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『高電壓、大電流』,?電磁兼容中EMI騷擾源特征分析

閱讀:1091      發(fā)布時間:2023-11-2
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電磁兼容試驗中的重要內(nèi)容就是對外騷擾發(fā)射試驗,。因此,控制騷擾發(fā)射是一項重要的設(shè)計內(nèi)容,。為了控制騷擾發(fā)射,,首先要找到騷擾源,然后采取措施消除它,,或者截斷它發(fā)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(shè)備產(chǎn)生干擾,。


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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?


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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,。

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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。

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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,,因為兩個導(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,,那么因為這連個導(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,。

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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,。

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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


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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,。


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最主要的自然騷擾源—雷電
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一個云團上面有電荷,,它的周圍形成一個很強的電場。當(dāng)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(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,,它是一個很強的電磁騷擾源,。

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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(shè)備起到保護作用。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。

最后,,通常騷擾的強度與電壓,,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,。


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