電磁兼容第二章PPT

第二章電磁干擾源

工頻干擾：f=50Hz，λ=6000km；

甚低頻干擾：f=30kHz以下，λ

=10km以上；

載頻干擾：f=30kHz～300kHz，λ=1km～10km；

射頻、視頻干擾：f=300kHz～300MHz，λ=1m～1km；

微波干擾：f=300MHz～300GHz，λ=1mm～1m；

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源及其特性分析大氣干擾無線電廣播無線通信電視雷達(dá)點火系統(tǒng)導(dǎo)航輸電線電氣化鐵路工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備開關(guān)系統(tǒng)家電辦公設(shè)備非功能性功能性人為干擾源雷電干擾宇宙干擾熱噪聲自然干擾源電磁干擾源電磁干擾源的分類2.1電磁干擾源的分類一、按干擾源的性質(zhì)分類1、自然干擾①、雷電干擾：雷電放電時，電場強(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,放電時間在ms～s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10～100kHz，最高也可以達(dá)到100MHz以上。②、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電磁干擾源的分類二、按場的性質(zhì)分類電場干擾、磁場干擾、電磁輻射干擾三、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電磁干擾源的分類四、按干擾波形分類連續(xù)波干擾，脈沖波干擾五、按干擾的頻帶寬度分類寬帶干擾、窄帶干擾六、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1.雷電2.2自然電磁干擾源雷電的特點：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自然電磁干擾源雷電放電的三個階段：先導(dǎo)放電階段：

當(dāng)雷云中電荷密集處的電場達(dá)到2500~30000KV/m時，就會發(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，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自然電磁干擾源雷電放電的電流(雙指數(shù)函數(shù)曲線)：---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，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2.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3.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、銀河系及星云等。2.2自然電磁干擾源4.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動而引起的噪，是一種隨機(jī)噪聲。在一定溫度下，電子與分子撞擊會產(chǎn)生一個短暫的電流小脈沖。由于隨機(jī)性，電流小脈沖的平均值為零。但電子的隨機(jī)運動會產(chǎn)生一個交流成分，即為熱噪聲。一、功能性傳導(dǎo)干擾源：系統(tǒng)中某一設(shè)備正常工作時對

其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。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。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2.3人為電磁干擾源例：各種轉(zhuǎn)換器和電氣開關(guān)、電動機(jī)、電感性器件、熒光

燈、共用電源等。二、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。1、接觸不良：電流時斷時續(xù)（也是一種電流突變)，產(chǎn)生

感應(yīng)電動勢，形成干擾信號，(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。3、電流突變：形成沖擊電流（例如,電動機(jī)起動電流是額

定電流的4～7倍）產(chǎn)生干擾電壓：

e＝L·di／dt4、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

下面分析一下來自公用電源的傳導(dǎo)干擾：①、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*。②、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。③、電力線上的放電噪聲：例如：高壓線上的電暈放電、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)備的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾。④、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)生的異常電壓等可以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾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一、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(dá)

發(fā)射設(shè)備等。二、非功能性輻射干擾源（設(shè)備的電磁泄漏，各種放電

輻射）

例如：ISM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(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輻射干擾。輻射干擾源

1、設(shè)備的電磁泄漏圖2－5①、透過外殼向外輻射，單層機(jī)殼屏蔽效果一般為20~

60dB，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。②、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……③、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)兩個不同的物體相互接觸時，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(fù)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。1.靜電放電輻射干擾源(非功能性干擾源)1)剝離帶電

是指相互密切結(jié)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；

2)流動帶電

是指用管道輸送液體時產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象；

3)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)生摩擦而產(chǎn)生靜電現(xiàn)象；

4)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極快的接觸和分離而產(chǎn)生靜電的現(xiàn)象；

1.靜電放電輻射干擾源(非功能性干擾源)生產(chǎn)場臺靜電電壓（V）濕度10%～20％時濕度65%～90％時在地毯上走動時350001500在乙烯樹脂地板上走動時12000250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200001200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)生的靜電電壓靜電對部分電子器件的擊穿電壓器件類型靜電對電子器件的擊穿電壓（V）VMOS30－1800MOSFET100－200砷化嫁FET100－300EPROM100以上JFET140－7000SAW（聲表面波濾波器）150－500運算放大器190－2500CMOS250一3000器件類型靜電對電子器件的擊穿電壓（V）肖特基二極管300一2500SMD薄膜電阻器300一3000雙極型晶體管380一7800射極耦合邏輯電路500一1500可控硅680一1000肖特基TTL100一2500防靜電措施

高壓設(shè)備(例如高壓輸電線)表面附近場強(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10MHz以下）。

2、高壓送變電系統(tǒng)①、電暈放電輻射干擾源

線路上（例如高壓輸電線路、電氣化鐵路等）由于接觸不良會出現(xiàn)火花放電，電動機(jī)的電刷和整流子之間滑動接觸處會出現(xiàn)火花放電，電機(jī)動車點火也是利用火花放電。開關(guān)設(shè)備斷開時，或其它電氣接點斷開時（例如：電氣機(jī)車、電車的導(dǎo)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，火花放電和弧光放電的脈沖重復(fù)頻率低，幅值大，干擾信號中高頻分量多。②、火花放電和弧光放電傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因干擾的類型信號發(fā)生器、功率放大器、振蕩器＊基波、各次諧波信號泄漏傳導(dǎo)、輻射脈沖信號發(fā)生器脈沖含有豐富的諧波，頻譜很寬傳導(dǎo)、輻射繼電器，各種開關(guān)＊電流突變；接觸電火花放電、弧光放電傳導(dǎo)、輻射電動機(jī)、電動工具＊啟動電流約是額定電流的4～7倍，形成沖擊電流；電刷和整流子之間滑動接觸引起火花放電傳導(dǎo)、輻射熒光燈、氣體放電管點燃時電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲；點燃后輝光放電傳導(dǎo)、輻射計算機(jī)及外設(shè)＊時鐘振蕩器、開關(guān)電源、數(shù)字電路器件、高速數(shù)據(jù)線、頻率變換器等都是高頻干擾源傳導(dǎo)、輻射常見的電磁干擾源傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因干擾的類型數(shù)字電路器件＊工作于開、關(guān)狀態(tài)，電壓突變，含有豐富的高次諧波傳導(dǎo)變壓器、電感性器件＊磁場泄漏；通、斷轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生前沿很陡的瞬變電壓傳導(dǎo)、輻射電子儀器含有振蕩器等輻射源傳導(dǎo)、輻射家用電器含有電動機(jī)、振蕩器等輻射源傳導(dǎo)、輻射公用電源＊交流聲；來自線路上其它設(shè)備的傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)輻射干擾源產(chǎn)生干擾的原因干擾的