2022年医学专题—电磁兼容瞬态脉冲干扰的抑制.ppt

瞬态干扰(gnro)对设备的威胁电快速(kui s)脉冲浪涌静电(jngdin)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月第一页，共三十页。感性(gnxng)负载断开时产生的干扰20 200 VdctVLI0VdcVLt电源回路(hul)中的电流（电压）C对应对应(duyng)的的EMC实验：实验：EFT特点：脉冲串特点：脉冲串杨继深 2002年8月第二页，共三十页。两种触点击穿(j chun)导通机理气隙上的电压(diny)击穿击穿(j chun)电压电压维持电压320V0.08mm 接触点距离 阳极(+)阴极()电子流辉光放电辉光放电 气体电离气体电离弧光放电弧光放电 金属气化金属气化杨继深 2002年8月第三页，共三十页。浪涌产生(chnshng)的原因一般一般(ybn)小于小于75kA最大可达最大可达300kAI导体周围导体周围(zhuwi)产生产生强磁场强磁场对应对应EMC实验：浪涌实验：浪涌特点：能量大特点：能量大杨继深 2002年8月第四页，共三十页。静电(jngdin)放电现象放电放电(fng din)电电流流 I1ns100nsIt对应对应(duyng)EMC实验：实验：ESD特点：频率范围宽特点：频率范围宽杨继深 2002年8月第五页，共三十页。瞬态干扰(gnro)的频谱A0.5A 2A 1/1/tr时间时间(shjin)频率频率(pnl)瞬态类型瞬态类型 tr 1/1/tr A 2A EFT 5ns 50ns 6.4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8 A/MHz浪涌浪涌 1.2 s 50 s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz杨继深 2002年8月第六页，共三十页。消除感性负载(fzi)干扰RRCLLLRL杨继深 2002年8月第七页，共三十页。阻尼电路(dinl)参数确定R:越大，开关闭合时越大，开关闭合时限限(shxin)流作用流作用越好越好越小，开关越小，开关(kigun)断开时反断开时反充电压越小充电压越小V/Ia R RL折衷折衷C:由于没有弧光，由于没有弧光，L中的能量全部进入中的能量全部进入C，VC=I(L/C)1/2为了防止发生辉光，为了防止发生辉光，VC (I/300)2 L为了防止发生弧光，电容充电速率要小于为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/s，C 10-6 I杨继深 2002年8月第八页，共三十页。过零开关(kigun)消除干扰电感电感(din n)电流电流取样取样VDC继电器+-电压电压(diny)比比较器较器杨继深 2002年8月第九页，共三十页。瞬态干扰(gnro)抑制原理分压法：分压法：正温度正温度(wnd)系数系数电阻电阻电电 阻阻电电 感感电电 容容分流分流(fn li)法：法：负温度系数电阻（压负温度系数电阻（压敏电阻）敏电阻）瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管气体放电管气体放电管低通滤波器：截止频率小于低通滤波器：截止频率小于1/杨继深 2002年8月第十页，共三十页。低通滤波器对瞬态干扰(gnro)的作用fILf+fCOfCOAf输入脉冲频谱输入脉冲频谱滤波器特性滤波器特性(txng)输出输出(shch)脉冲脉冲频谱频谱2A 2A 杨继深 2002年8月第十一页，共三十页。Fco 1/VOUT=VP(f)f1=2VIN /=2VIN/输出输出(shch)脉冲的幅度略有降低脉冲的幅度略有降低fcoVINVOUT 杨继深 2002年8月第十二页，共三十页。Fco 1/Parseval 定律定律(dngl)：时域中的能量等于频域中的能量：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 fco out杨继深 2002年8月第十三页，共三十页。低通滤波器对瞬态干扰(gnro)的抑制VOUT/VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010杨继深 2002年8月第十四页，共三十页。瞬态干扰抑制(yzh)器件 浪涌电压浪涌电压(diny)压敏电阻压敏电阻瞬态抑制瞬态抑制(yzh)二二极管极管气体放电管气体放电管2205001000钳位不紧钳位不紧电流容量不大电流容量不大有跟随电流有跟随电流杨继深 2002年8月第十五页，共三十页。气体(qt)放电管的跟随电流跟随跟随(n su)电流电流寄生电容小寄生电容小电流电流(dinli)容量容量大大不可用在直流的场合！不可用在直流的场合！杨继深 2002年8月第十六页，共三十页。放电管与压敏电阻组合(zh)优点：优点：没有没有(mi yu)跟随跟随电流电流 没有漏电流没有漏电流 钳位电压低钳位电压低用低通滤用低通滤波器消除波器消除(xioch)杨继深 2002年8月第十七页，共三十页。作用(zuyng)在开关电源上的浪涌开关电源等效电路开关电源等效电路6kV,3kA1.2 50 s浪涌波形浪涌波形(b xn)0 20 40 60 80 100 s0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压(diny)电源上电压电源上电压流进电源的电流流进电源的电流杨继深 2002年8月第十八页，共三十页。浪涌抑制器件(qjin)的保护作用开关电源等效电路6kV,3kA1.2 50 s浪涌波形浪涌波形(b xn)0 20 40 60 80 100 s0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压(diny)抑制后的电压抑制后的电压流进电源的电流流进电源的电流流进抑制器的电流流进抑制器的电流大部分电流大部分电流流进了电源流进了电源杨继深 2002年8月第十九页，共三十页。TVS增容问题(wnt)RR 1MR=V/Ipeak V=两管钳位差两管钳位差 Ipeak=TVS的峰值的峰值(fn zh)电流电流1M不行不行(bxng)可以可以最好最好杨继深 2002年8月第二十页，共三十页。多级浪涌抑制(yzh)电路V1、V2=额定工作电压I2=第二级额定峰值电流V2 V0+电压(diny)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 V1 V0 Z VI2P 杨继深 2002年8月第二十一页，共三十页。地线反弹(fn dn)与对策设施地设备参考地VGVZ+VGVZ若电流为若电流为5kA，地线阻抗，地线阻抗(zkng)为为0.5，则反弹电压达到，则反弹电压达到2500V!杨继深 2002年8月第二十二页，共三十页。静电放电(fng din)现象放电(fng din)电流 I1ns100nsIt杨继深 2002年8月第二十三页，共三十页。ESD对电路(dinl)工作影响的机理不良(bling)搭接孔缝电流(dinli)找阻抗最小路径静电放电产生的电磁场杨继深 2002年8月第二十四页，共三十页。ESD产生(chnshng)的电磁场 5 10 151234电场(din chng)kV/m磁场(cchng)A/m51015时间 ns10 cm20 cm50 cm杨继深 2002年8月第二十五页，共三十页。静电(jngdin)试验的方法静电(jngdin)放电试验直接放电(fng din)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月第二十六页，共三十页。ESD常见问题与改进(gijn)ESDVESDESDVESD屏蔽(pngb)层杨继深 2002年8月第二十七页，共三十页。ESD常见问题与改进(gijn)ESD1I1ESD2I2二次放电(fng din)ESD1I1ESD2铁氧体磁珠杨继深 2002年8月第二十八页，共三十页。电缆(dinln)上的ESD防护电缆(dinln)/机箱搭接VN正确(zhngqu)错误杨继深 2002年8月第二十九页，共三十页。内容(nirng)总结瞬态干扰对设备的威胁。杨继深 2002年8月。20 200 Vdc。为了防止(fngzh)发生辉光，VC 300V。为了防止(fngzh)发生弧光，电容充电速率要小于1V/s，。低通滤波器：截止频率小于1/。V2(f)df =。(2VIN)2df =。V 2OUT dt。=1/fco。(2VIN)2 fco =。VOUT/VIN。1.2 50 s。V=两管钳位差。VZ+VG。错误第三十页，共三十页。