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電磁兼容中EMI干擾源特征分析

更新時間:2020-03-06      點(diǎn)擊次數(shù):1350

電磁兼容試驗(yàn)中的重要內(nèi)容就是對外干擾發(fā)射試驗(yàn)。因此,控制干擾發(fā)射是一項(xiàng)重要的設(shè)計內(nèi)容。為了控制干擾發(fā)射,首先要找到干擾源,然后采取措施消除它,或者截斷它發(fā)射干擾能量的路徑。

EMI干擾源有啥特征呢?

以往廣泛流傳的是:高電壓,大電流就是騷擾源。這種說法其實(shí)很片面。單純的一個很高的電壓,或者一個很大的電流,并不一定會對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。

 

產(chǎn)生干擾的重要條件是:變化的電壓或者電流,即du/dt≠0,或者di/dt≠0。

所以,那些包含電壓,電流劇烈變化的電路就是我們需要關(guān)注的騷擾源。

 

為何du/dt和di/dt是產(chǎn)生騷擾的條件?

 

先看上圖,有兩個閉合的回路。當(dāng)回路1中有個變化的電流I1,其會產(chǎn)生一個變化的磁場,當(dāng)磁場穿過回路2的時候,回路2中就有了一個變化的磁場。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,回路2中會有一個感應(yīng)電動勢,即回路1對回路2產(chǎn)生了干擾。

如果回路1中的電流是不變化的,那么回路2中磁場也不會變化,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,即回路1第回路2沒有干擾。

上圖是電路1和電路2之間通過雜散電容產(chǎn)生相互影響的情況。

電路1在工作的時候,它的導(dǎo)線上面會有一個電壓,這個電壓如果是交變的,它就會通過一個雜散電容Cs耦合到電路2上去,即電路1對對路2產(chǎn)生了干擾。如果電壓是不動的,那么便不會起到耦合的作用。

上圖是電磁波的輻射天線,它是在兩個導(dǎo)體之間有一個電壓,如果電壓是直流的,那么顯然,因?yàn)閮蓚€導(dǎo)體之間是開路的,那么導(dǎo)體上面便不會有電流。

如果上面的電壓是交流的,那么因?yàn)檫@連個導(dǎo)體之間存在雜散電容,就會產(chǎn)生一個電流,這種電流叫位移電流,它是產(chǎn)生電磁波的重要條件。

上面是一個環(huán)路天線,顯然,如果加到上面的電壓是直流電壓,這個電流只能產(chǎn)生一個靜磁場,這個磁場是沒有輻射的。

而如果加到上面的電壓是交流電壓,那么會在上面產(chǎn)生交變的電流,由交變的電流產(chǎn)生交變的磁場,就會產(chǎn)生輻射。

上圖是一個電路導(dǎo)體,它可以是電源線,也可以是地線,也可以是信號線。當(dāng)上面有一個變化的電流的時候,由于導(dǎo)體本身有電感,因此會出現(xiàn)一個感應(yīng)電動勢,這個感應(yīng)電動勢就是導(dǎo)體上面的電磁噪聲。如果di/dt是0,那么u就是0,就沒有電磁干擾。

 

典型的電磁騷擾源

 

開關(guān)電源使幾乎所有電子設(shè)備都有的,開關(guān)電源在工作的時候,電路里面有劇烈的du/dt,di/dt,因此其是一種強(qiáng)的騷擾源。

數(shù)字電路的電壓和電流都是脈沖狀的,因此也有較多的du/dt,di/dt。實(shí)際上,就是由于數(shù)字電路的出現(xiàn),我們才更加關(guān)心EMC的問題。

逆變電路也是一種典型的電磁騷擾源,逆變電路把直流變成交流,其在工作的時候,也是有劇烈的du/dt,di/dt。

主要的自然騷擾源—雷電

一個云團(tuán)上面有電荷,它的周圍形成一個很強(qiáng)的電場。當(dāng)它和另外一個云團(tuán)之間的電場強(qiáng)度超過一定值的時候,就會擊穿空氣,產(chǎn)生劇烈的放電,這個時候伴隨著巨大的du/dt和di/dt。

右側(cè)是一個雷電發(fā)生的時候的一個電流波形,di/dt很大,因此,它是一個很強(qiáng)的電磁干擾源。

以往我們在雷電進(jìn)行防護(hù)的時候,需要使用避雷針,實(shí)際上,避雷針使雷電定點(diǎn)放電,因此,有了避雷針以后,可以對其它的設(shè)備起到保護(hù)作用。但是,當(dāng)避雷針起作用的時候,避雷針的周圍會有很強(qiáng)的電磁場,這對于我們的電子設(shè)備是一個巨大的威脅。

識別潛在電磁騷擾源的關(guān)鍵是,看有沒有電壓,電流的突變,如果有電壓和電流的突變,就有騷擾源。

后,通常騷擾的強(qiáng)度與電壓,電流的變化率有關(guān)。電壓和電流的變化率越高,產(chǎn)生的騷擾也越強(qiáng)。

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