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電磁兼容中EMI騷擾源特征

發布時間:2020-01-04 責任編輯:wenwei

【導讀】電磁兼容試驗中的重要內容就是騷擾發射試驗。因此,控制騷擾發射是一項重要的設計內容。為了控制騷擾發射,首先要找到騷擾源,然后采取措施消除它,或者截斷它發射騷擾能量的路徑。
 
EMI騷擾源有啥特征呢?
 
以往廣泛流傳的是:高電壓,大電流就是騷擾源。這種說法其實很片面。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備產生干擾。
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
產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注的騷擾源。
 
為何du/dt和di/dt是產生騷擾的條件?
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
先看上圖,有兩個閉合的回路。當回路1中有個變化的電流I1,其會產生一個變化的磁場,當磁場穿過回路2的時候,回路2中就有了一個變化的磁場。根據電磁感應定律,回路2中會有一個感應電動勢,即回路1對回路2產生了干擾。
 
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,也不會產生感應電動勢,即回路1回路2沒有干擾。
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
上圖是電路1和電路2之間通過雜散電容產生相互影響的情況。
 
電路1在工作的時候,它的導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產生了干擾。如果電壓是不動的,那么便不會起到耦合的作用。
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
上圖是電磁波的輻射天線,它是在兩個導體之間有一個電壓,如果電壓是直流的,那么顯然,因為兩個導體之間是開路的,那么導體上面便不會有電流。
 
如果上面的電壓是交流的,那么因為這兩個導體之間存在雜散電容,就會產生一個電流,這種電流叫位移電流,它是產生電磁波的重要條件。
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
上面是一個環路天線,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,也可以是信號線。當上面有一個變化的電流的時候,由于導體本身有電感,因此會出現一個感應電動勢,這個感應電動勢就是導體上面的電磁噪聲。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
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
開關電源是幾乎所有電子設備都有的,開關電源在工作的時候,電路里面有劇烈的du/dt,di/dt,因此其是一種強的騷擾源。
 
數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。實際上,就是由于數字電路的出現,我們才更加關心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。
 
最主要的自然騷擾源—雷電
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
一個云團上面有電荷,它的周圍形成一個很強的電場。當它和另外一個云團之間的電場強度超過一定值的時候,就會擊穿空氣,產生劇烈的放電,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,因此,它是一個很強的電磁騷擾源。
 
http://www.5696389.live/art/artinfo/id/80037419
 
以往我們在雷電進行防護的時候,需要使用避雷針,實際上,避雷針使雷電定點放電,因此,有了避雷針以后,可以對其它的設備起到保護作用。但是,當避雷針起作用的時候,避雷針的周圍會有很強的電磁場,這對于我們的電子設備是一個巨大的威脅。
 
識別潛在電磁騷擾源的關鍵是,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。
 
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,產生的騷擾越強。
 
 
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