EMC电路设计及雷电浪涌防护
电磁兼容(EMC)设计参考电路
GDT BF601M
1
1
R2
R3
2
2
14D471K 14D471K
B
D2 GDT BF601M
1000PF
PGND
PGND
PGND
PGND
备注：
A mon choke 的选用要注意产品的工作电流 2.L2\C4\X 根据EFT测试等级选择。 3.GDT2 BM601M for Surge，BM302M for Safty(1000V)。 4.IEC6100-4-5(1.2/50-8/20uS) 差模：6KV（2ohm），共模6kv（12ohm）
4
3
D1
XC664A*H*
C4
GDT BH601
1000PF D4
GDT BC201N
1000PF
2
1
R1
X2
MOV-110V 1UF
后级电路
D2 GDT BF801M
B
B
1.IEC61000-4-5 (1.2/50-820uS)差模6KV（2ohm）共模6KV（12ohm）
A
8/20uS冲击电流差模：20KA ，共模20KA 2.BH601为直流防雷器件的无续流放电管 3.C1,C2 设计预留
1 L2
2
C4
4
3
D3 1000PF
XC
C6
C7
后级电路
C
1UF/X1 10uF C5
1
R2 MOV-200V
R3 MOV-200V
1000PF 3.0SMCJ165CA
2
B
D2 GDT BF102M
PGND
PGND
A
A
备注： 1.L2 Common choke 的选型，注意电流以及DCR的大小
EMC瞬态电压的抗扰度试验及防护
EMC-瞬态电压的抗扰度试验及防护1 种类浪涌（冲击）Surge：雷电，（开关）操作过电压电快速瞬变脉冲群Electrical fast transient/burst，EFT/B：切断电感性负载等引起静电放电Static electricity discharge 或Electrostatic discharge（ESD）：人体或机器静电放电2 抗扰度实验方法2.1 浪涌抗扰度实验标准：GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-5：1995）1）试验信号对应的短路电流波形为10/350μs。
2）抗扰度等级（试验信号电压）3）针对电源端口和非电源端口采用不同的信号源电阻和耦合方式对电源端口：线对线：2Ω(信号发生器的内阻)，耦合电容18μF线对地：2Ω(信号发生器的内阻)+10Ω, 耦合电容9μF（美国等国家用2Ω）对直流电源端口，如果不是连接到配电电源网络，视作其它端口对其它非屏蔽非对称端口：2Ω(信号发生器的内阻)+40Ω, 耦合电容0.5μF 或用放电管耦合（当电容耦合会影响被试设备工作时）对其它非屏蔽对称端口：如下图对屏蔽端口：（略）2.2电快速瞬变脉冲群抗扰度实验标准：GB/T 17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-4：1995）1）试验信号2）抗扰度等级（实验信号电压）3）耦合方式对电源端口：电容耦合，33nF耦合电容对其它端口：容性耦合夹或金属箔等2.3静电放电抗扰度实验标准：GB/T 17626.2-1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-2：1995）1）静电放电模型2）静电发生器等效电路及放电电流波形3）试验方法(1) 直接放电接触放电（优先选用）：外壳，允许用户维修的点空气放电（不能使用接触放电时）：表面涂漆，且制造厂家指明是绝缘层，则使用空气放电，否则，应穿入漆膜，进行接触放电。
SURGE浪涌原理及整改(EMC)
浪涌抑制的原理
常用的浪涌抑制器件为气体放电管、氧化锌压敏电阻、瞬态电压抑制器、 硅二极管等。它们的工作原理不同，但有相似的伏安特性，即两端电压低于规 定电压时，通过电流很小，而当两端电压高于规定电压后，通过电流会呈指数 规律增长。这一伏安特性使其能同时满足浪涌抑制泻流和限幅的要求，因而也 就成为浪涌抑制的主导器件。尤其是氧化锌压敏电阻，不仅限幅电压可以很低， 导通电流也可以很大，价格又便宜，已经成为工程师首选的浪涌抑制器件。
不允许下列与基本性能和安全有关的性能降低：
1）器件故障； 2）可编程参数的改变； 3）工程默认值的复位（制造商的预设值）； 4）运行模式的改变； 5）虚假报警； 6）任何预期运行的终止或中断，即使伴有报警； 7）任何非预期运行的产生，包括非预期或非受控的动作，即使伴有报警； 8）显示数值的误差大道足以影响诊断或治疗； 9）会干扰诊断、治疗或监护的波形噪声； 10）会干扰诊断、治疗或监护的图像伪影或失真； 11）自动诊断或治疗设备和系统在进行诊断或治疗时失效，即使伴有报警。 对于多功能的设备和系统，本准则适用于每种功能、参数和通道。
波形分析
根据 IEC 标准，对于 8/20µs 的雷电电压、电流联合波形，其函数表示为：
式中 I(t)表示电流； Ip为电流峰值； t 为时间。 对于 1.2/50µs 波形，其函数描述为：
式中 V(t)为雷电电压； Vp是电压峰值。 操作浪涌呈现得是衰减的振荡波，如对于 IEC标准规定 0.5µs， 100kHz 振荡波和 5kHz 振荡波，它们一般用下式代表：
AC220v,DC48v电路EMC设计方案
AC220v,DC48v电路EMC设计方案AC220V和DC48V是通信电子产品应用最广泛的工作电压，AC220V和DC48V电路的EMC 设计好坏关系到通信设备运行的稳定性，下面赛盛技术利用电磁兼容设计平台（EDP）从原理图方面设计两款电路的EMC设计方案。
1. AC220V电路2KV防雷滤波设计图1 AC220V电路2KV防雷滤波设计图2接口电路设计概述：交流电源接口通过电源线与电网连接为电气设备提供电能，产品在工作中产生各种干扰，如电源变换电路、高频变压器、数字电路等产生的干扰，这些干扰通过电源接口形成对电网的传导干扰以及对空间的辐射干扰；当电网上有大功率感性负载通断或电网遭受雷击时，会在电源接口产生瞬态的脉冲干扰和浪涌干扰，若电源接口不进行防护滤波设计，这些干扰容易影响产品的正常工作，雷电干扰甚至能损坏设备，因此交流电源接口需要进行电磁兼容设计，确保设备工作稳定；本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；同时兼容接口防雷设计；本方案防雷电路设计可通过IEC61000-4-5标准，共模2000V，差摸1000V的接口防雷测试。
电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点：L1、C1、C3、C4组成第一级滤波电路。
C1为差模滤波电容，主要滤除差模干扰；C3、C4为共模滤波电容，为共模干扰提供低阻抗回路；L1为共模滤波电感，对共模干扰进行抑制。
L2、C2、C5、C6组成第二级滤波电路，C2为差模滤波电容，主要滤除差模干扰，C5、C6为共模滤波电容，为共模干扰提供低阻抗回路，L2为共模滤波电感，对共模干扰进行抑制；若产品功率大，干扰强，单级滤波插入损耗有限，则设计前期需要考虑多级滤波；C19为整流桥的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为整理桥的高频谐波电流提供回流路径；C20为变压器的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为变压器的高频谐波电流提供回流路径；C15和R13组成续流管上的削尖峰电路，C15电容典型取值为1000pF，R13电阻典型取值为10Ω；C12和R12组成PWM控制线上的滤波电路，C12电容典型取值为47pF，R12电阻典型取值为10Ω，其值可根据后续测试情况进行调整；L4和C8组成输出端滤波电路，主要为输出端口进行共模和差模滤波；各种功能地通过电容连接，电容典型取值为1000pF，其值可根据后续测试情况进行调整；（2）电路防护设计要点RV1、RV2、RV3、GDT1组成第一级防护电路，其中RV1进行差模防护、RV2、RV3、GDT1进行共模防护。
电磁兼容EMC设计方案及测试技巧
电磁兼容EMC设计及测试技巧转载自：单片机工具之家当前，日益恶化的电磁环境，使我们逐渐关注设备的工作环境，日益关注电磁环境对电子设备的影响，从设计开始，融入电磁兼容设计，使电子设备更可靠的工作。
电磁兼容设计主要包含浪涌（冲击）抗扰度、振铃波浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导骚扰、辐射骚扰、射频场感应的传导抗扰度等相关设计。
电磁干扰的主要形式电磁干扰主要是通过传导和辐射方式进入系统，影响系统工作，其他的方式还有共阻抗耦合和感应耦合。
传导：传导耦合即通过导电媒质将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上,属频率较低的部分(低于30MHz)。
在我们的产品中传导耦合的途径通常包括电源线、信号线、互连线、接地导体等。
辐射：通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上，属频率较高的部分(高于30MHz)。
辐射的途径通过空间传递，在我们电路中引入和产生的辐射干扰主要是各种导线形成的天线效应。
共阻抗耦合：当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗时出现的相互干扰。
在电源线和接地导体上传导的骚扰电流，多以这种方式引入到敏感电路。
感应耦合：通过互感原理，将在一条回路里传输的电信号，感应到另一条回路对其造成干扰。
分为电感应和磁感应两种。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波（如我们设计中每个IC的片头电容就是起滤波作用），辐射干扰采用减少天线效应（如信号贴近地线走）、屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
电磁兼容设计对于一个新工程的研发设计过程，电磁兼容设计需要贯穿整个过程，在设计中考虑到电磁兼容方面的设计，才不致于返工，避免重复研发，可以缩短整个产品的上市时间，提高企业的效益。
一个工程从研发到投向市场需要经过需求分析、工程立项、工程概要设计、工程详细设计、样品试制、功能测试、电磁兼容测试、工程投产、投向市场等几个阶段。
EMC设计浪涌静电EFT防护
EMC设计----浪涌、静电、EFT防护倪松华北京和利时系统工程轨道交通事业部目录1 电路（系统）设计概述...................................... 错误!未定义书签。
电路设计.......................................... 错误!未定义书签。
电路设计之1：功能设计........................ 错误!未定义书签。
电路设计之2：性能设计........................ 错误!未定义书签。
电路设计之3：靠得住性设计.................... 错误!未定义书签。
靠得住性设计之1：降额设计................ 错误!未定义书签。
靠得住性设计之2：热设计.................. 错误!未定义书签。
靠得住性设计之3：信号完整性设计.......... 错误!未定义书签。
信号完整性设计之1：EMC设计 ......... 错误!未定义书签。
信号完整性设计之2：信号传输线效应... 错误!未定义书签。
信号完整性设计之3：信号串扰......... 错误!未定义书签。
信号完整性设计之4：电源完整性....... 错误!未定义书签。
靠得住性设计之4：软件靠得住性............ 错误!未定义书签。
靠得住性设计之5：生产工艺靠得住性 ........ 错误!未定义书签。
2 EMC设计--浪涌、静电、EFT防护............................. 错误!未定义书签。
EMC概念.......................................... 错误!未定义书签。
EMC分类.......................................... 错误!未定义书签。
EMC三要素........................................ 错误!未定义书签。
RS485接口EMC电路设计方案
一、原理图1. RS485接口6KV防雷电路设计方案图1 RS485接口防雷电路接口电路设计概述：RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起，存在ＥＭＣ隐患。
本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，从设计层次解决EMC问题。
2.电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点：L1为共模电感，共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过429信号线对外的辐射，共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz；C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波；电容容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF；若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压；当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。
C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，C3容值可根据测试情况进行调整；（2）电路防雷设计要点：为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差模2KV的防雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路；气体放电管标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1859W；PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W；为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉；D1~D3为TSS管（半导体放电管）组成第三级防护电路，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1144W；3.接口电路设计备注：如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。
EMC案例分析精解5-- 雷击浪涌测试问题以及应对-牛金海V1
五、更深入的分析 4.
五、更深入的分析 5.
五、更深入的分析
6.
五、更深入的分析 3.
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浪涌波形图
二、原因分析 原来是所选元器件“直流过保持电压” 这个参数选取的有问题。本 案例所用的气体放电管维持短路状态的两极间的直流电压约为20-25V， 即如果气体放电管导通之后，其两端的电压继续维持在20V以上，那么气 体放电管将一直处于导通状态，直到两端电压下降或者气体放电管烧毁 。
二、原因分析 气体放电管的性能指标与参数实例
气体放电管的伏安）将气体放电管跨接在BGND和PGND之间 ，这样过保持电压就不会超过20V；2） 更换气体放电管，选择过保持电 压大于24V的器件。
五、更深入的分析
雷击浪涌的三级保护 自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成，利用 各种浪涌抑制器件的特点，可以实现可靠保护。气体放电管一般 放在线路输入端，做为一级浪涌保护器件，承受大的浪涌电流。 二级保护器件采用压敏电阻，在μs级时间范围内更快地响应。对 于高灵敏的电子电路，可采用三级保护器件TVS，在ps级时间范 围内对浪涌电压产生响应。如图5所示。当雷电等浪涌到来时， TVS首先起动，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；如果浪 涌电流大，则压敏电阻起动，并泄放一定的浪涌电流；两端的电 压会有所提高，直至推动前级气体放电管的放电，把大电流泄放 到地。
EMC 测试案例分析精解
----某产品雷击浪涌测试失败案例分析
牛金海 博士，副研究员 上海交通大学生物医学工程学院
一、现象描述 某产品在直流电源端进行雷击浪涌测试后，出现熔断丝被烧断的现象。 更换较大熔断丝之后，现象依旧，直接用粗导线连接熔断丝之后测试，出 现冒烟现象。
二、原因分析 初步分析，该产品24V直流电源供电，产品电源端的输入接口如下：
EMS中的浪涌抗扰度电路分析
磁抗扰EMS。
EME中又包含传导和辐射；而EMS中又包含静电、脉冲群、浪涌发生器的有效输出阻抗为2Ω，故当开路电压峰值为XKV时，短路峰值电流为(X/2)KA。
当对ACL（或ACN）和PE之间进行抗浪涌测试时，在耦合电路上又串入了10Ω的电阻，忽略掉串联耦合电容的影响，则短路峰值电流变为约（X/12)KA。
相关器件介绍1、压敏电阻压敏电阻的选型最重要的几个参数为：最大允许电压、最大钳位电压、能承受的浪涌电流。
首先应保证压敏电阻最大允许电压大于电源输出电压的最大值；其次应保证最大钳位电压不会超过后级电路所允许的最大浪涌电压；最后应保证流过压敏电阻的浪涌电流不会超过其能承受的浪涌电流。
其他参数如额定功率、能承受的最大能量脉冲等，通过简单验算或实验即可确定。
2、Y电容在进行共模浪涌测试时，若考虑成本等因素，在共模路径中未加入压敏电阻或其他用于钳位电压的器件时，应保证Y电容耐压高于测试电压。
3、输入整流二极管假设浪涌电压经压敏电阻钳位后，最大钳位电压大于输入整流二极管能承受的最大反向电压，则二极管可能会被损坏。
因此应选择反向耐压大于压敏电阻最大钳位电压的二极管作为输入整流二极管。
4、共模电感理论上共模电感仅在共模路径中起作用，但是因为共模电感两个绕组并非完全耦合，未耦合部分将在差模路径中作为差模电感，影响EMC特性。
实例分析背景：以某型号的电源模块为例，该模块是ZLG致远电子为某客户定制的电源模块，输入85VAC~350VAC，且EMC前级电路电路嵌入到模块中。
抗浪涌要求差模电压3KV，共模电压6KV。
更换更大的保险丝后可承受6KV差模电压。
其前级原理图及对应实物图如图2所示。
图2 实例原理图与实物图1、差模浪涌测试压敏电阻选型时，首先应使最大允许电压略大于350V，此电压等级压敏电阻最大钳位电压为1000V左右（50A测试电流下）。
其次在差模路径上，等效于一个内阻为2Ω、脉冲电压为6KV的电压源与压敏电阻串联，则峰值电流约为（6KV-1KV）/2Ω=2500A。
EMC及浪涌相关测试测试简介
EMC基本定义
电磁兼容性(Electro-Magnetic Compatibility,简称:EMC) 装置、整组设备或整套系统，在它本身的电磁环境中，能圆满地动作，而 且不会产生让其它在此环境中的设备难以忍受的电磁干扰。 EMC测试目的是检测电器产品所产生的电磁辐射对人体、公共电网以及 其他正常工作之电器产品的影响。 EMC包含两大项：EMI（干扰）和 EMS(敏感度，抗干扰）
辐射骚扰测试(RE)
辐射骚扰测试(Radiated disturbance,简称RE)，包含空间辐射和磁场辐射 测试。辐射骚扰主要是指能量以电磁波的形式由产品发射到空中，或能量 以电磁波形式在空间传播对周边产品的影响。 辐射骚扰超标的产品可能引起周围装置、设备或系统性能降低，干扰信 息技术设备或其他电子产品的正常工作，并对人体造成一定危害。 电磁辐射分两个级别，其中工频段的单位是μT，如果辐射在0.4μ T以上 属于较强辐射，对人体有一定危害，长期接触易患白血病。如果辐射在 0.4μT以下，相对安全。而射频电磁波的单位是μW/㎝ 2。
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT)
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(Electrical fast transient/burst Immunity test, 简 称EFT),测试波形为5/50nS电压波。又称快速脉冲测试. 电快速瞬变脉冲群是由电 路中来自切换瞬态过程（切断感性负载、继电器触点弹掉等）产生的能量，电 快速瞬变脉冲群抗扰度测试主要是模拟上述能量通过连接线缆（电源线等）对 电子产品产生的干扰. 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试不通过的电子产品在实际使用中可能会死机， 复位，发生故障或烧毁等.电快速瞬变脉冲群抗扰度测试使用的基础标准为 IEC/EN 61000-4-4. 目的：考察单个设备或系统抗快速瞬变干扰的能力
浪涌测试不良解决方案
在分析前，先明确接地的概念，这里的接地，不是指安全地，而是特指参考地。
因为EMC 测试所说的地就是参考地，是一个大面积的等电位的金属板，
这个金属板接大地的线缆就是安全接地线。
这只是个简图，原图上没有C1、C2、 C3、C4和C5，是我后期为了分析容易补上去的，电源输入线的正负极之间肯定也有保护电路，如果大家感兴趣，我们可以在后续文章里再重点讨论。
同样，我们这里也不讨论差模干扰，因为对于浪涌，差模很容易解决。
在设备布局时，他考虑更多的是功能，对EMC 设计考虑的太少。
EMC 里的接地的主要目的是改变共模干扰传输路径，避免干扰电流流过敏感电路。
原图的设计中针对浪涌的处理，靠的是工作地和机箱间的空气间隙来保证。
但是，对于高频干扰信号，影响最大的是寄生参数，隔离电路只能阻断差模信号，对共模干扰没有阻隔能力。
从图上可以看出，相对于输入干扰信号，存在很多寄生通道，如C1、C2、 C3、C4和C5，因为任何信号的传递，都是闭环的，干扰信号肯定会通过这些寄生通道流回到干扰源，只是流过不同寄生通道的电流大小不同罢了。
当电缆相对于参考地位10cm 时，寄生电容为50pf/m ，寄生电感是10nH/m 。
对于长距离传输的电缆，功放和外设之间的距离超过100米，这个时候，如果C1和C2也是寄生电容，那么C3和C4就是一个低阻抗的通路，浪涌共模干扰电流就通过大面积的背板流向功放板，然后通过C3流向参考地，功放板能保住那就见鬼了。
为什么控制板没有问题呢？那是因为控制板没有对地泄放通路，准确地说对参考地的寄生电容太小，相对于功放板的输出电缆，可以忽略不计。
分析到这里，大家应知道怎么进行EMC 改造了吧，那就是在电源板上加上C1和C2。
6个实例电路，详解雷击浪涌的防护
6个实例电路，详解雷击浪涌的防护1、电子设备雷击浪涌抗扰度试验标准电子设备雷击浪涌抗扰度试验的国家标准为GB/T17626.5（等同于国际标准IEC61000-4-5 ）。
标准主要是模拟间接雷击产生的各种情况：（1）雷电击中外部线路，有大量电流流入外部线路或接地电阻，因而产生的干扰电压。
（2）间接雷击（如云层间或云层内的雷击）在外部线路上感应出电压和电流。
（3）雷电击中线路邻近物体，在其周围建立的强大电磁场，在外部线路上感应出电压。
（4）雷电击中邻近地面，地电流通过公共接地系统时所引进的干扰。
标准除了模拟雷击外，还模拟变电所等场合，因开关动作而引进的干扰（开关切换时引起电压瞬变），如：（1）主电源系统切换时产生的干扰（如电容器组的切换）。
（2）同一电网，在靠近设备附近的一些较小开关跳动时的干扰。
（3）切换伴有谐振线路的晶闸管设备。
（4）各种系统性的故障，如设备接地网络或接地系统间的短路和飞弧故障。
标准描述了两种不同的波形发生器：一种是雷击在电源线上感应生产的波形；另一种是在通信线路上感应产生的波形。
这两种线路都属于空架线，但线路的阻抗各不相同：在电源线上感应产生的浪涌波形比较窄一些（50uS），前沿要陡一些（1.2uS）；而在通信线上感应产生的浪涌波形比较宽一些，但前沿要缓一些。
后面我们主要以雷击在电源线上感应生产的波形来对电路进行分析，同时也对通信线路的防雷技术进行简单介绍。
2、模拟雷击浪涌脉冲生成电路的工作原理上图是模拟雷电击到配电设备时，在输电线路中感应产生的浪涌电压，或雷电落地后雷电流通过公共地电阻产生的反击高压的脉冲产生电路。
4kV时的单脉冲能量为100焦耳。
图中Cs是储能电容（大约为10uF，相当于雷云电容）；Us为高压电源；Rc为充电电阻；Rs为脉冲持续时间形成电阻（放电曲线形成电阻）；Rm为阻抗匹配电阻Ls为电流上升形成电感。
雷击浪涌抗扰度试验对不同产品有不同的参数要求，上图中的参数可根据产品标准要求不同，稍有改动。
雷电浪涌入侵分析及防护措施
雷电浪涌防护未 来发展展望
防雷技术发展趋势分析
智能化监测：利用物联网、大数据 等技术实现雷电活动的实时监测和 预警
创新材料：研发新型防雷材料，提 高防雷设备的性能和可靠性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
综合防护：将防雷措施与建筑物、 设备等相结合，形成综合防雷系统
国际合作：加强国际交流与合作， 引进国外先进的防雷技术和经验
雷电浪涌防护措 施
室外防雷措施
安装避雷针：将避雷针安装在建筑物顶部，将雷电引入地下，避免雷电对建筑物造成损坏。
接地措施：将建筑物内的金属物体接地，使雷电电流能够安全地流入地下，避免对建筑物内的电 子设备造成损坏。
防雷器安装：在建筑物内安装防雷器，将雷电电流引入地下，保护建筑物内的电子设备免受雷电 浪涌的损坏。
防雷设备的安装与维护
安装位置：选择地势较高、无遮挡 物的开阔地带，确保设备能够接收 并导引雷电
设备连接：确保防雷设备的连接线 缆完好无损，无老化、破损现象
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添加标题
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接地系统：确保防雷设备的接地电 阻符合标准，一般不大于4欧姆
定期检查：每年至少进行一次防雷 设备的检查和维护，确保其正常工 作
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汇报人：
防雷击电磁脉冲：在 建筑物内安装防雷击 电磁脉冲的浪涌保护 器，以减少雷电对电 子设备的损害。
电子设备防雷措施
安装避雷针或避雷网，将雷电引入地下 电源线、信号线等金属线路应穿管埋地，并保持一定距离 电子设备应使用防雷插座，保证接地良好 安装浪涌保护器，抑制雷电过电压和电流冲击
人身安全防护措施
避免使用电子设备，如手机、 电脑等
雷电浪涌入侵对电子设备的影响
EMC测试总体概述及浪涌测试原理与浪涌防护元器件使用
浪涌防护元器件使用
• b 、缺点： • 时延—导致残压大 • 续流—导致无法直接应用于大部分电压端
口 • C 、应用： • 用于浪涌防护最前级； • 单独用于共模防护； • 与其他防护器件串联应用；
EMC测试总体概述及浪涌测试原理 与浪涌防护元器件使用
浪涌防护元器件使用
• C、冲击耐受电流 将放电管通过规定波形和规定次数的脉
冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不 会发生明显变化的最大值电流峰值称为管 子的冲击耐受电流。 d、其他参数
EMC测试总体概述及浪涌测试原理 与浪涌防护元器件使用
浪涌防护元器件使用
• 1.2 气体放电管的优缺点及其应用 • a 、优点： • 极间绝缘电阻大 • 极间电容小 • 泄放暂态过电流能力强
脉冲 群信 号源
EUT与发生器 或卡钳之间
参考地平面的每
的电源线或
个边要超出
信小号于线1米长E度MC测与试浪总涌E大体防U概护地T述元1相及0器浪0连件m涌使测m用试并原与理
EUT与参考地平 面之间的距离 大于100mm
浪涌测试原理
• 测试波形介绍 • 耦合/去耦网络的选择
EMC测试总体概述及浪涌测试原理 与浪涌防护元器件使用
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EMC测试总体概述及浪涌测试原理 与浪涌防护元器件使用
浪涌防护元器件使用
• 1.1主要技术参数 • a、直流放电电压
在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放 电管开始放电的平均电压值称为其直流放 电电压。由于放电的分散性，所以，直流 放电电压是一个数值范围。 选择时应大于 电路工作电压120%；
rs485接口EMC电路设计方案(防雷-滤波及防护电路原理图)
（1）接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器
件；
（2）隔离带下面投影层要做掏空处理，禁止走线。
2. RS485接口电路分地设计
方案特点：
（1）为了抑制内部单板噪声通过RS485接口向外传导辐射，也为了增强
单板对外部干扰的抗扰能力，在RS485接口处增加滤波器件进行抑制，以滤
~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz；
C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的
共模电流以同时对外界干扰能够滤波；电容容值选取范围为22PF~1000pF，
典型值选取100pF；若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那幺差分线对地
的两个滤波电容需要考虑耐压；
当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。C3为接口地和
数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，C3容值可根据测试情况进行
调整；
（2）电路防雷设计要点：
为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差摸2KV的防
雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的
板之间进行分地处理，即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率来分别
设置地线。分地，可以防止不相容电路的回流信号的叠加，防止公共地线阻
抗耦合；
（2）分地现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗变大，从而引起极大的
EMC风险，因此在隔离带间通过电容来给信号提供回流路径。
rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防护电路
原理图)
485接口EMC电路设计方案分析：
一.原理图
1. RS485接口6KV防雷电路设计方案
防雷击浪涌的开关电源电路设计
防雷击浪涌的开关电源电路设计序言随着城市经济的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。
一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。
特别是太阳能控制仪表，由于太阳能安装位置的特殊情况，其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。
瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因，信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。
金属物体(如电话线) 受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。
如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。
雷击浪涌分析最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。
一方面由于电子设备内部结构高度集成化 (VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。
浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论：1)电源浪涌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，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。
当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。
美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10 000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。
信号口浪涌防护电路设计
信号口浪涌防护电路设计通讯设备的外连线和接口线都有可能遭受雷击(直接雷击或感应雷击)，比如交流供电线、用户线、ISDN接口线、中继线、天馈线等，所以这些外连线和接口线均应采取雷击保护措施。
设计信号口防雷电路应注意以下几点:1、防雷电路的输出残压值必须比被防护电路自身能够耐受的过电压峰值低，并有一定裕量。
2、防雷电路应有足够的冲击通流能力和响应速度。
3、信号防雷电路应满足相应接口信号传输速率及带宽的需求，且接口与被保护设备兼容。
4、信号防雷电路要考虑阻抗匹配的问题。
5、信号防雷电路的插损应满足通信系统的要求。
6、对于信号回路的峰值电压防护电路不应动作，通常在信号回路中，防护电路的动作电压是信号回路的峰值电压的1.3,1.6倍。
1.1 网口防雷电路网口的防雷可以采用两种思路:一种思路是要给雷电电流以泄放通路，把高压在变压器之前泄放掉，尽可能减少对变压器影响，同时注意减少共模过电压转为差模过电压的可能性。
另一种思路是利用变压器的绝缘耐压，通过良好的器件选型与PCB设计将高压隔离在变压器的初级，从而实现对接口的隔离保护。
下面的室外走线网口防雷电路和室内走线网口防雷电路就分别采用的是这两种思路。
1.1.1室外走线网口防雷电路当有可能室外走线时，端口的防护等级要求较高，防护电路可以按图1设计。
R1TX组合式G1PETVS，低节电容R2R3组合式RXG2TVS，低节电容PER4a变比1:12.2Ω/2W3R097CXATX+UNUSEDSLVU2.8-4UNUSED1810/100TX+27TX-ENTERNET36RX+4PHY5RX-UNUSEDTX-UNUSEDRX+RJ4575757575RX-VCCVCCGNDb图1 室外走线网口防护电路图1a给出的是室外走线网口防护电路的基本原理图，从图中可以看出该电路的结构与室外走线E1口防雷电路类似。
共模防护通过气体放电管实现，差模防护通过气体放电管和TVS管组成的二级防护电路实现。
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产技术与工艺,技 术产品开发成功率高。拥有多项国家级发明专利 。在技术界有较高的声誉, 被 多家权威 部 门授 予 发 明家称 号 ,多 次作 为嘉 宾 、技术专家 、科 学家被邀请 参加 国 内各种 高
级技术论坛 。
八 、联系方式 :
联系人:王 宇 1531⒕71η0 1m3ggT9112 i‘ 、;忄 北京 E-MA1L: wangyu1966@163。 com电 戋舀: 010-5701磙 364
9 雷电的产生—带电体的 组合 10 雷 电 的 产 生 —ESD 放 电
1.雷云的电荷分布 2 雷云的放电过程 3 避雷针的工作原理与落 雷密度
11 中国地区雷电流幅值的 概率分布 12 雷云放电时，电位随时 间变化的曲线
18 雷击脉冲在输电线上的 电位分布 19 雷击脉冲在输电线上的 传输
4 避雷针的防雷作用
各苎磙
《EMC电 路及雷 电与浪涌防护设计高级研修班》 回执表
培训 时间:zO15年 11月 12日 △ 3日 (上 海 )
参会单位名称
参 会 人 员 性别 职 务
电话
手机
Eˉ m砬 l
收款 单位
付款方式
付款时间
户 名:北 京中企远大文化传播中心
怅 号:3z095-03540】
开户行 :中 国银行股份有 限公司北京方庄东区支行
汇款 ()现 金 () zO15年 月 日
住 宿 是 ( ) 否 ( ) 房间数 ( )
食宿标准 :宿 :⒛ O-380元 /标 间 (费 用 自理);食 :午 餐免费,其 他费用 自理
参会 人 员关注重 点 :
联系A: 王 宇 15311471730
北京 中企远大文化传播 中心
E-MAIL: wangyu1966@163。 com 电话 :010-szO1铝 “
2 传导干扰的测量方法、电路、原理。 6 减小 EMI 产生的对策
5 小结
第八章：EMC 滤波电路设计
1 什么是热地、冷地、浮地、接地 6 利用函数曲线对差模、共 9 带防雷功能的 EMC 滤波
2 各种接地的意义
模抑制电路参数进行设计
电路-2
3 EMC 滤波电路设计
7 共模电压对 MOS 电路的 10 对变压器初次级加静电
∴庐
^∴
4 滤波电容和滤波电感的
损害
屏蔽
频率特性
8 带防雷功能的 EMC 滤波
5 电容器的截止频率
电路-1
第九章：EMI 辐射测量原理
1 自制 EMI 辐射测试天线 3 巧用示波器对 EMI 敏感
5 不合格产品整改步
2 自制带检波器的 EMI 辐 器件进行检测
骤
射测试天线
4 自制测试工具
6.不合格产品整改举例
3 电源线是电子设备中辐射干扰最严重的地方，在电源线输入端加磁环或改用带滤波电路的
电源插头/座，可降低电源线共模传导干扰和辐射干扰。
问：你认为，有没有道理？
4当 连接线的长度达到千扰信号波长 的 ⒛ 分之一时,连 接线就是一根很好 的辐射 (或 接收 )
天线 ,此 时应该在连接线 (包 括地线 )中 间加磁环 ,以 可 降低共模辐射和传 导干扰 。
附隶 :《 浅谈雷 电的产生》
EMC常 用标准 : EMC通用系列标准 :IEC61000IEC61000-4ˉ X
工业环境抗扰度通用标准 :EN500829
脉冲 电流谐波测试标准 :IEC61000J泛
交流 电源 闪烁测试标准 :IEC61O00-3J
二、课程收益:通 过本课程的学习,学 员能够了解—— 通过本课程,可 以快速积累设计经验、在设计阶段避免可靠性隐患问题。从事电子技术
5 IEC62.41.2-2002 标准简
制电路
介
第五章：静电的产生与防护
1 静电的产生
4 静电抗扰度试验要点
6 电路分析及参数选择
2 静电抗扰度测试的目的
5 静电抗扰度试验详解 6
7 静电屏蔽原理
3 GB/T17626.2 简介
ESD 防护对策
8 ESD 防护经验点滴
第六章：EMI 和 EMC
1 EMC 与 3C 认证 2 什么 8.1 PCB 板两导体产生的
原理分析： 1）、 2）、 3）
2 不要随便在变压器初、次级之间加接一个安规电容，除非变压器次级电路的静电电压超过
1000V，在变压器初、次级之间加接一个安规电容会增大共模辐射干扰；但在变压器初、次
级之间加接一个安规电容也可以增大机器内部的公共地面积，增强抗 ESD 的能力。
问：你认为，有没有道理？
19 改变传输线的阻抗
7 电容与电容器
13 一种消除磁场干扰的方法
20 传输线负载短路时的阻抗
8 电场感应干扰的等效电路
14 传输线中的位移电流
21 传输线的特殊应用
15 传输线的阻抗
22 多层 PCB 布板原则
第七章：传导干扰测量与对策
1 DI 和 CI 两种传导干扰
3 传导干扰详解
4 电磁辐射干扰的产生过程
第十章：EMC 测试不合格产品整改经验讨论
1 一款开关电源的辐射干扰超标 20db 左右，采用下述方法处理后，完全达标。
1）在所有的整流二极管的一端串联一小磁珠;
2）在所有的整流二极管两端并联一个 470p 电容；
3）在开关管的控制极串联一个电阻，并在控制极并一个 50p 的电容到地。
问：你认为，有没有道理？
的连线 ,也包括 电源线 ,最 好采用差分线 (排 线 )迕接 ,必 要还可 以在排线外边加一个磁环
(方 形或 圆柱形 ),以 提 高共模干扰抑制 能力 。
8检 查散热片是否接地 (公 共地 ),不 要把公共地 当成大地 ,实 际中的公共
:
地是很好 的共模辐射天线 ,不 要把散热片接到公共地上 。
9在 机壳 内部贴锡箔片或涂覆石墨材料可 以降低辐射干扰和提高 ESD防 护能力 。
EMC 电路、雷电与浪涌防护设计高级研修班
各有关单位：
随着科学技术的不断进步，人类对雷电防护的意识也在不断加深，在雷电防护方面，人
类已经开始从上个世纪的建筑防雷时代，开始走进产品防雷和信息防雷的时代。人类社会从
“建筑防雷”发展到“产品防雷”和“信息防雷”，这是科技进步的必然结果。另外，随着
科学技术的不断进步，EMC 标准技术也在不断提高，产品防雷技术与 EMC 技术密切相关。本
产品设计的工程师,不 断提高 “产品防雷”的意识与设计,以 及 EMC设 计技术也大幅度提高。
三、主办单位:北 京中企远大教育科技有限公司、北京中企远大文化传播中心 ; 四、课程对象:项 目经理、系统工程师、EMC工 程师、机械工程师、开发项目经理、测试工程师、技
术管理等岗位
五、培训费用:35OO元 /人 (含 培训、资料、午餐费)。 请在开班前传真报名回执表 。我们将 在开班前 2天 内传真 《报到通知书》,告 知具体地点及行车路线;培 训会务工作 由北京中企远 大教育科技有限公司、北京中企远大文化传播中心组织,并 为学员开具正式发票。 六、培训时间、地点: 2天 ·上海 2015年 11月 12日 -13日 ; 11日 报到
5 避雷针容易引起二次雷击
6 避雷针的引雷作用 7 雷击在地面产生跨步电 压浅析
13 雷云等效电容的计算 14 避雷针容易引起二次雷 击浅释 15 外部防雷系统遭雷击后 容易引起二次雷击
20 输电线路的防雷 21 最后两公里输电线路的 防雷 22 低压输电设备被雷击时 产生反击高压
8 雷击时地面电位的分布 9 雷电的落地电阻
七、师资介绍:
陶显芳,现 任半导体应用联盟秘书长。原康佳集团总体技术设计所所长、高级工程师;
是康佳技术开发中心的创始人和技术带头人。“中国管理科学研究院”特约研究员,“ 中国电
源学会 ”专家委员会委员 。精通开关 电源 、微波技术 、高频技术 、视频技术 、数字技术 ,熟
悉计算机技术、软件技术、通讯技术、网络技术,从 事技术开发三十多年,产 品开发经验丰 富,技 术知识全面,产 品开发技术含量高,熟 悉各种产品标准和应用技术,以 及各种产品生
10 雷感应电流、电压的测试
第三章：电子设备的雷电防护
16 乱拉电线容易引起雷击 17 的比较
24 被二次雷击损坏的电视机
1 现有供电设备容易引起 二次雷击的原因
5 对变压器进行静电屏蔽 的必要性
8 对雷击损坏的电子产品 进行原因分析
2 现有各种接地方法的不足
3 等电位体防雷技术 4 对现有配电线路防雷技 术的改进
6 电子产品的雷击防护电 路试验与设计 7 雷击浪涌脉冲电压抑制 常用器件
9 小结
第四章：低压电网浪涌电压的产生与防护
1 低压电网浪涌电压的产 生原理
2 快速瞬变脉冲群抗扰度 （GB/T17626.4）
3 脉冲群模拟试验波形的 基本参数
4 多波群浪涌脉冲电压抑
学习内容将从电磁场设计方面，对雷电的产生和防护以及 EMC 技术进行比较详细的分析，并
列举很多案例加以说明。帮助有关单位和工程师们尽快掌握相关技术，提高相关专业人员的
技术素质和水平，为国内科研技术人员提供一次系统学习此类可靠性设计技术的机会，特别
组织了国内理论基础扎实、实践经验丰富的知名专家教授担任讲师。 现具体事宜通知如下：
16 PCB 板中的微带线、带
是 EMI 和 EMC
EMI 串扰
状线
3 电子线路中的电磁干扰
9 电感线圈产生的电磁感应
17 传输线的阻抗匹配
4 电磁感应与电磁干扰
10 载流体产生的磁场
18 传输线中的电位、电流
5 电场感应与电容
11 载流体产生的磁场干扰 分布与阻抗
6 孤立导体的电容