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(dá)雷達(dá) 點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng) 導(dǎo)航導(dǎo)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(shè)備醫(yī)療設(shè)備 開關(guān)系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng) 家電家電 辦公設(shè)備辦公設(shè)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(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到104V/cm以上，閃電 通道中的電流平均可達(dá)幾萬安培， 最大可達(dá)20萬安培以上, 放電 時(shí)間在

3、mss數(shù)量級(jí)，一次閃電釋放的能量就有幾萬千焦耳， 干擾 信號(hào)的頻率主要在10100kHz，最高也可以達(dá)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(hào)的頻 率：幾十M幾十GHz。例如太陽黑子活動(dòng)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(chǎng)的性質(zhì)分類二、按場(chǎng)的性質(zhì)分類 電場(chǎng)干擾、磁場(chǎng)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(dǎo)干擾：通過電路耦合的干擾。（例如導(dǎo)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(diǎn)：雷電的特點(diǎn)： 雷電電流的幅值最大可達(dá)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(jié)構(gòu)、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(dǎo)線上感應(yīng)出能量很強(qiáng)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(gè)階段：雷電放電的三個(gè)階段： 先導(dǎo)放電階段： 當(dāng)雷云中電荷密集處的電

5、場(chǎng)達(dá)到250030000KV/m 時(shí)，就會(huì)發(fā)生先導(dǎo)放電； 主放電階段： 當(dāng)下行先導(dǎo)與迎面先導(dǎo)相遇時(shí)，雷云中的電荷沿著 先導(dǎo)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(shí)間增大的速度 雷電頻譜：一個(gè)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(gè)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(shè)備 的天線或電路，造成電荷轉(zhuǎn)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(diǎn)和季節(jié)的不同，所受到的干擾強(qiáng)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(dǎo)體(例如天線)或元器件中由于自由電 子的布朗運(yùn)動(dòng)而引起的噪，是一種隨機(jī)噪聲。在一定 溫度下，電子與分子撞擊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的電流小脈 沖。由于隨機(jī)性，電流小脈沖的平均值為零。但電子 的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流成分，即為熱噪聲。 一、功能性傳導(dǎo)干擾源一、功能性傳導(dǎo)干擾源 ：系統(tǒng)中某一設(shè)備正常工作時(shí)對(duì)：系統(tǒng)中某一設(shè)備正常工作時(shí)對(duì) 其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。 傳導(dǎo)干擾源傳導(dǎo)干擾源 傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)體（例如導(dǎo)線），或通過電容性傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)體（例如導(dǎo)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(hào)發(fā)生器例如：各種振蕩器、信號(hào)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(zhuǎn)換器和電氣開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、電感性器件、熒光例：各種轉(zhuǎn)換器和電氣開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、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(dǎo)干擾源：由于接觸不良，放電現(xiàn)象或電非功能性傳導(dǎo)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(shí)斷時(shí)續(xù)（、接觸不良：電流時(shí)斷時(shí)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成干擾信號(hào)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成干擾信號(hào)，( 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(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是額電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(hào)發(fā)生器各次諧波信號(hào)泄漏。各種振蕩器、信號(hào)發(fā)生器各次諧波信號(hào)泄漏。 非功能性干擾信號(hào)的頻譜一般很寬非功能性干擾信號(hào)的頻譜一般很寬 下面分析一下來自公用電源的傳導(dǎo)干擾：下面分析一下

10、來自公用電源的傳導(dǎo)干擾： 、使用同一電源的各設(shè)備的電磁噪聲可通過電源線互使用同一電源的各設(shè)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(yīng)，可接受空間的輻射干擾，沿電電力線的天線效應(yīng)，可接受空間的輻射干擾，沿電 力線傳播形成傳導(dǎo)干擾。力線傳播形成傳導(dǎo)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(guān)設(shè)備接觸不良引起的火花放電、線路上開關(guān)設(shè)備 的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾。的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導(dǎo)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(shè)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(shè)備產(chǎn)生的異常電壓等可 以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾以通過電力線形成傳導(dǎo)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(hào)發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達(dá)各種振蕩器、信號(hào)發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達(dá) 發(fā)射設(shè)備等。發(fā)射設(shè)備等。 二、二、非功能性輻射干擾源（設(shè)備的電磁泄漏，各種放電非功能性輻射干擾源（設(shè)備的電磁泄漏，各種放電 輻射）輻射） 例如

12、：例如：ISMISM設(shè)備的電磁泄漏，高壓輸電線路的電暈放設(shè)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(jī)動(dòng)電和火花放電、電氣化鐵路的火花放電和弧光放電、機(jī)動(dòng) 車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)、家用電器、熒光燈、氣體放電管、靜電車輛的點(diǎn)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(hào)發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達(dá)放電等。振蕩器、信號(hào)發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達(dá) 發(fā)射設(shè)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(shè)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(shè)備的電磁泄漏設(shè)備的電磁泄漏 圖25 、透過外殼向

13、外輻射，單層機(jī)殼屏蔽效果一般為透過外殼向外輻射，單層機(jī)殼屏蔽效果一般為20 20 60dB 60dB，比較強(qiáng)的輻射源產(chǎn)生的電磁輻射可以透過，比較強(qiáng)的輻射源產(chǎn)生的電磁輻射可以透過 機(jī)殼發(fā)生電磁泄漏。機(jī)殼發(fā)生電磁泄漏。 、通過機(jī)殼上的縫隙、孔洞向外輻射。例如面板上的表通過機(jī)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(yīng)）通過連接電纜輻射、電源線發(fā)生輻射泄漏（天線效應(yīng)） 靜電主要是由于物體與物體接觸而產(chǎn)生的，當(dāng)兩個(gè)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(dāng)兩個(gè)不同的物體 相互接觸時(shí)，

14、會(huì)使一個(gè)物體失去一些電子而帶正電，另外一個(gè)物體相互接觸時(shí)，會(huì)使一個(gè)物體失去一些電子而帶正電，另外一個(gè)物體 得到一些電子而帶負(fù)電。若兩物體分離時(shí)電荷難以中和，電荷就將得到一些電子而帶負(fù)電。若兩物體分離時(shí)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(jié)合的物體，使其剝離時(shí)引起電荷分離而產(chǎn)生靜電是指相互密切結(jié)合的物體，使其剝離時(shí)引起電荷分離而產(chǎn)生靜電 的現(xiàn)象；的現(xiàn)象； 2) 2) 流動(dòng)帶電流動(dòng)帶電 是指用管道輸送液體時(shí)產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象；是指用管道輸送液體時(shí)

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(shí)，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(shí)，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(chǎng)臺(tái)生產(chǎn)場(chǎng)臺(tái) 靜電電壓（靜電電壓（V） 濕度濕度10%20時(shí)時(shí) 濕度濕度65%90 時(shí)時(shí) 在地毯上走

16、動(dòng)時(shí)在地毯上走動(dòng)時(shí) 350001500 在乙烯樹脂地板上走動(dòng)時(shí)在乙烯樹脂地板上走動(dòng)時(shí) 12000250 手拿乙烯塑料袋裝入器件時(shí)手拿乙烯塑料袋裝入器件時(shí) 7000600 在流水線工位接觸聚酯塑袋時(shí)在流水線工位接觸聚酯塑袋時(shí) 200001200 在操作工位與聚胺酯類接觸時(shí)在操作工位與聚胺酯類接觸時(shí) 180001500 下表列出了典型生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)易產(chǎn)生的靜電電壓下表列出了典型生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)易產(chǎn)生的靜電電壓 靜電對(duì)部分電子器件的擊穿電壓靜電對(duì)部分電子器件的擊穿電壓 器件類型器件類型靜電對(duì)電子器件的擊穿電壓（靜電對(duì)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(yùn)算放大器運(yùn)算放大器1902500 CMOS250一一3000 器件類型器件類型靜電對(duì)電子器件的擊穿電壓（靜電對(duì)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(shè)備高壓設(shè)備 (例如高壓輸電線例如高壓輸電線)表面附近場(chǎng)強(qiáng)

18、很大（電位梯度大）表面附近場(chǎng)強(qiáng)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(qiáng)。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(qiáng)。電 暈放電的脈沖密度大，幅值較低，干擾信號(hào)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(hào)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(huì)出現(xiàn)火花放電，電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子之間滑動(dòng)接觸處會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)火花放電，電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子之間滑動(dòng)

19、接觸處會(huì)出現(xiàn) 火花放電，電機(jī)動(dòng)車點(diǎn)火也是利用火花放電。開關(guān)設(shè)備斷開時(shí)，火花放電，電機(jī)動(dòng)車點(diǎn)火也是利用火花放電。開關(guān)設(shè)備斷開時(shí)， 或其它電氣接點(diǎn)斷開時(shí)（例如：電氣機(jī)車、電車的導(dǎo)電弓架脫線或其它電氣接點(diǎn)斷開時(shí)（例如：電氣機(jī)車、電車的導(dǎo)電弓架脫線 等）會(huì)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(huì)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(fù)頻率低，幅值大，放電和弧光放電的脈沖重復(fù)頻率低，幅值大，干擾干擾信號(hào)中高頻分信號(hào)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(dǎo)干擾源傳導(dǎo)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(hào)

20、發(fā)生器、功率放信號(hào)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(hào)泄漏基波、各次諧波信號(hào)泄漏傳導(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 脈沖信號(hào)發(fā)生器脈沖信號(hào)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(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 繼電器，各種開關(guān)繼電器，各種開關(guān) 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(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具 啟動(dòng)電流約是額定電流的啟動(dòng)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(dòng)接觸引起火花放電間滑動(dòng)接觸引起火花放電 傳導(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 熒光燈、熒光燈、 氣體放電管氣體放電管 點(diǎn)燃時(shí)電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲；點(diǎn)燃時(shí)電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲； 點(diǎn)燃后輝光放電點(diǎn)燃后輝光放電 傳導(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 計(jì)算機(jī)及外設(shè)計(jì)算機(jī)及外設(shè) 時(shí)鐘振蕩器、開關(guān)電源、數(shù)字電時(shí)鐘振蕩器、開關(guān)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(dǎo)、輻射傳導(dǎo)、輻射 常見的電磁干擾源常見的電磁干擾源 傳導(dǎo)干擾源傳導(dǎo)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