EMC_7.7.瞬态脉冲干扰的抑制
电力系统中常见瞬态脉冲干扰及抑制方法
、
主 要 的 瞬 态 脉 冲干 扰 的产 生
及特点
１ ．电快速瞬变脉冲群干扰 电快速瞬变脉冲群干扰是 由了电路中 断开感性负载时产生的。它的特点是干扰 信号不是单个脉冲 ， 而是一连 串的脉 冲群 。 方面 由于脉 冲群 可以在电路 的输入端产 生积 累效应 ，使干扰电平的幅度最终 可能 超过 电路的噪声容限。 另一方面脉冲群的 周期较短 ， 每个脉冲波的间隔时 间较短 ， 当 第一个脉 冲波还未 消失时 ，第二个脉 冲波 紧跟而来 。 于电路 中的输 入电容来说 ， 对 在 还未完成放 电时又开始充 电，因此容 易达 到较高的电压 ，这样对 电路 的正常工作影 响甚大。 电快速瞬 变脉 冲群干扰源的 电压的大
一
小取决干 负载 电路的 电感 ，负载断开速度
和介质的耐受能力。 这类干扰 电压的特征是 ：幅值高 、频 率高 。 当触点断开时， 电感电路 中的电流企 图继续通过 ， 在触点之 间产生高压 ， 引起 并 电弧的重燃 ，这样就会产生一连串的电压 脉冲叠加到电子设备连接的电源上 。 电快速瞬变脉冲群干扰电压主要是 共 模 电压。它是通过电容耦合间接传输至其
二、瞬变脉冲干扰的抑 制方法
ｆ １ ．电快速瞬变脉冲群干扰 （ 电快速瞬变脉冲群抗扰 度试验过程 １ ） 中所存在的问题 ： 电快速瞬变脉冲群抗扰 度试验是将电
电力系统 中大部分二次设备都集 中在 变 电站 ， 而且随 着电网的扩大 、 电压等级的 提高 ，使得二次设备所处的 电磁环境更加 恶劣 。特别是 系统中的瞬态干扰 可能 会导 致保护设备误动 、 监控设备运行不正 常、 数 据丢失甚至设备损坏等 ，给 电力系统运行 造 成 很 大 的损 失 。 产生 瞬态 脉 冲干 扰 的原 因有：雷电放电、 静电放电、电力系统 的开 关动作过程等 。我们在 实验 室中模拟 的常 见的瞬态脉冲干扰有 电快速瞬变脉冲群干 扰、静 电放 电干扰 、浪 涌 （ 冲击 ）干扰及 １ ＭＨｚ（０ ｋ ）脉冲群干扰等 。 １０ Ｈｚ
第七部分瞬态脉冲干扰的抑制课件
展望
随着电子设备在各个领域的广泛应用，瞬态脉冲干扰 问题愈发突出。未来，瞬态脉冲干扰抑制技术有望在 更多领域得到应用，如航空航天、医疗电子等。同时 ，随着人工智能、物联网等技术的发展，瞬态脉冲干 扰抑制技术将面临更多的挑战和机遇。相信在未来的 研究中，瞬态脉冲干扰抑制技术将会取得更加卓越的 成果，为电子设备的高可靠性运行提供有力保障。
智能滤波器
利用人工智能算法，实现自适应滤波，自动识别和抑制瞬态脉冲干扰。
智能屏蔽技术
通过实时监测电磁环境，动态调整屏蔽材料的性能参数，提高屏蔽效果。
综合抑制策略
多层防护
采用多层防护措施，如电磁屏蔽、滤 波、接地等，实现多层次、全方位的 瞬态脉冲干扰抑制。
协同工作
不同抑制技术之间协同工作，形成综 合抑制策略，提高瞬态脉冲干扰抑制 的整体效果。
接地技术
接地技术是一种通过将电路或 设备与大地连接，以减小电磁 干扰和雷电冲击影响的措施。
通过将设备或电路的接地端子 与大地连接，可以有效地泄放 瞬态脉冲能量，减小对电路和 设备的干扰。
在接地技术中，需要注意接地 的阻抗和接地点的选择，以确 保接地效果良好且不会引入额 外的干扰。
线路保护
线路保护是通过在信号线路上加装保 护元件，如瞬态抑制二极管、气体放 电管等，以吸收瞬态脉冲能量，保护 线路免受干扰的方法。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
瞬态脉冲干扰抑制的未来发展
新材料的应用
高导磁材料
利用高导磁材料制作磁珠，能够 有效抑制瞬态脉冲干扰，提高电 子设备的电磁兼容性。
绝缘材料
采用新型绝缘材料，如陶瓷、聚 合物等，能够降低电磁波的传播 速度，减小干扰范围。
瞬态脉冲干扰的抑制
中所表达的能量，即：
P = 0 V2(f)df = 0 V2(t)dt 在本例中，设频域中的主要能量集中在fCO以下，时域中，主要能量集中在脉 宽内，则：
结果为：
0 fco （2 VIP d ）2 df = 0 do V2OP dt （2 VIP d）2 fco = V2OP （1/ fco）
浪涌产生的原因
一般小于75kA 最大可达300kA
导体周围产 生强磁场
I
对应EMC实验：浪涌 特点：能量大
＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
放电电流 I
静电放电现象
对应EMC实验：ESD I
t
1ns
100ns
特点：频率范围宽
当一个带电物体接近一个接地导体时，带电物体上的电荷会通过接地导体泄 放，这就是静电放电现象。 静电放电产生电磁干扰的实质：静电放电现象之所以会产生电磁干扰现象， 是因为放电电流具有很高的幅度和很短上升沿，这样就会产生强度大、频谱 宽的电磁场，对电子设备造成电磁干扰。上升沿的长度取决于放电路径的电 感。图中所示的放电电流波形是人体放电时产生的波形，其它情况下的放电 波形可能会有更陡的上升沿。根据傅立叶变换，上升沿为1ns的脉冲，带宽 达到300MHz。 说明：在进行静电放电试验时，会发现一种现象：较高的静电电压和较低的 静电电压都比中等程度的静电电压产生的静电放电更容易引起电路干扰。关 于这种现象的解释如下：电压较低时：带电体几乎接触上接地导体时才发生 放电，放电是突发性的，上升沿很陡，幅度很大。因此干扰很厉害。 电压中等时：带电体接近接地导体时，两者之间的电压导致气体电离，发生 辉光放电，放电电流脉冲的上升沿较长，所占频带较窄。 电压很高时：虽然也会有辉光放电发生，但是会发生多次放电。在每个多次 放电序列中，会有一个以上的低电压放电，这会导致快速上升时间和高峰值 电流，产生严重的问题。
电快速瞬变脉冲群的抑制措施
电快速瞬变脉冲群的抑制措施电路中，机械开关对电感性负载的切换，通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。
这类干扰的特点是：脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。
电快速瞬变脉冲群的起因及后果实践中，因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少，但使设备产生误动作的情况经常可见，除非有合适的对策，否则较难通过。
电快速瞬变脉冲群试验目的进行电快速瞬变脉冲群试验的目的是要对电气和电子设备建立一个评价抗击电快速瞬变脉冲群的共同依据。
解决方法：电感性负载(如继电器、接触器等)在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，会在断开点处产生暂态骚扰。
这种暂态骚扰以脉冲群形式出现，如果电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隔多次重复出现。
这种暂态骚扰能量较小，一般不太可能够引起设备的损坏，但是由于其频谱分布宽，所以仍会对电子、电子设备的可靠工作产生影响。
脉冲群的特点：脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。
实践中，因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少，但使设备产生的误动作的情况经常出现，除非有合适的对策，负责较难通过。
对于数字电路来说,脉冲群的抑制方法有以下几种(仅供参考)：1)，在电源端口处安装EMI滤波器，它能抑制电路或设备向外传播的电磁骚扰，也能抑制外来骚扰的侵入，安装时要注意将滤波器良好的接地。
2)，安装带有屏蔽层的变压器，这种变压器对抑制脉冲骚扰有限的效果，对于低频段的骚扰也具有良好的抑制性能，安装时同样要注意接地问题。
3)，对硬件采取措施，避免选用脉冲边沿触发的电路，采用门电路或选通脉冲触发技术，将使电路仅在脉冲骚扰和选通同时发生时才造成误动作，从而提供其骚扰能力。
对于模拟电路来说，脉冲群的抑制方法有下面几种(仅供参考)：1)，尽量使用平衡的电路，这样能减少对外界电磁场的耦合效应。
2)，尽量选用大的工作电平，以减少高频解调效应。
电磁兼容瞬态脉冲干扰的抑制课件
信号线滤波器
对信号线上的瞬态脉冲干 扰进行抑制，防止信号失 真和数据错误。
组合滤波器
同时具备电源线滤波器和 信号线滤波器的功能，能 更全面地抑制电磁兼容瞬 态脉冲干扰。
接地技术
安全接地
将设备的外壳接地，确保操作人 员安全和设备稳定运行。
信号接地
为信号电路提供稳定的参考电位， 保证信号传输的质量。
悬浮地
02
重要性：随着电子设备广泛应用 于各个领域，EMC问题越来越突 出，对设备性能、可靠性以及安 全性产生重要影响。
瞬态脉冲干扰的来源与影响
来源
主要来源于雷电、电气开关操作 、静电放电等自然和人为因素。
影响
瞬态脉冲干扰可能导致电子设备 性能下降、误动作甚至损坏，影 响设备的正常运行。
电磁兼容标准与测试
国际合作与标准化发展
国际合作
面对瞬态脉冲干扰的全球性问题，国际间的合作与交流变得尤为重要，共同制定相关标准和规范，推动电磁兼容 技术的发展。
标准化发展
标准化组织如IEC、ISO等在制定电磁兼容相关标准和规范方面发挥着重要作用，推动瞬态脉冲干扰抑制技术的标 准化发展。
THANKSLeabharlann [ 感谢观看 ]突发性的干扰。
频谱宽
瞬态脉冲干扰的频谱范围较宽 ，从低频到高频都有可能产生
干扰。
复杂性
瞬态脉冲干扰可能同时具有多 种特性，如幅度变化、频率变 化等，增加了抑制的难度。
CHAPTER 03
电磁兼容瞬态脉冲干扰的抑制技术
滤波技术
电源线滤波器
能有效抑制通过电源线传 导的瞬态脉冲干扰，滤除 高频噪声，保护电子设备 免受影响。
压敏电阻
当电压超过其敏感阈值时，电阻值急剧下降，起 到限压作用。
瞬态脉冲骚扰及抑制方法
瞬态脉冲骚扰及抑制方法1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源，这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响，严重时也要损坏元器件，甚至损坏设备以至于整个系统。
这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。
产生瞬态脉冲骚扰源的原因有：雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。
常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(1 00kZHz)脉冲群骚扰等。
2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中，在电感上要产生反电势。
根据楞次定律：这个反电势应为。
反电势要向寄生电容C反向充电，随着充电电压的升高，当达到一定数值时，在触点之间要出现击穿现象，形成导电通路。
一旦出现导电通路时，电容C就要开始放电，使电压下降，当电压降到维持触点导通电压以下时，触点又将处于断开状态。
上述过程就要重复发生，此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。
当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直至电感中能量消耗完为止。
在上述过程中，电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电，因此在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源回路也有阻抗存在，脉冲电流通过电源回路时，在其两端就要形成脉冲电压，而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。
这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。
随着触点间隙的变化，击穿触点间隙所需要的电压是变化的。
当触点间隙越来越大时，击穿电压越来越高。
因此电容C上的电压也要越来越高。
当触点击穿所需要的电压越高时，电容充电的时间就越长，振荡波形的频率就越低。
2．2 主要的瞬态脉冲骚扰的产生及特点(1) 电快速瞬变脉冲群骚扰电快速瞬变脉冲群骚扰是由于电路中断开感性负载时产生的。
它的特点是骚扰信号不是单个脉冲，而是一连串的脉冲群。
一方面由于脉冲群可以在电路的输入端产生积累效应，使骚扰电平的幅度最终可能超过电路的噪声容限。
瞬态干扰抑制
电压和较低的静电电压都比中等程度的静电电压产生的静 电放电更容易引起电路干扰。关于这种现象的解释如下： 电 压较低时： 带电体几乎接触上接地导体时才发生放电， 放电
不良俗接
圈 １ 静电放电对电路产生干扰的机理
．直接传导： 静电放电电流直接流过电路， 通常会对电
地线问题的一个主要原因。值得注意的是， 由于静电放电的
瞬态干扰抑制（ 二）
对于 来自电源线和信号线上的瞬态干扰， 如果能正确地 使用瞬态抑制器件和低通滤波器 ，往往可以获得较好的效 果＿当 个产品静电放电试验失败时， 如果佳得了静电放电 干扰的机理 ， 就能采取妥善的对策。
频率很高， 因此， 机箱与线路板之间的杂散电容度可以成为 静电放电的通路 ．电容锅合和电感藕合： 金属机箱或电缆上的睁电放电 电流产生的电磁场通过寄生电容或电感祸合进敏感电路。 特 别是当机箱 卜 有导电不连续点时， 这些不连续点的附近会有
的损坏〔 ） 图３ 。对于 这种问题的解决方法如下： ．屏蔽电缆： 两个机箱之间用屏蔽电缆连接， 通过电缆
放电电流进人电路；
． 对敏感电路进行局部屏蔽 。 使它不会受到静电放电产
生的电磁场影响 ；
的屏蔽层将两个机箱连接在一起．使它们的电位同升同降， 因此可以 使两个机箱之间的电位差尽量小。这里， 机箱与电 缆屏蔽层之间的搭接方式很重要， 要使两个设备的电位差尽
ｎｔ Ｆ ｌ ， ｏｄ ｔｎ Ｎ ｗ ｒ Ｍ Ｇａ 一 ｉ １８． ｅｃ ｄ ｓ ｎ ｅｉ ， Ｙ ｋ ｃ ｒ Ｈｌ ９ ７ ｉ ｉｓ ｅ ｅ ｃ ｄｉ ｏ ｅ ｏ ： ｗ ，
９ ． Ｎ ｒ ａ Ｖｏ ｔ ， ｎｌ ． ． ｏｍ ｎ ｉｅｅ ｏａ Ｒ ． ｉ ａｄ ． Ｊ Ｌ ｌｔ Ｄ ｄ Ｊ Ｗｈｔ ｎ ｅ
瞬态脉冲抑制电路
瞬态脉冲抑制电路
瞬态脉冲抑制电路是一种用于保护电子元器件和设备的关键技术。
在电路中经常会遇到突发的电磁脉冲、静电放电、雷击等干扰信号，
这些都会对电路造成严重的损坏。
瞬态脉冲抑制电路能够快速地检测
到这些干扰信号，并通过各种处理方法实现对其的屏蔽和抑制，从而
保护电路的正常工作。
这种电路的工作原理主要是通过电阻、电容、二极管等元器件来
构成一个低通滤波器，使其能够对高频脉冲进行滤波和抑制。
通常在
电路中加入瞬态电压抑制器、瞬态电压限制器等元器件，以保护电子
元器件不受过压和过流的损坏，从而提高设备的稳定性和可靠性，延
长设备和电路的使用寿命。
在工业、通信、军事等领域，瞬态脉冲抑制电路被广泛应用，是
一项非常重要的技术。
随着电子设备的不断发展，对高品质、高可靠
性的保护技术需求越来越高，瞬态脉冲抑制电路的应用也将更加广泛。
抑制电快速瞬变脉冲干扰的设计方法分析研究
抑制电快速瞬变脉冲干扰的设计方法分析研究摘要文章根据作者多年工作经验，阐述了电快速瞬变脉冲群的基本概念、噪声源、耦合通道、试验等级、电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径，在此基础上系统分析了抑制电快速瞬变脉冲干扰的八种典型设计方法，最后介绍了抑制电快速瞬变脉冲干扰的防护设计最优时间点。
关键词EFT；噪声源；耦合通道；影响途径；防护设计前言在电气线路中，尤其是电感性负载在接通或断开时，由于开关触点空气间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，会在断开点处产生瞬态电流突变，瞬态电流突变通过电路直接或间接耦合产生骚扰。
这种瞬态骚扰往往以脉冲群形式出现，其骚扰能量随瞬态电流而大小不等（通常较小），频谱分布较宽（与瞬态电流突变速率有关），容易对电子、电器设备的工作可靠性带来影响。
严重的可能导致用电器的性能下降或失灵。
电快速瞬变脉冲群试验，就是为了检验电子、电器设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。
“电快速瞬变脉冲群”的英文为：“Electrical Fast Transient/Burst”简称“EFT/B”。
应对EFT/B解决问题的原理、方法是：防止高频干扰脉冲进入被保护的电气线路，设置高频吸收、阻断回路，如电源滤波器、串接磁珠或并接高频特性电容器等。
1 电快速瞬变脉冲干扰特性1.1 电快速瞬变脉冲群噪声源电快速瞬变脉冲群的源特征是：脉冲上升时间短，重复率高和能量低，频谱分布较宽，脉冲成群出现。
1.2 耦合通道电快速瞬变脉冲群的传播路径有三个：一是线路直接耦合；二是线路间的容性耦合；三是空间辐射耦合。
1.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级1.4 电快速瞬变脉冲群干扰特性分析电快速瞬变脉冲群的干扰特性由三部分组成：一是脉冲群的幅度大小；二是脉冲上升时间；三是接收器的敏感度[1]。
2 电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径2.1 电源线当单独对L或N线加干扰时（L-GND或N-GND），在L和N线间会存在差模电压；当同时对L和N线加干扰时（L+N-GND），存在共模电压；由于大部分电源的输入都是平衡的（无论是变压器输入，还是整流桥输入），因此实际共模干扰转化成差模电压的成分很少。
抑制瞬态干扰
１抑制瞬态干扰瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。
瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压ＶＩ上，使ＶＩ超过内部功率开关管的漏－源击穿电压Ｖ（ＢＲ）ＤＳ时，还会损坏ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ芯片，因此必须采用抑制措施。
1.1 瞬态电压的特点瞬态电压的两种典型波形分别如图１（ａ）、（ｂ）所示。
（ａ）图是由国际电工委员会制定的ＩＥＣ１０００－４－５标准中给出的典型浪涌电压波形，ＶＰ为浪涌电压的峰值，通常选ＶＰ＝３０００Ｖ的测试电压。
Ｔ是浪涌电压从０．３ＶＰ上升到０．９ＶＰ的时间间隔。
Ｔ１为上升时间，Ｔ１＝１．６７Ｔ＝１．２μs±30%。
浪涌电压降到0.5Vp所持续的时间为T2，T2=50μs。
（b）图示出由IEEE-587标准中给出的典型振铃电压波形，其峰值也是3000V（典型值）。
第一个周期内正向脉冲上升时间T1=0.5μs，持续时间T=10μs；负向脉冲的峰值已衰减为0.6Vp。
1.2 抑制瞬态干扰的方法1.2.1 改进电路现以ＴＯＰ２０２Ｙ构成７．５Ｖ、１５Ｗ开关电源模块的电路为例，阐述抑制瞬态干扰的方法。
其改进电路如图２所示，主要做了以下改进：①将交流两线输入方式改成三线输入方式，Ｇ端接通大地；②采用两级电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器，为避免两个ＥＭＩ滤波器在产生谐振时的干扰信号互相叠加，应使Ｌ２（Ｌ３）≤１０ｍＨ，Ｌ３≥２Ｌ２；③增加Ｃ９和Ｌ４，并将Ｃ８换成０．１μF 普通电容器。
C7～C9为安全电容，分别与高频变压器的引出端相连。
其中，C7接初级直流高压的返回端，C8接次级返回端，C9接初级直流高压端。
它们的共端则经过滤波电感L4接通大。
L4用铁氧体磁环绕制而成。
设计负印制板时，连接C7～C9的各条印制导线应短而宽。
采用上述连接方式可保证瞬态电流被C7～C9旁路掉，而不进入TOP202Y中。
第七部分瞬态脉冲干扰的抑制课件
线路整理技术
线路整理技术是通过合理规划和管理 线路，避免线路之间的相互干扰和交 叉，从而减少瞬态脉冲干扰的产生。
线路整理技术简单易行，成本较低， 适用于各种设备和线路的干扰抑制。
线路整理技术包括合理布置线路、选 择合适的线缆类型、控制线缆长度等 措施，可以有效减少线路之间的电磁 干扰和静电干扰。
高性能接地系统
总结词
高性能接地系统能够有效地将瞬态脉冲干扰引入大地，降低对设备和系统的干扰 。
详细描述
接地系统是抑制瞬态脉冲干扰的重要手段之一。通过设计和优化接地系统的结构 和性能参数，如采用多级接地、优化接地电阻和电感等，可以有效提高接地系统 的导电性能和热稳定性，从而更好地抑制瞬态脉冲干扰的传播。
03
瞬态脉冲干扰抑制实例
家庭用电瞬态脉冲干扰抑制
02
01
03
家庭用电瞬态脉冲干扰来源
主要来源于电器设备的开关动作、雷电等。
抑制措施
使用电涌保护器、安装滤波器、合理布线等。
效果
有效降低瞬态脉冲干扰对家用电器和电子设备的损害 。
工业用电瞬态脉冲干扰抑制
工业用电瞬态脉冲干扰来源
主要来源于大型电动机、变频器等设备的开关动作。
线路整理新技术
总结词
线路整理新技术能够有效地减少线路间的电磁干扰和耦合效应，降低瞬态脉冲干扰的影 响。
详细描述
线路整理包括线缆的布局、捆扎和固定等。通过采用新型的线路整理技术和材料，如电 磁屏蔽材料、导电胶带等，可以有效地减少线路间的电磁干扰和耦合效应，降低瞬态脉 冲干扰对设备和系统的影响。同时，合理的线路整理还能够提高设备的可靠性和维护性
瞬态脉冲干扰及其抑制方法浅析
Ｚ ａ ｇ ｇ ｎ （ ｏ ｓｕ ｔｎＭ ｎ ｇｍｅｔ ｅｔｒｆ ｅ ｉ ｃｎｍ ｃ ｅｈ ｏ ｇ ａＤ ｖｌｐ ｅｔ ｒａ Ｈ ｆｉ ３ ０ １Ｃ ｉ ） ｈｎ Ⅺｎｌ ｇ Ｃ ｎｔ ｃｏ ａ ａｅ ｎ Ｃ ｎ Ｈ ｆ ｏｏ ｉ ＆Ｔ ｃ ｎｌ ｉ ｌ ｅｅ ｍ ｎＡ ｅ， ｅ ２ ０６ ， ｈｎ ０ ｒ ｉ ｅｏ ｅＥ ｏｃ ｏ ｅ ａ
张 龙 （ 肥 济 术 发区 设 理 心，徽 合 ２ ０１ 合 经 技 开 建 管 中 安 肥 ３ ６） ０
摘 要 ： 各 种 水 电 自动 化 系统 中 ， 种 控 制 继 电 器 和继 电保 护 器往 往 都 工 作 在 比较 恶 劣 的 电磁 环 境 中 ， 在 各 经常 会 受到 各 种 电磁 信 号 的 干扰 ， 重 严 影响 系统 的 正 常 工作 。 这 些 干 扰 信 号 中 ， 响较 大的 是 瞬 态 脉 冲干 扰 。 章 从 分 析 瞬 态脉 冲 干 扰 产 生 的 原 因 着手 ， 在 影 文 简要 总 结 了各 种瞬 态脉 冲 干
ｎ ｒｍ ｒ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ Ｆｒ ｍ ｈ ｃ ｕ ｒｎ ｅ ｓ ｎ ｆｉ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｓ ｍｍａ ｉｅ ｅｆ ａ ｕ ｅ ｆｔ ｓｅ ｔ ｕ ｓ ｎ ｅ ｅ ｅ ｃ ｄ ｗｏ ｋ ｕ ｏ ｕ ｐ ｅ ｓｎ ｏ ａ ｗｏ ｋ ｏ ｙ ｔ ｍ． ｏ ｔ ｅｏ ｃ ｒｉ ｇｒ ａ ｏ ｓｏ ， ｈ ａ ｅ ｕ ｌ ｈ ｔ ｒｚ ｓｔ ｅ ｔｒ ｓｏ ａ ｉｎ ｌｅ ｉ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｒ ｓｏ ｔ ｍｅ ｓ ｐ ｒ ｓ ｉ ｇ ｈ ｒ ｎ ｐ ｆ ｎ ｓ ｍｅ ｅ ｓ ｈ ｔｄ ．
EMC 干扰的抑制 滤波PPT学习教案
上海欧控电气技术有限公司
5 -5
滤波器介入损耗的测量
用滤波器可以降低共模和差模干扰电压。
高频脉冲发生器
测量 头
滤波 器
50
50
金属板
第5页/共27页 脉冲发生器可以在0到千兆Hz范围内连续调节。检测器可与实际的 频率同步。
上海欧控电气技术有限公司
5 -6
衰减
10dB/Di v
干扰的衰减
该点衰减 85 dB
输出电抗
电机保护开关 变频器
电机电缆应就近接出开 关柜。
进线电抗
主接触器
2 滤器,3波 2, 3 熔断器
主开关
接线端
3
进线
分支1
分支2 把进线与其它元件分隔开来。
滤波器尽可能靠近进线，但与变频 器的距离要第小17于页/2共m27。页 所有的电源都要在滤波器后接线。
上海欧控电气技术有限公司
5 - 18
上海欧控电气技术有限公司
5 - 23
滤波器的安装 独立的干扰抑
主接触器
熔断器
主开 关 接线 端 3 进线
独立的干扰抑制。 这样进线部分变得 规模庞大。
第23页/共27页
上海欧控电气技术有限公司
5 - 24
电气柜的安装原则
接入滤波器之前，其它 电缆与主电缆之间的距 离必须大于 20 cm
- 变频器共模干扰的抑制 -
接入滤波器之前，其它 电缆与主电缆之间的距 离必须大于 20 cm
滤波器 靠近进 线
其它供电线路应从 滤波器后接出，另 接滤波器效果更好
主开 关
变频器 靠近滤 波器
屏蔽总 线
第20页/共27页
电机电缆应 就近接出控 制柜
抑制电快速瞬变脉冲群方法
抑制电快速瞬变脉冲群方法嘿，咱今儿就来聊聊这抑制电快速瞬变脉冲群的事儿！你说这电快速瞬变脉冲群啊，就像一群调皮捣蛋的小精灵，时不时就出来捣乱一下。
咱先得搞清楚这些小精灵是咋来的呀。
有时候是电网里的一些波动啦，或者是其他电器设备突然启动或关闭产生的。
它们一旦出现，可不得了，会影响咱各种电子设备的正常运行呢，就好像你正好好走路呢，突然有人伸脚绊你一下，那能好受嘛！那怎么对付这些小精灵呢？这就有好多招儿啦！就好比咱打怪兽，得有各种各样的武器。
比如说，咱可以给设备装上滤波器呀。
这滤波器就像是一个厉害的守门员，能把那些不友好的脉冲给挡在门外，只让好的电流通过。
就像你家大门，把坏人挡在外面，让好人进来。
还有呢，就是做好屏蔽措施。
这屏蔽就好像给设备穿上了一层厚厚的铠甲，让那些脉冲群无从下手，没办法捣乱。
你想想，要是有个坏人想打你，你穿着厚厚的盔甲，他能轻易伤到你吗？另外啊，接地也很重要哦！把设备好好地接到地上，就像是给它找了个安稳的家，那些脉冲来了也能顺着这个“家”溜走啦，不会在设备里捣乱啦。
再者，合理布线也能起到大作用呢！把那些线布置得整整齐齐的，就像给它们排好队，让电流乖乖地按照规定的路线走，而不是乱跑乱撞。
这就好比一群人，如果乱哄哄地走，肯定容易出事儿，但要是排好队走，不就秩序井然啦。
咱在平时使用电子设备的时候，也得注意一些小细节呀。
比如说，别老是频繁地开关一些大电器，这样也能减少脉冲群出现的概率呢。
就好像你别老是去逗弄一只小狗，不然它急了可能就咬你一口。
总之呢，要抑制电快速瞬变脉冲群，咱就得从多个方面下手，既要做好预防措施，又要注意日常使用习惯。
这可不是一件简单的事儿，但只要咱上心，肯定能把这些小精灵给治得服服帖帖的。
不然，等它们闹起来，那可真让人头疼呢！咱可不能让它们得逞，对吧？所以，大家都要重视起来，让我们的电子设备能稳稳当当、安安全全地运行呀！。
对EMC设计十分重要的电磁干扰分析和抑制措施!
对EMC设计十分重要的电磁干扰分析和抑制措施！
本文分析电子产品中的电磁发射和磁场干扰的产生机理，并介绍了有效抑制和防止干扰的各种技术措施。
电子电气产品在正常工作时，同时向周围空间辐射电磁骚扰，在辐射的骚扰场强往往在某些频率段超过限值将会影响周围电子设备和自身的正常工作。
因此了解超标的原因和电磁发射和磁场干扰的抑制方法，对产品电磁兼容性（EMC）设计十分重要。
1. 电磁发射和磁场干扰的产生机理
1）电磁发射
各种数字电路芯片和高频模拟电路芯片运行过程中，因PCB走线或产品各部分连线的设计不合理而产生天线效应，发出电磁波引起的射频干扰。
当电磁波能量达到一定值时，将会影响周围电子设备和自身的正常工作。
2）磁场干扰
产品内部的电源线和高频工作的电感性元件工作时产生的磁场通过辐射方式干扰产品运行，造成的工作紊乱。
2. 电子产品的电磁发射及其抑制
在电子产品中，数字电路芯片端口信号跳变沿的频率可达数百兆赫兹，有些模拟电路信号频率达到兆赫兹以上，这些数字或模拟信号都可能通过导线传导干扰或向空中辐射干扰，影响电子设备自身并干扰其他电子设备。
抑制电磁发射的基本措施有以下方法。
2.1降低干扰信号的能量
1）在不影响产品整体工作性能的前提下，减小数字信号的跳变速率或降低。
EMC抑制方法
电磁兼容控制技术众所周知，屏蔽、滤波、合理接地合理布局等抑制干扰的措施都是很有效的，在工程实践中被广泛采用。
但是随着用电子系统的集成化、综合化，以上措施的应用往往会与成本、质量、功能要求产生矛盾，必须权衡利弊研究出最合理的措施来满足电磁兼容性要求。
又如新的导电和屏蔽材料以及工艺方法的出现，使电磁兼容性控制技术又有了新的措施，可见电磁兼容控制技术始终是电磁兼容科学中最活跃的研究课题。
1.电磁干扰的控制策略电磁兼容学科是在早期单纯的抗干扰方法基础上发展形成的，两者的目标都是为了使设备和系统达到在共存的环境中互不发生干涉，最大限度地发挥其工作效率。
但是早期的抗干扰方法和现代的电磁兼容技术在控制电磁干扰策略思想上有着本质的差别。
单纯的抗干扰方法在抑制干扰的思想方法上比较简单，或者认识比较肤浅，主要的思路集中在怎样设法抑制干扰的传播上，因此工程技术人员处于极为被动的地位，那里有干扰就在哪里就事论事的给予解决，当然经验丰富的工程师也会采取预防措施，但这仅仅是根据经验局部的应用，解决问题的方法也是单纯的对抗式的措施。
电磁兼容技术在控制干扰的策略上采取了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。
人类在征服大自然各种灾难性危害中，总结出的预防和救治、对抗和疏导等一系列策略，在控制电磁危害中同样是极其有效的思维方法。
首先电磁兼容性控制是一项系统工程，应该在设备和系统设计、研制、生产、使用与维护的各阶段都充分的予以考虑和实施才可能有效。
科学而先进的电磁兼容工程管理是有效控制技术的重要组成部分。
在控制方法，除了采用众所周知的抑制干扰传播的技术，如屏蔽、接地、答接、合理布线等方法以外，还可以采取回避和疏导的技术处理，如空间方位分离、频率划分与回避、滤波、吸收和旁路等等，有时这些回避和疏导技术简单而巧妙，可以代替成本费用昂贵而质量体积较大的硬件措施，收到事半功倍的效果。
他们是精明的工程师们经常采用的控制方法。
在解决电磁干扰问题的时机上，应该由设备研制后期暴露出不兼容问题而采取挽救修补措施的被动控制方法，转变成在设备设计初始阶段就开展预测分析和设计，预先检验计算，并全面规划实施细则和步骤，做到防患于未然。
瞬态干扰抑制器
瞬态干扰抑制器瞬态干扰指沟通电网上浮现的浪涌、振铃电压、火花放电等眨眼干扰信号，其特点是作用时光极短，但电压幅度高、瞬态能量大。
瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必需采纳抑制措施。
硅瞬变汲取硅瞬变汲取二极管的工作有点象一般的稳压管，是箝位型的干扰汲取器件；其应用是与被庇护设备并联用法。
硅瞬变电压汲取二极管具有极快的响应时光(亚纳秒级)和相当高的浪涌汲取能力，及极多的电压档次。
可用于庇护设备或免受静电、性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。
TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背衔接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏和。
用法中TVS 管的击穿电压要比被庇护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压临近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避开因环境温度变幻导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。
TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为规律电路、I/O及数据总线的庇护。
TVS的特性TVS的电路符号和一般的稳压管相同。
其电压-电流特性曲线1所示。
其正向特性与一般二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。
图2是TVS的电流-时光和电压-时光曲线。
在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM升高到击穿电压VBR，而被击穿。
随着击穿电流的浮现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。
其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后复原到初态，这就是TVS抑制可能浮现的浪涌脉冲功率，庇护元器件的过程。
当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10"12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，汲取高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地庇护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的伤害。
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V1
∆V
I2P V2 V0
V
浪涌 一级 二级
地线反弹与对策
VZ VZ + VG VG 设施地 设备参考地
若电流为5kA，地线阻抗为0.5Ω，则反弹电压达到 ，地线阻抗为 Ω 则反弹电压达到2500V ! 若电流为
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20 － 200 Vdc 电源回路中的电流（电压）
Vdc
I0
C
VL
t
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特点： 特点：脉冲串
两种触点击穿导通机理
气 隙 上 的 电 压
击穿
(+)
320V ( 0.08mm 触点 )
浪涌产生的原因
对应EMC实验：浪涌 实验： 对应 实验
正确
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放电管与压敏电阻组合
优点： 优点：
用低通滤 波器消除
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• 没有跟随电流 • 没有漏电流 • 钳位电压低
作用在开关电源上的浪涌
kV 6 4 2 0 kA 3 6kV, 3kA 1.2 × 50 µs 浪涌波形
特点： 特点：频率范围宽
瞬态干扰的频谱
A 0.5A τ 1/πτ πτ 2Aτ τ
时间
1/πtr π
频率
瞬态类型 EFT ESD
tr 5ns 1ns
τ 50ns 30ns 50µs µ
1/πτ πτ 6. 4MHz 10MHz 6.3kHz
1/πtr π 64MHz 320MHz 265kHz
A 4kV 30A 4kV
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浪涌电压 电源上电压
开关电源等效电路
2 1 0
0 20 40
流进电源的电流
60
80
100 µs
浪涌抑制器件的保护作用
kV 6 4 2 0 kA 3 开关电源等效电路 6kV, 3kA 1.2 × 50 µs 浪涌波形 2 1
浪涌电压 抑制后的电压
流进电源的电流 流进抑制器的电流
第七部分 瞬态脉冲干扰的抑制
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瞬态干扰对设备的威胁
静电放电 静电放电
信号端口 电源端口
静电放电
浪涌
电快速脉冲
电快速脉冲
浪涌
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感性负载断开时产生的干扰
VL 对应的EMC实验：EFT 实验： 对应的 实验 t
中国电子科技学术网 低通滤波器：截止频率小于 低通滤波器：截止频率小于1 / πτ
低通滤波器对瞬态干扰的作用
2Aτ τ
输入脉冲频谱
A
2Aτ τ
输出脉冲频谱
f
IL 滤波器特性
+
fCO
f
f
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fCO
Fco > 1 / πτ
VOUT = VP(f) f1 = 2VIN τ / πτ = 2VIN / π 输出脉冲的幅度略有降低 VIN τ
2Aτ τ 0.4V/MHz 1.8µA/MHz µ 0.4V/MHz
1.2µs 浪涌 µ 中国电子科技学术网
消除感性负载干扰
L R RL C L R L
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阻尼电路参数确定
越大， 越大，开关闭合 时限流作用越好
折衷
R:
V / Ia < R < RL
0.01
0.1
1/2√π √π
τ fCO
瞬态干扰抑制器件
压敏电阻
钳位不紧
浪涌电压
瞬态抑制二极管
电流容量不大
1000 500 220
气体放电管
有跟随电流
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气体放电管的跟随电流
• 寄生电容小 • 电流容量大 跟随电流 不可用在直流的场合！ 不可用在直流的场合！
静电放电现象
＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋
I
放电电流 I t
1ns
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100ns
ESD对电路工作影响的机理
电流找阻抗最小路径 静电放电产生的电磁场
不良搭接
孔缝
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ESD产生的电磁场
电场 kV/m 4 3 2 1 10 cm 20 cm 50 cm 5
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过零开关消除干扰
VD
C
电感电 流取样
继电器 +
电压比较器
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瞬态干扰抑制原理
正温度系数电阻
分压法： 分压法：
电 阻 电 感 电 容 负温度系数电阻 压敏电阻） （压敏电阻）
分流法： 分流法：
瞬态抑制二极管 气体放电管
∫
0
V 2OUT dt
(2VINτ)2 fco = V 2OUT / π fco
fco
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V / V OUT = 2 √π fco τ
低通滤波器对瞬态干扰的抑制
VOUT / VIN
-40 -30 -20 -10 0 0.001
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ESD ESD
V ESD
ESD 屏蔽层
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V
ESD常见问题与改进
I2 ESD2 ESD1
I1
二次放电
铁氧体磁珠 ESD2 ESD1
I1
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电缆上的ESD防护
电缆/机箱搭接
VN
错误
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越小， 越小，开关断开 时反充电压越小
C:
由于没有弧光， 中的能量全部进入 中的能量全部进入C， 由于没有弧光，L中的能量全部进入 ，VC = I (L/C)1/2 为了防止发生辉光， 为了防止发生辉光，VC < 300V C > ( I / 300 ) 2 L 为了防止发生弧光，电容充电速率要小于 为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/µs， µ， C > 10- 6 I
VOUT
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fco
Fco < 1 / πτ
Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量： 定律：时域中的能量等于频域中的能量： ∝ ∝ τout V2(f)df = V2(t)dt 0 0 = 1 / πfco τout fco
∫
∫
∫
0
(2VINτ)2df =
一般小于75kA 一般小于 最大可达300kA 最大可达 导体周围产 生强磁场
特点： 特点：能量大
I
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静电放电现象
对应EMC实验：ESD 实验： 对应 实验
＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋ ＋
I
放电电流 I
t
1ns 100ns
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磁场 A/m 15 10 5
10
15
时间 ns
静电试验的方法
静电放电试验 Ipeak 直接放电试验 感 应 90%
I1
非接触 放电 接触 放电 在附近放电 产生感应场
I2
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tr
30
60
t(ns)
ESD常见问题与改进
大部分电流 流进了电源
0
0 20 40 60 80 100 µs
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TVS增容问题
1MΩ
R 不行
R 可以
1MΩ
最好
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多级浪涌抑制电路
Z V1、V2 = 额定工作电压 I2 = 第二级额定峰值电流 V2 ≥ V0 + 电压偏差2 V1 ≥ V2 + 电压偏差1+电压偏差2 ∆V =V1MAX - V2MIN Z ≥ ∆V / I2P V1 V2 V0MAX