电磁干扰及电磁相容导论课件
合集下载
第4讲-电磁干扰隔离及抑制技术ppt课件
直流稳压电源负载端的保护电路
交流电源保护电路
氧化锌压敏电阻作为核心限压器件 配以由电阻和电容构成对高频干扰具有抑制作用的滤 波电路 能有效地防护差模方式和共模方式的侵入波
交流电源保护电路
第一级为泄流电路，所选限压元件通流容量大 第二级为限压电路，所选限压元件的非线性特性好， 残压水平低 在一、二级间须串入合适的元件实现两级电路的配合
电涌保护器件
气体放电管（放电间隙、火花间隙） 氧化锌压敏电阻（MOV） 齐纳TVS二极管（雪崩、齐纳二极管） TVS晶闸管 （固体放电管）
气体放电管
密封于放电介质中放电间隙 放电管的基本工作原理是气体放电
பைடு நூலகம்
气体放电管
主要电气参数 直流击穿电压
在放电管极间施加缓慢上升的致使放电管击穿时刻 的直流电压，亦称“直流点火电压”
电磁干扰滤波技术
滤波和屏蔽对于一个设备而言相当于自行车的两个轮 子，只有同时存在，才能起作用 电源线滤波器: 消除传导干扰，限制辐射干扰发射 信号线滤波器：主要消除辐射干扰，同时消除传导干扰 根据所要求的插入损耗和滤波器两端电路的阻抗确定滤 波器的电路结构 EMI滤波器与传统滤波器的区别，一个是与滤波器连接的 电路的阻抗不定，另一个是干扰滤波器要工作在很宽的 频率范围内 吸收滤波器和反射滤波器
电容 在一定频率下（1MHz）下测得的极间电容值
气体放电管
特点 通流容量大 极间电容小 关断时的极间阻抗大 价格低廉.响应速度慢.一般为10-6 s 放电管开始放电时di/dt很大，可达1011 A/s 放电后很难关断 使用中存在老化现象，寿命有限
使用场合 初级保护，高频信号
氧化锌压敏电阻
工作原理 氧化锌压敏电阻是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化 物半导体非线性电阻
电磁干扰和抗干扰措施64页PPT
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
Hale Waihona Puke xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
电磁干扰和抗干扰措施
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
Hale Waihona Puke xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
电磁干扰和抗干扰措施
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
电磁兼容原理及应用 教学课件 ppt 作者 熊蕊 第2章 电磁干扰种类
30 ～ 1800
100 ～ 200
100～300
100以上
140～7000
150～500
190～2500
250～3000
300～2500
300～3000
380～7800
500～1500
680～1000
100～2500
电磁兼容原理及应用
自然电磁干扰Ⅱ——雷电
直击雷
感应雷
球形雷
电磁兼容原理及应用
自然电磁干扰Ⅱ——雷电
电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电 源浪涌。
信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。 它们将使传输中的数据产生误码，传输速度降低，等。
电磁兼容原理及应用
自然电磁干扰Ⅱ——雷电
球形雷
球形雷则多见于山区。这里对其电磁兼容 方面影响不予讨论。
18000
1500
电磁兼容原理及应用
表2-2静电对部分电子器件的击穿电压
器件类型 VMOS MOSFET 砷化镓FET EPROM JFET SAW(声表面波滤波器) 运算放大器 CMOS 肖特基二极管 SMD薄膜电阻器 双极型晶体管 射极耦合逻辑电路 晶闸管 肖特基TTL
EOD/ESD的最小敏感度（以静电电压V表示）
雷电
电力传输 线
人为电磁干扰：
无线电发射设备 工业、科学、医疗设备 电力设备 汽车、内燃机点火系统 电网干扰 高速数字电子设备
雷达和电 视台
传导噪声 交流供电电路
点火 电机
移动 电台
5 电磁兼容原理及应用
自然电磁干扰Ⅰ——静电
静电的形成
m× +
—
电磁环境与电磁干扰 (2)优秀PPT
电晕放电以电晕为特点的一种放电，当某气体 中的两个电极中有一个的形状导致其表面的电场 明显大于两个电极之间电场的时候所发生放电现 象。
静电放电类型
电晕放电（corona discharge)
❖ 电晕放电是发生在极不均匀的电场中，空气被 局部电离的一种放电形式。这种放电有时被称 为尖端放电。
❖ 形成电晕放电的最基本标志并不是出现电晕， 而是放电电流由饱和电流10-14 A突然增加到106A左右。
人体模型（HBM）
MIL-STD-883E GBJ128A-97 GBJ548A-96
人体模型（HBM）
短路电流波形 MIL-STD-883E
GBJ128A-97 GBJ548A-96
标准：IEC61340-3-1
Methods for simulation of electrostatic effect Human body model (HBM) Component testing
静电放电类型
沿面放电 当绝缘板一侧紧贴有接地金属板时，就可能出
现这种高的表面电荷密度。另外，当电介质板被高 度极化时也可能出现这种情形。若金属导体靠近带 电绝缘体表面时，外部电场得到增强，也可引发刷 形放电。刷形放电导致绝缘板上某一小部分的电荷 被中和，与此同时它周围部分高密度的表面电荷便 在此处形成很强的径向电场，这一电场会导致进一 步的击穿，这样放电沿着整个绝缘板的表面传播开 来，直到所有的电荷全部被中和。
❖ 产生刷形放电时形成的放电通道在导体一端集中 在某一点上，而在绝缘体一端有较多分叉，分布 在一定空间范围内。根据其放电通道的形状，这 种放电被称为刷形放电。
❖ 当绝缘体相对于导体的电位的极性不同时，其形 成的刷形放电所释放的能量和在绝缘体上产生的 放电区域及形状是不一样的。
静电放电类型
电晕放电（corona discharge)
❖ 电晕放电是发生在极不均匀的电场中，空气被 局部电离的一种放电形式。这种放电有时被称 为尖端放电。
❖ 形成电晕放电的最基本标志并不是出现电晕， 而是放电电流由饱和电流10-14 A突然增加到106A左右。
人体模型（HBM）
MIL-STD-883E GBJ128A-97 GBJ548A-96
人体模型（HBM）
短路电流波形 MIL-STD-883E
GBJ128A-97 GBJ548A-96
标准：IEC61340-3-1
Methods for simulation of electrostatic effect Human body model (HBM) Component testing
静电放电类型
沿面放电 当绝缘板一侧紧贴有接地金属板时，就可能出
现这种高的表面电荷密度。另外，当电介质板被高 度极化时也可能出现这种情形。若金属导体靠近带 电绝缘体表面时，外部电场得到增强，也可引发刷 形放电。刷形放电导致绝缘板上某一小部分的电荷 被中和，与此同时它周围部分高密度的表面电荷便 在此处形成很强的径向电场，这一电场会导致进一 步的击穿，这样放电沿着整个绝缘板的表面传播开 来，直到所有的电荷全部被中和。
❖ 产生刷形放电时形成的放电通道在导体一端集中 在某一点上，而在绝缘体一端有较多分叉，分布 在一定空间范围内。根据其放电通道的形状，这 种放电被称为刷形放电。
❖ 当绝缘体相对于导体的电位的极性不同时，其形 成的刷形放电所释放的能量和在绝缘体上产生的 放电区域及形状是不一样的。
电磁干扰PPT课件
2
信噪比（S/N）的计算举例
在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声 音的平均电压为50mV， 50Hz干扰“嗡嗡”声的电 压为0.5mV，求信噪比。
解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB
13.11.2020
3
噪声源及干扰源
一、机械干扰
机械干扰是指机械振动 或冲击使电子检测装置中的元 件发生振动，改变了系统的电 气参数，造成可逆或不可逆的 影响。对机械干扰，可选用专 Байду номын сангаас减振弹簧-橡胶垫脚或吸振 橡胶海绵垫来降低系统的谐振 频率，吸收振动的能量， 从 而减小系统的振幅。
13.11.2020
13
二、电磁干扰的来源
电磁干扰源分为两大类：自然界干扰源和人为干扰源， 后者是检测系统的主要干扰源。
1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、 太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。
2.人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干 扰源。
13.11.2020
14
自然界干扰源和人为干扰源
13.11.2020
电吹风机产 生的电磁波干扰 以两种途径到达 电视机：一是通 过共用的电源插 座，二是以空间 电磁场传输的方 式由电视机的天 线接收。应设法 切断这些干扰途
径。
17
路和场的干扰
路的干扰必须在干扰源和被干扰对象之 间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到 达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引 入的干扰 ；场的干扰不需要沿着电路传输， 而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源 线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如 电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合 干扰。
13.11.2020
10
散热实例
第2,3章 电磁干扰源及耦合分析 ppt课件
源
电视
微波炉
频谱
30MHz～3GHz
300MHz～3GHz
10KHz～400KHz
荧光灯
0.1MHz～3MHz
10KHz～10GHz
广播
150KHz～100MHz
0.1MHz～10MHz 无线电定位 1GHz～100GHz
100KHz～30MHz 空间导航卫星 1GHz～300GHz
100KHz～300MHz 工、科、医用 30MHz～300MHz 高频设备
如调幅（AM）、调频（FM）、基本电源输出及谐波等。
• 宽带干扰:是指能量频谱相当宽，频谱覆盖2个以上的10倍频程,带宽 为几十兆赫兹至几百兆赫兹，甚至更宽。
一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成
第2、3章 电磁干扰分析
脉冲周期 脉冲幅度
时间
脉冲频谱包络
脉冲宽度
载波频率
频率
（a）时域表示
（b）频域表示
U1：原对地电压
U2：原信号电压 UC：由地回路引起的共模干扰电压 Ud：由线间回路受干扰引起的差模干扰电压
~ U2 ~ U1
#1 #2
通常线路上两种干扰分量同时存在。干扰在线路上经过长距离传输后， 差模分量衰减要比共模分量大，且共模分量传输时会向周围空间辐射，差模 分量不会辐射。因此，大部分电源干扰均由共模分量引起。
在不同的频率下，传输线路呈现不同的特性，应采用不同的电路模型 和分析方法。
• 传输线路的等效电路模型 根据工作频率与线长 l 的关系划分为：
• 低频传输线路模型 • 高频传输线路模型
第2、3章 电磁干扰分析
低频传输线路模型—— 集总参数电路模型
低频电路条件
模拟电路：l
《电磁兼容和测试技术》课件2-电磁兼容基础知识
4.电磁骚扰源分类及特性
雷电 NEMP
脉冲电路
无线通信
ESD
直流电机、变频调速器 感性负载通断
4.电磁骚扰源分类及特性
大气干扰
雷电干扰
宇宙干扰
自然 干扰源
热噪声 电气化铁路
无线电广播
电磁 干扰源
无线通信
功能性
人为 干扰源
非功能性
电视 雷达 导航
办公设备
输电线
点火系统
家用电器
工业、 医疗设备
4.电磁骚扰源分类及特性
电磁兼容性控制技术
传输通道抑制 空间分离 时间分隔 频谱管理 电气隔离 其他技术
6 电磁兼容的工程方法
电磁兼容性预测分析
电磁兼容性预测分析是采用计算机数字仿真技术，将各种 电磁干扰特性、传输特性和敏感度特性用数学模型描述，并编制 成程序对潜在的电磁干扰进行计算。
• 数学模型
干扰源模型、传输损耗模型、接受器模型
• 系统法
从电子设备或系统设计开始就进行电磁兼容性设计的方法。它在设备或 系统设计的全过程中贯彻始终，全面综合电磁耦合因素，不断进行电磁兼容 性分析、预测，对各阶段设计进行评估，提出修改措施。
6 电磁兼容的工程方法 EMC措施与费效比
6 电磁兼容的工程方法
为了实现系统内外的电磁兼容，需要技术上和组织上两方面采取措施。
Ea , Ha ；Eb , Hb
S
Va
V
J
a
,
J
m a
Sa
Va
J
b
,
J
m b
Sb
2. 传导耦合的基本原理
传导耦合按其耦合方式可以划分为三种基本方式： ①电路性耦合 ②电容性耦合 ③电感性耦合 实际工程中，这三种耦合方式同时存在、互相联系。
电磁干扰与防制措施.ppt
12
以輻射方式的電磁波也可分為高阻抗的電場干擾源和低阻抗的磁場干擾源。 電磁干擾對受擾裝置所造成的影響程度是須視干擾源的強度、傳播媒介、距離、耦100 合路 徑和受干擾裝置對電磁干擾的忍受能力而定。 電磁干擾源與受擾裝置之間的耦合路徑是多變且複雜的,但可以簡化成三種基本元件 : 天 線、機殼、接線,彼此之間又可以有九種交叉組合。
反射干擾
信號本身的反射波導 致之干擾
延遲信號干擾：空間或傳送線之反射 波形成之干擾。
不匹配干擾：傳送線路上之阻抗不匹 配產生之雜訊。
電漿
放電電漿內之離子或 電子的固有震盪
核爆雜訊、太陽雜訊等。
優質．創新．誠信．感恩
電磁干擾(EMI)防制措施
4.EMI預防之方法
電纜線EMI防制工作重點
A.濾波器 – 濾除AC/DC線上高頻雜訊。
大部分的『電磁相容』國際軍規標準,都是源自於美國國防部的法規而來,其中最主要的
文件是 MIL-461 和 462B。
優質．創新．誠信．感恩
電磁干擾(EMI)特性說明
2.電磁干擾（EMI）的基本觀念
電磁干擾會發生作用,有三個「要素」必須同時存在,這包括一個電磁的輻射源或是傳導 源 ,和一個傳輸媒介 ,以及一個或以上的受干擾電子裝置。 EMI的傳輸媒介有兩種,一種為以電流的型式經由電源線和 I/O 排線或者電纜傳導出去,另 一種是已輻射電磁波的形式經由空氣輻射出去。 以傳導方式的電流又可分為共模傳導電流(common mode conducted current)和差模傳導電 流(differential mode conducted current)兩種。
良好的隔離效果等,價格會隨要求的穩定度而定.
12
目前使用自製的連接器
以輻射方式的電磁波也可分為高阻抗的電場干擾源和低阻抗的磁場干擾源。 電磁干擾對受擾裝置所造成的影響程度是須視干擾源的強度、傳播媒介、距離、耦100 合路 徑和受干擾裝置對電磁干擾的忍受能力而定。 電磁干擾源與受擾裝置之間的耦合路徑是多變且複雜的,但可以簡化成三種基本元件 : 天 線、機殼、接線,彼此之間又可以有九種交叉組合。
反射干擾
信號本身的反射波導 致之干擾
延遲信號干擾：空間或傳送線之反射 波形成之干擾。
不匹配干擾：傳送線路上之阻抗不匹 配產生之雜訊。
電漿
放電電漿內之離子或 電子的固有震盪
核爆雜訊、太陽雜訊等。
優質．創新．誠信．感恩
電磁干擾(EMI)防制措施
4.EMI預防之方法
電纜線EMI防制工作重點
A.濾波器 – 濾除AC/DC線上高頻雜訊。
大部分的『電磁相容』國際軍規標準,都是源自於美國國防部的法規而來,其中最主要的
文件是 MIL-461 和 462B。
優質．創新．誠信．感恩
電磁干擾(EMI)特性說明
2.電磁干擾（EMI）的基本觀念
電磁干擾會發生作用,有三個「要素」必須同時存在,這包括一個電磁的輻射源或是傳導 源 ,和一個傳輸媒介 ,以及一個或以上的受干擾電子裝置。 EMI的傳輸媒介有兩種,一種為以電流的型式經由電源線和 I/O 排線或者電纜傳導出去,另 一種是已輻射電磁波的形式經由空氣輻射出去。 以傳導方式的電流又可分為共模傳導電流(common mode conducted current)和差模傳導電 流(differential mode conducted current)兩種。
良好的隔離效果等,價格會隨要求的穩定度而定.
12
目前使用自製的連接器
电磁干扰和抗干扰措施PPT课件
• 来自空间的辐射干扰：滤波，屏蔽（信号传输线必须 屏蔽），双线平衡技术（双绞线）。如双绞线外加屏 蔽层，效果更好。
• 尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换
2021/4/17
42
3、针对接地干扰的抗干扰措施
1).地线的种类
保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着
眼于安全。这种地线也称为“保安地线” 。它的接地电 阻值必须小于规定的数值。
2021/4/17
防静电手腕带
46
2021/4/17
接地
防静电手腕带的使 用
47
2.信号地线
• 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线” 多是指电信号的基准电位，也称为“公共参考端”， 它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也 可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为 信号地线。
2021/4/17
2
电吹风机干扰电视机的演示
电吹风机产生的电磁波干扰以两种 途径到达电视机：一是通过共用的电源插 座，二是以空间电磁场传输的方式由电视
机的天线接收。应设法切断这些干扰途径。
2021/4/17
3
干扰途径
传导型（通过路的干扰）：
供电干扰（电源干扰）：来自电源本身或由于电源异 常抖动引起的干扰
继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。
晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。
2021/4/17
23
光电耦合技术
光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器）或光耦，它 可较大地提高系统的抗共模干扰能力。
光耦合器是一种电→光→电耦合器件，它的输入量是 电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘 的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达1010、耐压超过 1kV。光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管， 而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可 以是光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。
• 尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换
2021/4/17
42
3、针对接地干扰的抗干扰措施
1).地线的种类
保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着
眼于安全。这种地线也称为“保安地线” 。它的接地电 阻值必须小于规定的数值。
2021/4/17
防静电手腕带
46
2021/4/17
接地
防静电手腕带的使 用
47
2.信号地线
• 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线” 多是指电信号的基准电位，也称为“公共参考端”， 它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也 可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为 信号地线。
2021/4/17
2
电吹风机干扰电视机的演示
电吹风机产生的电磁波干扰以两种 途径到达电视机：一是通过共用的电源插 座，二是以空间电磁场传输的方式由电视
机的天线接收。应设法切断这些干扰途径。
2021/4/17
3
干扰途径
传导型（通过路的干扰）：
供电干扰（电源干扰）：来自电源本身或由于电源异 常抖动引起的干扰
继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。
晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。
2021/4/17
23
光电耦合技术
光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器）或光耦，它 可较大地提高系统的抗共模干扰能力。
光耦合器是一种电→光→电耦合器件，它的输入量是 电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘 的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达1010、耐压超过 1kV。光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管， 而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可 以是光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。
第2章 电磁干扰基本理论
2
θ ϕ
Il sin θ j 1 kr + ( kr ) 2 e 4π
− jkr
r
2 Ilk 3 cos θ 1 1 = − e ( kr ) 2 3 4 πωε ( kr )
− jkr
Eθ E
ϕ
Ilk 3 sin θ j 1 1 e = + − kr 2 3 4 πωε ( kr ) ( kr ) = 0
电磁干扰源 人为干扰
无意发射干扰 输 电 汽 开 家 电 气 车 关 用 线 化 点 系 、 铁 火 统 办 路 系 公 统 用 电 器 静 电 放 电
自然干扰
大 气 干 扰 雷 电 干 扰 宇 宙 干 扰 热 噪 声
工 业 、 科 学 、 医 疗 设 备
有意发射干扰 广 播 电 视 通 讯 雷 达 导 航
1 在电基本振子电磁场的表达式中起主要作用的是含 kr
1 1 1 >> 2 >> 3 kr (kr) (kr)
的低 − jkr 次幂项，而高次项可以略去， 必须考虑， 次幂项，而高次项可以略去，同时相位因子 e 必须考虑， 基于此，电基本振子远区的电磁场表达式可简化为: 基于此，电基本振子远区的电磁场表达式可简化为
1 1 1 Eθ * * S = Eθ × Hϕ = er Eθ ⋅ Hϕ = er 2 2 2 η
可见，远区场的电场分量和磁场分量相互垂直且都与传播方 可见， 向垂直，因此电基本振子的远区场是横电磁波(TEM波）。 向垂直，因此电基本振子的远区场是横电磁波 波 （b）场的相位。无论电场分量还是磁场分量，其空间相位 ）场的相位。无论电场分量还是磁场分量， −jkr 其空间相位随离源点的距离r的增大而滞 因子中都有 e ，其空间相位随离源点的距离 的增大而滞 等相位面是r为常数的球面 为常数的球面， 后，等相位面是 为常数的球面，所以远区辐射场是球面 波。 θ / H =η 是一个常数，等于媒质的波阻抗， E ϕ 是一个常数，等于媒质的波阻抗， 真空中的值为377Ω 。 µ ，真空中的值为
θ ϕ
Il sin θ j 1 kr + ( kr ) 2 e 4π
− jkr
r
2 Ilk 3 cos θ 1 1 = − e ( kr ) 2 3 4 πωε ( kr )
− jkr
Eθ E
ϕ
Ilk 3 sin θ j 1 1 e = + − kr 2 3 4 πωε ( kr ) ( kr ) = 0
电磁干扰源 人为干扰
无意发射干扰 输 电 汽 开 家 电 气 车 关 用 线 化 点 系 、 铁 火 统 办 路 系 公 统 用 电 器 静 电 放 电
自然干扰
大 气 干 扰 雷 电 干 扰 宇 宙 干 扰 热 噪 声
工 业 、 科 学 、 医 疗 设 备
有意发射干扰 广 播 电 视 通 讯 雷 达 导 航
1 在电基本振子电磁场的表达式中起主要作用的是含 kr
1 1 1 >> 2 >> 3 kr (kr) (kr)
的低 − jkr 次幂项，而高次项可以略去， 必须考虑， 次幂项，而高次项可以略去，同时相位因子 e 必须考虑， 基于此，电基本振子远区的电磁场表达式可简化为: 基于此，电基本振子远区的电磁场表达式可简化为
1 1 1 Eθ * * S = Eθ × Hϕ = er Eθ ⋅ Hϕ = er 2 2 2 η
可见，远区场的电场分量和磁场分量相互垂直且都与传播方 可见， 向垂直，因此电基本振子的远区场是横电磁波(TEM波）。 向垂直，因此电基本振子的远区场是横电磁波 波 （b）场的相位。无论电场分量还是磁场分量，其空间相位 ）场的相位。无论电场分量还是磁场分量， −jkr 其空间相位随离源点的距离r的增大而滞 因子中都有 e ，其空间相位随离源点的距离 的增大而滞 等相位面是r为常数的球面 为常数的球面， 后，等相位面是 为常数的球面，所以远区辐射场是球面 波。 θ / H =η 是一个常数，等于媒质的波阻抗， E ϕ 是一个常数，等于媒质的波阻抗， 真空中的值为377Ω 。 µ ，真空中的值为
电磁兼容课件 电磁干扰耦合与传输理论
因
环
频设备，轻轨和干线电气化铁道等。
素
境
因 ③ 工业、科学、医疗、商业领域应用的有电磁辐射的各
素
种设备或系统。
④ 以电火花点燃内燃机为动力的交通工具和机器设备。
⑤ 各种家用电器、现代化办公设备、电动工具等。
⑥ 用于军事目的的强电磁脉冲源： 核电磁脉冲及非核电
磁脉冲源如电磁脉冲武器、高功率微波弹和各种电子
EMC-2
雷电放电的三个阶段：先导阶段，主放电阶段，余解放电阶段
雷电日——在一年中，能听到一声（或以上）雷声的总天EM数C-2
雷电流的特性
EMC-2
雷电放电速度很快，雷电流的幅值很大，陡度很高，且其
电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电阻有关。
直雷电的危害
直击雷—雷直接击在建筑物和
设备上而发生的机械效应和热效应。
EMC-2
一般定义
Zw
E H
同传播方向上，相互垂直电场和磁场之比
E
r
电偶极源
Zw,E11 Z0 kr2 11kr6 Z W
r H
S
磁偶极源
Zw,M1kr2Z 012k1r 11kr6
ZW
远场
kr ?
1
Zw
Z0
0 120 0
近场 kr = 1
ZEw
j
1.81010 fr
,
ZHwj7.9106fr
远区场和近区场的波阻抗 EMC-2
电磁波特点
场量只能与 r 成反比
r BA,
E rj1H r
电偶极电磁场表达式
EMC-2
I0 I0
q
q
l
pr
r ql
电偶极子－电流元
透彻分析电磁干扰诊断及电磁兼容课程课件
由于屏蔽体的不完整性，设备内部的骚扰源仍会对外产生
电磁辐射。可用电磁探头沿着机箱、屏蔽体的缝隙及开孔部
位，查找其最大的电磁泄漏。
•透彻分析电磁干扰诊断及电磁兼容课程
•4
4．用光纤探头检查机壳对外部辐射的屏蔽作用
为测量机壳对外部辐射的屏蔽作用或设备内的电磁辐 射，将电磁探头置于机壳内，采用光纤传输信号，可避 免金属引线对测试结果的影响。
对电磁发射超标、抗扰度试验不过关，因已知产生的 电磁骚扰或外施的电磁骚扰的信息，只需要有针对性地 对其他两个要素进行分析，处理起来相对容易一些。
•透彻分析电磁干扰诊断及电磁兼容课程
•1
对于产品工作时出现的故障，如果是自身的骚扰影响 其正常工作，其骚扰源可跟据产品的基本信息进行分析， 这类故障一般可在实验室中重复，比较容易处理；如果 是由于现场工作环境中出现的骚扰引起电磁不兼容问题， 因现场情况往往非常复杂，且有些故障可能很难重复 （如偶然事件），处理起来则比较难。
如果电磁骚扰不是由电源线引入的，则检查是否由于外部 电磁辐射产生，检查设备外壳的屏蔽、接地措施是否合理， 信号线的屏蔽、滤波措施是否有效等。
如果电磁骚扰是内部电路产生的，则检查内部可能的骚扰 源及耦合途径。检查元器件选择及布局、导线敷设是否合理， 检查内部电路、元器件、信号线有无屏蔽及屏蔽是否起作用 等，把注意力集中在可能产生电磁骚扰的元器件或电路上。
•透彻分析电磁干扰诊断及电磁兼容课程
•9
8.5 工作现场的电磁兼容问题
在工作现场出现电磁兼容故障时，一般要先确定故障部位， 并分析其产生的原因，然后采取具体措施解决它。
要着重检查设备情况和现场情况。检查故障设备的防护情 况，是否有电源线滤波器、差模还是共模滤波、安装是否正 确，接地系统是否存在地回路，信号线是否采取了屏蔽措施、 屏蔽接地是否适当，对于较长的电源线和外部信号线是否有 防护措施；检查现场的干扰情况，附近是否有射频发射设备， 有无空调、电焊机、交流调速电动机、感应加热等设备，在 同一电源上是否有大负荷用户等。
电磁干扰及电磁相容导论ppt
4. 劣化的定義 設備或系統之操作性能因電磁干擾而產生不期望的改變。劣化 不表示故障或完全之毀壞。
编辑ppt 18
EMI 及 EMS 之定義
從散熱孔跑出
EMI
從電源線跑出
從未作電磁防護 的機殼跑出
從儀表板跑出
從輸入/輸出信 號線跑出
從散熱孔跑入
EMS
從電源線跑入
從儀表板跑入
從未作電磁防護 的機殼跑入
编辑ppt 24
非游離性電磁輻射之標幟符號
使用射頻能量(RF energy)作診斷或治療的 設備系統 , 應標示非游離性電磁輻射之標幟符 號(IEC 878 03-04 符號)
编辑ppt 25
IEC電磁相容相關標準
• 歐體(EN)規範 • EN61000-3-2 • EN61000-3-3 • EN61000-4-2 • EN61000-4-3 • EN61000-4-4 • EN61000-4-5 • EN61000-4-6 • EN61000-4-8 • EN61000-4-9 • EN61000-4-10 • EN61000-4-11
2.基本上，在一大的頻率(10 KHz～10 MHz，頻率集膚效應較小)範圍， 其屏蔽效果與頻率無關，約為固定值；同時也與屏蔽材料距離平面輻 射電磁場源的大小無關
编辑ppt 15
電磁相容
编辑ppt 16
電磁相容工作環境
编辑ppt 17
電磁相容相關名詞釋義
1. 電磁相容(ElectroMagnetic Compatibility, EMC)的定義 某一設備或系統，或很多設備同時運作時，在電磁環境中滿足 其操作性能而不致產生難以承受環境中電磁干擾的能力。
编辑ppt 5
輻射近場與遠場
编辑ppt 18
EMI 及 EMS 之定義
從散熱孔跑出
EMI
從電源線跑出
從未作電磁防護 的機殼跑出
從儀表板跑出
從輸入/輸出信 號線跑出
從散熱孔跑入
EMS
從電源線跑入
從儀表板跑入
從未作電磁防護 的機殼跑入
编辑ppt 24
非游離性電磁輻射之標幟符號
使用射頻能量(RF energy)作診斷或治療的 設備系統 , 應標示非游離性電磁輻射之標幟符 號(IEC 878 03-04 符號)
编辑ppt 25
IEC電磁相容相關標準
• 歐體(EN)規範 • EN61000-3-2 • EN61000-3-3 • EN61000-4-2 • EN61000-4-3 • EN61000-4-4 • EN61000-4-5 • EN61000-4-6 • EN61000-4-8 • EN61000-4-9 • EN61000-4-10 • EN61000-4-11
2.基本上，在一大的頻率(10 KHz～10 MHz，頻率集膚效應較小)範圍， 其屏蔽效果與頻率無關，約為固定值；同時也與屏蔽材料距離平面輻 射電磁場源的大小無關
编辑ppt 15
電磁相容
编辑ppt 16
電磁相容工作環境
编辑ppt 17
電磁相容相關名詞釋義
1. 電磁相容(ElectroMagnetic Compatibility, EMC)的定義 某一設備或系統，或很多設備同時運作時，在電磁環境中滿足 其操作性能而不致產生難以承受環境中電磁干擾的能力。
编辑ppt 5
輻射近場與遠場
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
檯燈插上電源開關是on,此時流 動的電流產生磁場。 2.量測單位:高斯(G,gauss) 或 特斯拉(T,tesla)
1 milligauss(mG)
=0.1 microtesla(µT) milli(m) :千分之一 micro(µ) :百萬分之一 3.不易借由其它物體防護消除 4.磁場強度隨著離電源距離的增 加而降低
15
電磁相容
16
電磁相容工作環境
17
電磁相容相關名詞釋義
1. 電磁相容(ElectroMagnetic Compatibility, EMC)的定義 某一設備或系統，或很多設備同時運作時，在電磁環境中滿足 其操作性能而不致產生難以承受環境中電磁干擾的能力。
2. 電磁干擾((ElectroMagnetic Interference, EMI)的定義 某一設備或系統在操作過程中，出現不利於其他電子設備或系 統運作功能的訊號，而此訊號是不想要的且是無意義的。
3
電磁波頻譜
4
電場與磁場
電場 E
磁場H
1.由電壓造成
檯燈插上電源但開關是off, 此時由電壓產生電場。 2.量測單位:伏特/米(V/m) 或 仟伏/米(kV/m) 1 kV=1000 V 3.很容易防護只要外接物體即 可消除(如樹木或建築物) 4.電場強度隨著離電源距離的 增加而降低
.1 由電流流動所造成
5
輻射近場與遠場
6
輻射天線之空間輻射電磁場 強度估算公式
E = √30 GP / r H=E/377 B=μ0H
P :為天線輸出功率， 單位為 W r :為量測點與輻射天線間之距離，單位為 m G : 為輻射天線增益(Gain)；偶極性天線，其值約為 1.5〜1.6 B : 為磁通密度，單位為 特斯拉(Tesla), 1 Tesla=10,000 高斯(Guass,G ) μ0 :為空氣磁化係數，其值為4π * 10-7 H/m
7
空間射頻輻射電磁場 功率密度估算公式
1.已知空間射頻輻射電場強度 E (V/m)者
功率密度 Pd= E2/377 W/m2，與電場強度平方成正比
2.已知空間射頻輻射磁場強度 H (A/m)或 磁通密度 B (Tesla)者
功率密度 Pd= 377*H2 =377*(B/μ0)2 W/m2，與磁場 強度或磁通密度平方成正比
帶有電流之雙長導線，且各導線電流大小相同但方向相反， 如一般設備之電源線 I d I r
兩導線距離 d 公尺，若 r »d，每一導線所產生之磁場方向相反 而抵消，則距離導線 r 公尺之磁通密度(B)= μ0Id/(2πr2) Tesla ，與距離平方成反比
若導線電流為 1 安培，兩導線相距 2 公分
8
導線電流產生周圍磁通密度 之估算公式(1)
帶有電流之磁通密度(B)= μ0I/(2πr) Tesla，與距離成反比
若導線電流為 1 安培
則距離導線 10 公分之磁通密度為 20 毫高斯(mG) 距離導線 1 公尺之磁通密度為 2 毫高斯(mG)
.
9
導線電流產生周圍磁通密度 之估算公式(2)
14
高頻遠場平面輻射電磁場 (Plane EM Field)屏蔽
1.在玻璃上被覆10-8 m 厚度之導電金屬薄膜(可使光線透過，但對微波 具有屏蔽效果)，或在塑膠上被覆10-6 m 厚度之導電金屬薄膜，或使 用厚度10-3 m之導電金屬薄板，或金屬網，應可相當容易地達到特定 需求之屏蔽效果
2.基本上，在一大的頻率(10 KHz～10 MHz，頻率集膚效應較小)範圍， 其屏蔽效果與頻率無關，約為固定值；同時也與屏蔽材料距離平面輻 射電磁場源的大小無關
11
靜磁場屏蔽
a. 使用磁性材料(如鐵、鈷、鎳等)屏蔽，將磁場分流或集中在磁性材料 中，降低空間磁場強度，達到屏蔽效果
b. 磁性材料厚度或相對磁化係數(μr)愈大，屏蔽效果愈大 c. 磁性材料厚度相同，半徑愈大，則屏蔽效果愈小 d. 避免發生磁飽和(Saturation)效應，使μr 變小，降低屏蔽效果 e. 將許多小厚度磁性材料伏窩式(Nesting)組成較大厚度磁性材料，其屏
蔽具有相乘效果而非僅相加效果 f. 非磁性導體(如銅、鋁等，即μr˜1)，並無屏蔽效果
12
低頻磁場(或準靜磁場)屏蔽
• .仍以磁性材料為主要屏蔽材料 • .使用非磁性導體作為屏蔽材料，會在導體表面感應電
流而形成反向磁場，抵消原先磁場一部份；此反向磁 場大小會隨頻率增加而增加，增強屏蔽效果。同時若 此屏蔽材料距離低頻磁場源愈遠，屏蔽效果愈大 • .基本上，低頻率之低波阻抗(Low Wave Impedance)磁 場很難使用屏蔽材料來達到屏蔽效果
則距離導線 10 公分之磁通密度為 4.0 毫高斯(mG) 距離導線 1 公尺之磁通密度為 0.04 毫高斯(mG)
10
電磁場屏蔽策略
• 靜磁場屏蔽 • 靜電場屏蔽---使用良好導體材料(即導電
係數σ很大)，如銅、鋁等，即可達到幾 乎完全屏蔽效果 • 低頻磁場(或準靜磁場)屏蔽 • 低頻電場(或準靜電場)屏蔽 • 高頻遠場平面輻射電磁場(Plane EM Field) 屏蔽
13
低頻電場(或準靜電場)屏蔽
1 . 使 用 良 好 導 體 材 料 可 得 到 良 好 屏 蔽 效 果 ， 但 此 屏 蔽 效 果 會 隨 頻 率 增 加 而 降 低 。 同 時 若 此 屏 蔽 材 料 距 離 低 頻 電 場 源 愈 遠 ， 屏 蔽 效 果 愈 小
2 .基 本 上 ， 低 頻 率 之 高 波 阻 抗 (H ig hW a v eIm p e d a n c e)電 場 很 容 易 使 用 薄 層 金 屬 導 電 材 料 來 達 到 良 好 屏 蔽 效 果
電磁干擾及電磁相容導論
陳金德 錢嘉宏
0
輻射種類
輻射是能量傳播的一種方式，例如：太陽光、 燈光、熱等都是輻射。廣義的輻射依能量的 不同，可分為非游離輻射與游離輻射.
非 游 離 輻 射 的能量較低，如太陽光、微波及無線電波
游離輻射
的能量較高（ 約大於12.4 KeV ）可將物質游離產生荷電的 正負離子包括粒子輻射（ 如α、β、中子等) 及電磁輻射 (如X-射線、γ-射線 ）。其中α粒子是氦核帶正電、β電子 帶負電；中子、X-射線及γ-射線則不帶電 。
1 milligauss(mG)
=0.1 microtesla(µT) milli(m) :千分之一 micro(µ) :百萬分之一 3.不易借由其它物體防護消除 4.磁場強度隨著離電源距離的增 加而降低
15
電磁相容
16
電磁相容工作環境
17
電磁相容相關名詞釋義
1. 電磁相容(ElectroMagnetic Compatibility, EMC)的定義 某一設備或系統，或很多設備同時運作時，在電磁環境中滿足 其操作性能而不致產生難以承受環境中電磁干擾的能力。
2. 電磁干擾((ElectroMagnetic Interference, EMI)的定義 某一設備或系統在操作過程中，出現不利於其他電子設備或系 統運作功能的訊號，而此訊號是不想要的且是無意義的。
3
電磁波頻譜
4
電場與磁場
電場 E
磁場H
1.由電壓造成
檯燈插上電源但開關是off, 此時由電壓產生電場。 2.量測單位:伏特/米(V/m) 或 仟伏/米(kV/m) 1 kV=1000 V 3.很容易防護只要外接物體即 可消除(如樹木或建築物) 4.電場強度隨著離電源距離的 增加而降低
.1 由電流流動所造成
5
輻射近場與遠場
6
輻射天線之空間輻射電磁場 強度估算公式
E = √30 GP / r H=E/377 B=μ0H
P :為天線輸出功率， 單位為 W r :為量測點與輻射天線間之距離，單位為 m G : 為輻射天線增益(Gain)；偶極性天線，其值約為 1.5〜1.6 B : 為磁通密度，單位為 特斯拉(Tesla), 1 Tesla=10,000 高斯(Guass,G ) μ0 :為空氣磁化係數，其值為4π * 10-7 H/m
7
空間射頻輻射電磁場 功率密度估算公式
1.已知空間射頻輻射電場強度 E (V/m)者
功率密度 Pd= E2/377 W/m2，與電場強度平方成正比
2.已知空間射頻輻射磁場強度 H (A/m)或 磁通密度 B (Tesla)者
功率密度 Pd= 377*H2 =377*(B/μ0)2 W/m2，與磁場 強度或磁通密度平方成正比
帶有電流之雙長導線，且各導線電流大小相同但方向相反， 如一般設備之電源線 I d I r
兩導線距離 d 公尺，若 r »d，每一導線所產生之磁場方向相反 而抵消，則距離導線 r 公尺之磁通密度(B)= μ0Id/(2πr2) Tesla ，與距離平方成反比
若導線電流為 1 安培，兩導線相距 2 公分
8
導線電流產生周圍磁通密度 之估算公式(1)
帶有電流之磁通密度(B)= μ0I/(2πr) Tesla，與距離成反比
若導線電流為 1 安培
則距離導線 10 公分之磁通密度為 20 毫高斯(mG) 距離導線 1 公尺之磁通密度為 2 毫高斯(mG)
.
9
導線電流產生周圍磁通密度 之估算公式(2)
14
高頻遠場平面輻射電磁場 (Plane EM Field)屏蔽
1.在玻璃上被覆10-8 m 厚度之導電金屬薄膜(可使光線透過，但對微波 具有屏蔽效果)，或在塑膠上被覆10-6 m 厚度之導電金屬薄膜，或使 用厚度10-3 m之導電金屬薄板，或金屬網，應可相當容易地達到特定 需求之屏蔽效果
2.基本上，在一大的頻率(10 KHz～10 MHz，頻率集膚效應較小)範圍， 其屏蔽效果與頻率無關，約為固定值；同時也與屏蔽材料距離平面輻 射電磁場源的大小無關
11
靜磁場屏蔽
a. 使用磁性材料(如鐵、鈷、鎳等)屏蔽，將磁場分流或集中在磁性材料 中，降低空間磁場強度，達到屏蔽效果
b. 磁性材料厚度或相對磁化係數(μr)愈大，屏蔽效果愈大 c. 磁性材料厚度相同，半徑愈大，則屏蔽效果愈小 d. 避免發生磁飽和(Saturation)效應，使μr 變小，降低屏蔽效果 e. 將許多小厚度磁性材料伏窩式(Nesting)組成較大厚度磁性材料，其屏
蔽具有相乘效果而非僅相加效果 f. 非磁性導體(如銅、鋁等，即μr˜1)，並無屏蔽效果
12
低頻磁場(或準靜磁場)屏蔽
• .仍以磁性材料為主要屏蔽材料 • .使用非磁性導體作為屏蔽材料，會在導體表面感應電
流而形成反向磁場，抵消原先磁場一部份；此反向磁 場大小會隨頻率增加而增加，增強屏蔽效果。同時若 此屏蔽材料距離低頻磁場源愈遠，屏蔽效果愈大 • .基本上，低頻率之低波阻抗(Low Wave Impedance)磁 場很難使用屏蔽材料來達到屏蔽效果
則距離導線 10 公分之磁通密度為 4.0 毫高斯(mG) 距離導線 1 公尺之磁通密度為 0.04 毫高斯(mG)
10
電磁場屏蔽策略
• 靜磁場屏蔽 • 靜電場屏蔽---使用良好導體材料(即導電
係數σ很大)，如銅、鋁等，即可達到幾 乎完全屏蔽效果 • 低頻磁場(或準靜磁場)屏蔽 • 低頻電場(或準靜電場)屏蔽 • 高頻遠場平面輻射電磁場(Plane EM Field) 屏蔽
13
低頻電場(或準靜電場)屏蔽
1 . 使 用 良 好 導 體 材 料 可 得 到 良 好 屏 蔽 效 果 ， 但 此 屏 蔽 效 果 會 隨 頻 率 增 加 而 降 低 。 同 時 若 此 屏 蔽 材 料 距 離 低 頻 電 場 源 愈 遠 ， 屏 蔽 效 果 愈 小
2 .基 本 上 ， 低 頻 率 之 高 波 阻 抗 (H ig hW a v eIm p e d a n c e)電 場 很 容 易 使 用 薄 層 金 屬 導 電 材 料 來 達 到 良 好 屏 蔽 效 果
電磁干擾及電磁相容導論
陳金德 錢嘉宏
0
輻射種類
輻射是能量傳播的一種方式，例如：太陽光、 燈光、熱等都是輻射。廣義的輻射依能量的 不同，可分為非游離輻射與游離輻射.
非 游 離 輻 射 的能量較低，如太陽光、微波及無線電波
游離輻射
的能量較高（ 約大於12.4 KeV ）可將物質游離產生荷電的 正負離子包括粒子輻射（ 如α、β、中子等) 及電磁輻射 (如X-射線、γ-射線 ）。其中α粒子是氦核帶正電、β電子 帶負電；中子、X-射線及γ-射線則不帶電 。