12,j,/(j,+R,S,/L,S,),=V,12,(R,S,/L,S,)/(j,+R,S,/L,S,),V,12,屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果,V,N,M,12,I,1,（Rs/Ls),V,N,j,M,12,I,1,V,N,Rs/Ls,无屏蔽电缆,屏蔽效能,屏蔽电缆,lg,长线上的耦合电压,/10 /4 /2 3/4 lg f,短线近似线,低频区域,驻波区域,耦合电压,