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『高電壓、大電(diàn)流(liú)』?電磁兼容中EMI騷擾源特征分析

更(gèng)新時間:2023-11-02      點擊次數:1300

電磁兼容試驗中的重要內(nèi)容就是對外騷擾發射試驗。因此,控製(zhì)騷擾發射是一項重要的設計內容。為了控製騷擾發射,首先要找到騷(sāo)擾源,然後采取措施消除它,或者截斷它發射騷擾能量的路徑。


EMI騷擾源有啥特征呢?
以往廣泛流傳的(de)是(shì):高電壓,大電流就是騷擾(rǎo)源。這種說法其實很片麵。單純的一個很高的電壓,或者一個很大的電流(liú),並不一定會對其它設備產生幹擾。


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產生(shēng)幹擾的重要條件是:變化的電(diàn)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(de)電路就(jiù)是我們需要關注的騷擾源。


為(wéi)何(hé)du/dt和di/dt是產生騷擾的條件?


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先看上圖,有(yǒu)兩個閉合的回路。當回路1中(zhōng)有個變化的電流I1,其會產(chǎn)生一個變化的磁(cí)場(chǎng),當磁場穿過回路2的時候,回路2中(zhōng)就有了一(yī)個變化的磁場。根據電(diàn)磁感應定律,回路2中會有一個感應(yīng)電動勢,即回(huí)路1對回路2產生了幹擾。

如果回路1中的電流是(shì)不變化(huà)的,那麽回路(lù)2中磁場也不會變(biàn)化,也不會(huì)產生(shēng)感應電動勢,即回路1第回路2沒(méi)有幹擾。

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上圖是電路1和電(diàn)路2之間通過雜散電容(róng)產生相互影響的情(qíng)況。

電路1在工作的時候,它的導(dǎo)線上麵會有一個電壓,這個(gè)電壓(yā)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產生了幹擾。如果電壓是不動的,那麽便(biàn)不會起到耦合的作用。

圖(tú)片

上(shàng)圖是電磁波的(de)輻射天線,它是在兩個導體之間有一個電壓,如果電壓是直流的(de),那麽顯然,因為兩個導體之間是開路的,那麽導體上(shàng)麵便不會(huì)有電流。

如果上麵的電壓是交流的(de),那麽(me)因為這連個導體之間存在雜散電容,就(jiù)會產生一(yī)個電流,這種電流叫位移電流(liú),它是產生電磁波的重要條件。

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上麵是一個環路(lù)天(tiān)線,顯然,如果加到上麵的電壓是直流電壓,這個電流隻能產生一(yī)個靜磁場,這個磁場是(shì)沒有輻射的。

而如(rú)果加到上麵(miàn)的電壓是交流電壓,那麽會在上麵(miàn)產生交變的電流,由交變的電流產生交變的磁場,就會產生輻射。

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上圖是一個電路導體,它可以是電源線,也可以是地線,也(yě)可以是信號線。當上麵有一個變化的電流(liú)的時候,由於導體本身有電感,因此會出現一個感應電動勢,這個感(gǎn)應電動勢就是導體上麵的電磁(cí)噪聲。如果(guǒ)di/dt是0,那麽u就是0,就沒有電磁幹擾。


典型的電磁騷擾源


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開關電源使幾乎所有電子設備都(dōu)有的,開關電(diàn)源在(zài)工作的(de)時候,電路裏麵有劇烈的du/dt,di/dt,因此其是一種強的騷擾源。

數字電路的電壓和電流(liú)都是脈衝狀的,因此也(yě)有較多的du/dt,di/dt。實際上,就(jiù)是由於數字電路的出現,我們才更加關心EMC的問題。

逆(nì)變電路也是一種典型的電磁騷擾源,逆變電路把(bǎ)直流變成交(jiāo)流,其(qí)在工作的時(shí)候,也是有劇烈的du/dt,di/dt。


最主要的自然騷擾源—雷電


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一(yī)個雲團上麵有電荷,它的周圍(wéi)形成一個很強的電場。當它和另外(wài)一個雲團之間的電場強度超過一定值的時候,就會擊(jī)穿空氣,產(chǎn)生(shēng)劇烈的(de)放電,這個時候伴隨著巨大的du/dt和di/dt。

右側是一個雷電發生的時候的一個電流波形,di/dt很大,因(yīn)此,它是一個很(hěn)強的電磁騷擾源。

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以往我們在雷(léi)電進行防護的時(shí)候,需要使用避雷針,實際上,避雷針使雷電(diàn)定點放電,因此,有了避雷針以後,可以對其它的設備起(qǐ)到保護作(zuò)用。但(dàn)是,當(dāng)避雷針起作用的時候,避雷針的周圍會有很強的電磁場(chǎng),這對於我們的電子設備是一個(gè)巨大的威脅。

識別潛在電磁騷擾源的(de)關鍵是,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。

最後,通常騷擾的強度與電壓,電流的變化率有關。電壓和電流的變化率越高,產生的騷擾也越(yuè)強。

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