電磁兼容第二章PPT

1、第二章第二章 電磁干擾源電磁干擾源 工頻干擾：工頻干擾：f =50Hz， = 6000km； 甚低頻干擾：甚低頻干擾：f =30kHz以下，以下， =10km以上以上； 載頻干擾：載頻干擾：f =30kHz300kHz， =1km10km； 射頻、視頻干擾：射頻、視頻干擾：f =300kHz300MHz， =1m1km； 微波干擾：微波干擾：f =300MHz300GHz， =1mm1m； 雷電及電磁脈沖干擾：頻率范圍很寬，雷電及電磁脈沖干擾：頻率范圍很寬，f = 0Hz。 電磁干擾的頻譜電磁干擾的頻譜 電磁干擾源電磁干擾源及其特性分析及其特性分析 大氣干擾大氣干擾 無線電廣播無線電廣播 無線

2、通信無線通信 電視電視 雷達雷達 點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) 導航導航 輸電線輸電線 電氣化鐵路電氣化鐵路 工業(yè)、工業(yè)、 醫(yī)療設備醫(yī)療設備 開關系統(tǒng)開關系統(tǒng) 家電家電 辦公設備辦公設備 非功能性非功能性 功能性功能性 人為人為 干擾源干擾源 雷電干擾雷電干擾 宇宙干擾宇宙干擾 熱噪聲熱噪聲 自然自然 干擾源干擾源 電磁電磁 干擾源干擾源 電磁干擾源的分類電磁干擾源的分類 2.1 電磁干擾源的分類電磁干擾源的分類 一、按干擾源的性質(zhì)分類一、按干擾源的性質(zhì)分類 1、自然干擾 、雷電干擾： 雷電放電時，電場強度達到104V/cm以上，閃電 通道中的電流平均可達幾萬安培， 最大可達20萬安培以上, 放電 時間在

3、mss數(shù)量級，一次閃電釋放的能量就有幾萬千焦耳， 干擾 信號的頻率主要在10100kHz，最高也可以達到100MHz以上。 、宇宙干擾： 來自太陽和其他星系的電磁噪聲，干擾信號的頻 率：幾十M幾十GHz。例如太陽黑子活動造成的無線電干擾，可 造成通信中斷。 2.1 電磁干擾源的分類電磁干擾源的分類 二、按場的性質(zhì)分類二、按場的性質(zhì)分類 電場干擾、磁場干擾、電磁輻射干擾 三、三、按傳播途徑分類按傳播途徑分類 輻射干擾：通過空間傳輸?shù)母蓴_。 傳導干擾：通過電路耦合的干擾。（例如導線傳輸、 電容耦合、電感耦合） 2.1 電磁干擾源的分類電磁干擾源的分類 四、按干擾波形分類四、按干擾波形分類 連續(xù)波干

4、擾，脈沖波干擾 五、五、按干擾的頻帶寬度分類按干擾的頻帶寬度分類 寬帶干擾、窄帶干擾 六、六、按干擾的幅度特性分類按干擾的幅度特性分類 靜態(tài)干擾、瞬態(tài)干擾 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 1. 雷電雷電 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 雷電的特點：雷電的特點： 雷電電流的幅值最大可達200KA以上，一般低于100KA 。這樣大的電流無論是在沿建筑物的鋼結構、避雷針 流入大地的過程中，或是在大地中形成的電流，都可 能在附近導線上感應出能量很強的浪涌，形成電磁干 擾。 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 雷電放電的三個階段：雷電放電的三個階段： 先導放電階段： 當雷云中電荷密集處的電

5、場達到250030000KV/m 時，就會發(fā)生先導放電； 主放電階段： 當下行先導與迎面先導相遇時，雷云中的電荷沿著 先導放電階段形成的放電通道，迅速泄入大地； 余輝放電階段： 經(jīng)過主放電后，雷云中剩余電荷繼續(xù)沿上述通道向 大地泄放。 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 雷電放電的電流雷電放電的電流(雙指數(shù)函數(shù)曲線雙指數(shù)函數(shù)曲線)： tt m eeItI m I -雷電電流峰值 -波頭衰減系數(shù) -波尾衰減系數(shù) 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 雷電放電的重要參數(shù)：雷電放電的重要參數(shù)： 波頭：曲線峰值左邊部分 波尾：曲線峰值右邊部分 陡度：雷電電流隨時間增大的速度 雷電頻譜：一個雷電脈沖，

6、理論上可以看成由 直流(零頻)到頻率為無限高的無數(shù)個波組成， 稱為連續(xù)頻譜 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 2. 局部大氣噪聲：局部大氣噪聲： 大氣中的水蒸氣、沙塵、雪粒等物質(zhì)撞擊電子設備 的天線或電路，造成電荷轉移或靜電放電，從而引 起電磁噪聲； 電離層中的非線性現(xiàn)象以及無線電波在大氣電離層 表反射條件的變化而形成的噪聲； 因接收地點和季節(jié)的不同，所受到的干擾強度和頻 率也不相同。 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 3. 宇宙噪聲：宇宙噪聲： 宇宙噪聲是指宇宙間的射電源所輻射的電磁波傳到地 面而形成的噪聲。這里的射電源是指發(fā)射無線電波的 天體和星際物質(zhì)，如太陽、月亮、行星、銀河系及

7、星 云等。 2.2 自然電磁干擾源自然電磁干擾源 4. 熱噪聲：熱噪聲： 熱噪聲是電阻類導體(例如天線)或元器件中由于自由電 子的布朗運動而引起的噪，是一種隨機噪聲。在一定 溫度下，電子與分子撞擊會產(chǎn)生一個短暫的電流小脈 沖。由于隨機性，電流小脈沖的平均值為零。但電子 的隨機運動會產(chǎn)生一個交流成分，即為熱噪聲。 一、功能性傳導干擾源一、功能性傳導干擾源 ：系統(tǒng)中某一設備正常工作時對：系統(tǒng)中某一設備正常工作時對 其它設備產(chǎn)生干擾。其它設備產(chǎn)生干擾。 傳導干擾源傳導干擾源 傳導干擾是指通過導體（例如導線），或通過電容性傳導干擾是指通過導體（例如導線），或通過電容性 器件、電感性器件耦合而傳播的干擾

8、，可分為功能性干擾器件、電感性器件耦合而傳播的干擾，可分為功能性干擾 源和非功能性干擾源。源和非功能性干擾源。 例如：各種振蕩器、信號發(fā)生器例如：各種振蕩器、信號發(fā)生器 功能性干擾源具有確定的頻率功能性干擾源具有確定的頻率 2.3 人為電磁干擾源人為電磁干擾源 例：各種轉換器和電氣開關、電動機、電感性器件、熒光例：各種轉換器和電氣開關、電動機、電感性器件、熒光 燈、燈、 共用電源等。共用電源等。 二、二、非功能性傳導干擾源：由于接觸不良，放電現(xiàn)象或電非功能性傳導干擾源：由于接觸不良，放電現(xiàn)象或電 流的突然變化產(chǎn)生干擾。流的突然變化產(chǎn)生干擾。 1、接觸不良：電流時斷時續(xù)（、接觸不良：電流時斷時續(xù)

9、（ 也是一種電流突變也是一種電流突變)，產(chǎn)生，產(chǎn)生 感應電動勢，形成干擾信號，感應電動勢，形成干擾信號，( 接觸噪聲）接觸噪聲） 2、放電現(xiàn)象：放電脈沖產(chǎn)生頻譜很寬的電磁噪聲。放電現(xiàn)象：放電脈沖產(chǎn)生頻譜很寬的電磁噪聲。 3、電流突變：形成沖擊電流（例如電流突變：形成沖擊電流（例如, ,電動機起動電流是額電動機起動電流是額 定電流的定電流的4 47 7倍）產(chǎn)生干擾電壓：倍）產(chǎn)生干擾電壓： eLdidt 4、各種振蕩器、信號發(fā)生器各次諧波信號泄漏。各種振蕩器、信號發(fā)生器各次諧波信號泄漏。 非功能性干擾信號的頻譜一般很寬非功能性干擾信號的頻譜一般很寬 下面分析一下來自公用電源的傳導干擾：下面分析一下

10、來自公用電源的傳導干擾： 、使用同一電源的各設備的電磁噪聲可通過電源線互使用同一電源的各設備的電磁噪聲可通過電源線互 相傳送相傳送* *。 、電力線的天線效應，可接受空間的輻射干擾，沿電電力線的天線效應，可接受空間的輻射干擾，沿電 力線傳播形成傳導干擾。力線傳播形成傳導干擾。 、電力線上的放電噪聲：例如：高壓線上的電暈放電力線上的放電噪聲：例如：高壓線上的電暈放 電、電、 電力線上由于電力線上由于 接觸不良引起的火花放電、線路上開關設備接觸不良引起的火花放電、線路上開關設備 的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導干擾。的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導干擾。 、電源系統(tǒng)中的異常電壓：例如：雷擊

11、電壓、線路上電源系統(tǒng)中的異常電壓：例如：雷擊電壓、線路上 電流突變引起的干擾電壓、某些設備產(chǎn)生的異常電壓等可電流突變引起的干擾電壓、某些設備產(chǎn)生的異常電壓等可 以通過電力線形成傳導干擾以通過電力線形成傳導干擾 輻射干擾源輻射干擾源 輻射干擾是指以電磁波的形式通過空間傳播的干擾輻射干擾是指以電磁波的形式通過空間傳播的干擾 一、一、功能性輻射干擾源功能性輻射干擾源 各種振蕩器、信號發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達各種振蕩器、信號發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達 發(fā)射設備等。發(fā)射設備等。 二、二、非功能性輻射干擾源（設備的電磁泄漏，各種放電非功能性輻射干擾源（設備的電磁泄漏，各種放電 輻射）輻射） 例如

12、：例如：ISMISM設備的電磁泄漏，高壓輸電線路的電暈放設備的電磁泄漏，高壓輸電線路的電暈放 電和火花放電、電氣化鐵路的火花放電和弧光放電、機動電和火花放電、電氣化鐵路的火花放電和弧光放電、機動 車輛的點火系統(tǒng)、家用電器、熒光燈、氣體放電管、靜電車輛的點火系統(tǒng)、家用電器、熒光燈、氣體放電管、靜電 放電等。振蕩器、信號發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達放電等。振蕩器、信號發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達 發(fā)射設備產(chǎn)生的各次諧波，各種交調(diào)干擾也屬于非功能性發(fā)射設備產(chǎn)生的各次諧波，各種交調(diào)干擾也屬于非功能性 輻射干擾。輻射干擾。 輻射干擾源輻射干擾源 1、設備的電磁泄漏設備的電磁泄漏 圖25 、透過外殼向

13、外輻射，單層機殼屏蔽效果一般為透過外殼向外輻射，單層機殼屏蔽效果一般為20 20 60dB 60dB，比較強的輻射源產(chǎn)生的電磁輻射可以透過，比較強的輻射源產(chǎn)生的電磁輻射可以透過 機殼發(fā)生電磁泄漏。機殼發(fā)生電磁泄漏。 、通過機殼上的縫隙、孔洞向外輻射。例如面板上的表通過機殼上的縫隙、孔洞向外輻射。例如面板上的表 頭、刻度盤、各種調(diào)節(jié)軸孔，散熱口頭、刻度盤、各種調(diào)節(jié)軸孔，散熱口 、通過連接電纜輻射、電源線發(fā)生輻射泄漏（天線效應）通過連接電纜輻射、電源線發(fā)生輻射泄漏（天線效應） 靜電主要是由于物體與物體接觸而產(chǎn)生的，當兩個不同的物體靜電主要是由于物體與物體接觸而產(chǎn)生的，當兩個不同的物體 相互接觸時，

14、會使一個物體失去一些電子而帶正電，另外一個物體相互接觸時，會使一個物體失去一些電子而帶正電，另外一個物體 得到一些電子而帶負電。若兩物體分離時電荷難以中和，電荷就將得到一些電子而帶負電。若兩物體分離時電荷難以中和，電荷就將 積累在物體上使其帶靜電。積累在物體上使其帶靜電。 1. 靜電放電靜電放電 輻射干擾源輻射干擾源(非功能性干擾源非功能性干擾源) 1) 1) 剝離帶電剝離帶電 是指相互密切結合的物體，使其剝離時引起電荷分離而產(chǎn)生靜電是指相互密切結合的物體，使其剝離時引起電荷分離而產(chǎn)生靜電 的現(xiàn)象；的現(xiàn)象； 2) 2) 流動帶電流動帶電 是指用管道輸送液體時產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象；是指用管道輸送液體時

15、產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象； 3) 3) 噴出帶電噴出帶電 是指粉體類、液體類和氣體類從截面小的開口部位噴出時，發(fā)生是指粉體類、液體類和氣體類從截面小的開口部位噴出時，發(fā)生 摩擦而產(chǎn)生靜電現(xiàn)象；摩擦而產(chǎn)生靜電現(xiàn)象； 4) 4) 沖撞帶電沖撞帶電 是指由于粉體類的粒子與粒子之間或粒子與固體之間的沖撞形成是指由于粉體類的粒子與粒子之間或粒子與固體之間的沖撞形成 極快的接觸和分離而產(chǎn)生靜電的現(xiàn)象；極快的接觸和分離而產(chǎn)生靜電的現(xiàn)象； 1. 靜電放電靜電放電 輻射干擾源輻射干擾源(非功能性干擾源非功能性干擾源) 生產(chǎn)場臺生產(chǎn)場臺 靜電電壓（靜電電壓（V） 濕度濕度10%20時時 濕度濕度65%90 時時 在地毯上走

16、動時在地毯上走動時 350001500 在乙烯樹脂地板上走動時在乙烯樹脂地板上走動時 12000250 手拿乙烯塑料袋裝入器件時手拿乙烯塑料袋裝入器件時 7000600 在流水線工位接觸聚酯塑袋時在流水線工位接觸聚酯塑袋時 200001200 在操作工位與聚胺酯類接觸時在操作工位與聚胺酯類接觸時 180001500 下表列出了典型生產(chǎn)現(xiàn)場易產(chǎn)生的靜電電壓下表列出了典型生產(chǎn)現(xiàn)場易產(chǎn)生的靜電電壓 靜電對部分電子器件的擊穿電壓靜電對部分電子器件的擊穿電壓 器件類型器件類型靜電對電子器件的擊穿電壓（靜電對電子器件的擊穿電壓（V V） VMOS301800 MOSFET100200 砷化嫁砷化嫁FET1

17、00300 EPROM100以上以上 JFET1407000 SAW（聲表面波濾波器）（聲表面波濾波器）150500 運算放大器運算放大器1902500 CMOS250一一3000 器件類型器件類型靜電對電子器件的擊穿電壓（靜電對電子器件的擊穿電壓（V V） 肖特基二極管肖特基二極管300一一2500 SMD薄膜電阻器薄膜電阻器300一一3000 雙極型晶體管雙極型晶體管380一一7800 射極耦合邏輯電路射極耦合邏輯電路500一一1500 可控硅可控硅680一一1000 肖特基肖特基TTL100一一2500 防靜電措施防靜電措施 高壓設備高壓設備 (例如高壓輸電線例如高壓輸電線)表面附近場強

18、很大（電位梯度大）表面附近場強很大（電位梯度大） 引起空氣電離而發(fā)生的放電現(xiàn)象，隨空氣濕度的增大而增強。電引起空氣電離而發(fā)生的放電現(xiàn)象，隨空氣濕度的增大而增強。電 暈放電的脈沖密度大，幅值較低，干擾信號的低頻分量多（一般暈放電的脈沖密度大，幅值較低，干擾信號的低頻分量多（一般 在在10MHz以下）。以下）。 2 2、高壓送變電系統(tǒng)、高壓送變電系統(tǒng) 、電暈放電、電暈放電 輻射干擾源輻射干擾源 線路上（例如高壓輸電線路、電氣化鐵路等）由于接觸不良線路上（例如高壓輸電線路、電氣化鐵路等）由于接觸不良 會出現(xiàn)火花放電，電動機的電刷和整流子之間滑動接觸處會出現(xiàn)會出現(xiàn)火花放電，電動機的電刷和整流子之間滑動

19、接觸處會出現(xiàn) 火花放電，電機動車點火也是利用火花放電。開關設備斷開時，火花放電，電機動車點火也是利用火花放電。開關設備斷開時， 或其它電氣接點斷開時（例如：電氣機車、電車的導電弓架脫線或其它電氣接點斷開時（例如：電氣機車、電車的導電弓架脫線 等）會發(fā)生弧光放電?；」夥烹娨话愠霈F(xiàn)在火花放電之后，火花等）會發(fā)生弧光放電?；」夥烹娨话愠霈F(xiàn)在火花放電之后，火花 放電和弧光放電的脈沖重復頻率低，幅值大，放電和弧光放電的脈沖重復頻率低，幅值大，干擾干擾信號中高頻分信號中高頻分 量多。量多。 、火花放電和弧光放電火花放電和弧光放電 傳導干擾源傳導干擾源產(chǎn)生干擾的原因產(chǎn)生干擾的原因 干擾的類型干擾的類型 信號

20、發(fā)生器、功率放信號發(fā)生器、功率放 大器、振蕩器大器、振蕩器 基波、各次諧波信號泄漏基波、各次諧波信號泄漏傳導、輻射傳導、輻射 脈沖信號發(fā)生器脈沖信號發(fā)生器脈沖含有豐富的諧波，頻譜很寬脈沖含有豐富的諧波，頻譜很寬傳導、輻射傳導、輻射 繼電器，各種開關繼電器，各種開關 電流突變；接觸電火花放電、弧電流突變；接觸電火花放電、弧 光放電光放電 傳導、輻射傳導、輻射 電動機、電動工具電動機、電動工具 啟動電流約是額定電流的啟動電流約是額定電流的47倍，倍， 形成沖擊電流；電刷和整流子之形成沖擊電流；電刷和整流子之 間滑動接觸引起火花放電間滑動接觸引起火花放電 傳導、輻射傳導、輻射 熒光燈、熒光燈、 氣體放電管氣體放電管 點燃時電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲；點燃時電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲； 點燃后輝光放電點燃后輝光放電 傳導、輻射傳導、輻射 計算機及外設計算機及外設 時鐘振蕩器、開關電源、數(shù)字電時鐘振蕩器、開關電源、數(shù)字電 路器件、高速數(shù)據(jù)線、頻率變換路器件、高速數(shù)據(jù)線、頻率變換 器等都是高頻干擾源器等都是高頻干擾源 傳導、輻射傳導、輻射 常見的電磁干擾源常見的電磁干擾源 傳導干擾源傳導干擾源產(chǎn)生干擾的原因產(chǎn)生干擾的原因干擾干擾的類型的類型 數(shù)字電路器件數(shù)字電