2014电磁干扰抑制--瞬态噪声抑制

瞬时噪声的时间回避防护方法
一般防护方法难以抑制强辐射直接作用引起的瞬 时噪声时，可以采用时间回避防护方法。当信号 和噪声出现有固定的时间差，采用主动的时间回 避 该方法对于卫星、航天飞行中的导弹的电子系 统特别有用。
抑制电路的主要组成部分：高灵敏度传感器、高速电子开关
瞬时噪声的时间回避防护方法
开关噪声
开关噪声
对所有有触点开关电路，特别是电感负载情况，在开关 断开和闭合瞬间，触头间都可能因电感储能的释放，造 成瞬态高电压或瞬态冲击电流，而出现触头间隙击穿和 放电过程。
电感负载情况开关瞬态噪声的抑制
解决办法： 在电感负载两端、开关触头 两端或同时在两者两端并接 各种触头防护网络。
电感负载两端的瞬态噪声抑制网络
会产生辐射噪声
瞬时噪声的时间回避防护方法
切断电源
金属氧化物变阻器
特点：对电网频率的差模网测电流呈现极 低的阻抗，对电网频率的差模压降极低而 对共模噪声而言，等效的阻抗很高，因此 可以得到希望的插入损耗。
金属氧化物变阻器
可能出现的问题：反射滤波器，由低损电抗组成， 可能因寄生效应或阻抗失配而引起谐振，造成滤波 器响应的严重畸变。 防止寄生谐振的办法：引入损耗机理，将滤波原件 与有损耗滤波元件相结合。
电感负载情况接在开关两端的开关防护电
路
电感负载情况接在开关两端的开关防护电
路
方案1：开关两端并电容器，开关打开时，电容充电没问题。 开关闭合时，系统放电，易产生电弧冲击。 方案2：R-C网络，R限制开关闭合时的C放电电流。同时， 也有可能造成开路电压升高。 方案3：RCD网络，由于D的介入，R可以选的大些。
非平衡线路信号通道输入端保护
可以通过串联小电感或磁珠减小功耗
平衡线路信号通道输入端保护
R1和R2为二极管限流电阻，数值相同，以保持线路平衡结构
平衡线路信号通道输入端保护
注意：该电路由于并联寄生电容大，数字脉冲上升沿变缓，输出须经 施密特触发器整形。
运算放大器保护
直流电源保护
集成电路稳压器保护
开关噪声
将X轴参数改成触头 分离时间，可以得到 触头气隙击穿特性。 为避免触头在闭合或 分离时在气隙间产生 气体击穿，必须满足 两个条件： 1.使触头间电压始终 保持低于300V，可防 止辉光放电。 2.使触头间电压起始 上升率低于弧光放电 的临界值，则不产生 弧光放电。
开关噪声
判定触头间是否发生击穿： 1.知道出头分离瞬间触头间产生的电压值。 2.与特性曲线相比较，如果位于触头击穿特性上方，则 发生击穿；否则就未产生击穿。 例子：打开开关S时，其两端产生瞬态电压，假设触头间 不产生击穿，L、C将产生谐振，这个假想的、因谐振产 生的瞬间端电压称为“可能的开路电压”
产生短时高频辐射和在线路中引起电流、 电压的浪涌。
开关噪声及触头防护的基本原理
1 辉光放电—空气隙击穿
2
弧光放电
开关噪声
开关噪声 结论：如果实际触头的触头电压触头距离 特性处于该曲线的右侧，即触头间的电压 低于该曲线对应电压值，则触头间不会产 生气体击穿；反之，如果处于曲线的左侧， 则触头间的电压高于该曲线对应的电压值， 则会产生气体击穿。
氧化锌金属氧化物变阻器（MOV）是一种软限幅器 件，响应时间小于25ns。 缺点：固有电容较大，不能用在高频通路上。 新型器件：二氧化铌
常用瞬态电压抑制器件
常用瞬态电压抑制器件
常用瞬态电压抑制器件
常用瞬态电压抑制器件典型技术参数
固体瞬态电压抑制器—雪崩二极管
电涌保护电路
电涌通道：一是信号通道输入端；二是电源
《电磁干扰防护与电磁兼容设计》 瞬态噪声抑制
电磁驱动与控制研究所
瞬态噪声
屏蔽、接地和滤波作为噪声的基本抑制技术
通常采用频域法进行描述
开关、雷电、浪涌等不规则噪声的研究
通常采用时域法进行描述
触点开关噪声及其抑制
载流触点开关瞬间的物理现象：辉光放电 和弧光放电。其危害包括：
损伤开关的触头，降低使用寿命
电涌保护电路
齐纳稳压二极管：钳位电压可精确预定，响应时间快，分 流能力低，不能满足电涌电流的保护要求。一般用在电路 输入端。 电火花隙器件：很大分流能力，击穿电压偏高，响应时间 较长，一般安装在交流电源输入端。 固体瞬态电压抑制器：具有较宽的电压保护范围和高的浪 涌电流承受能力，设计灵活，多组合使用。
电阻负载情况的开关防护
仍有可能产生击穿放电。
当电源电压低于300V时，不会产生辉光放电。但只要电源 电压高于最低弧光放电电压，均可能产生弧光放电。
放电取决于电路条件： 当负载电流低于最小弧光维持电流，一旦发生弧光放电，电 弧即熄灭，但由于电路中寄生电容或触头弹跳等原因，仍可 能发生断续的弧光放电。一般，此时可不接防护网络。 如果负载电流大于最小弧光维持电流，开关动作时会产生电 弧，需加防护网络。
电涌保护器件
浪涌噪声源最常见的是雷电和静电放电。
电涌电压可高达数万伏，电涌电流可高达几百乃至几万安培。 屏蔽、接地、滤波等基本措施无能为力，可能造成系统损坏。
浪涌电压或电流可能通过电源、信号线或地线进入系统，需 在输入通道的端口上进行有效抑制。 抑制手段是采用电涌保护器件。利用器件对瞬态电涌电压进 行限幅，或对瞬态浪涌电流进行分流，并将电涌能量泄放掉。
噪声识别分为三类： 1.电压识别 2.频率识别 3.状态识别
高灵敏度传感器包括传感器及信号甄别器。传感 器可以通过探测射线或核电磁脉冲来拾取干扰信 号。
去耦电容引线越短越好
瞬时噪声的时间回避防护方法
高速电子开关的要求
1.电路正常工作时，电子开关接通；处于干扰保 护时，开关断开； 2.控制阻断响应时间应尽量小 3.插入损耗小； ※多门电路同时发生开关 4.线路寄生电感小，不应产生过冲振荡波； 现象，总瞬态干扰很大 5.本身的功耗及体积小； ※ΔI流过的电流回路还构 6.具有一定的抗射线和抗中子能力。 成一个等效的环形天线，
主要缺点：击穿电压较高， 响应时间较慢。
应用场合：用作第一级瞬变高 电压、大电流的保护器件，须 和其他保护器件组合使用。
电火花隙保护器件特性
金属氧化物变阻器
金属氧化物变阻器是一种与端电压有关的非线性半导 体功率器件，它的伏安特性与背对背稳压管的特性类 似；当它承受瞬态高电压时，它的等效阻值将变化好 几个数量级，能吸收损耗性的瞬态电涌能量，从而达 到电压箝位、电涌保护的目的。
浪涌噪声及其防护
电涌保护器件的基本性能 1）脉冲击穿电压。超过此值，即呈现极低阻抗。 2）钳位电平。 3）最大浪涌电压。 4）最大浪涌电流。 5）响应时间。 6）最小电容。 7）最大绝缘阻抗。 8）工作的极性。 9）工作温度范围。 10）工作寿命。
电火花隙保护器件
电火花隙保护器件特性
工作过程？ 优点：允许高的的过冲电 压（1~2kV），大的放电电 流（大于50kA）以及应用 到较高频率电路中，因为 有高的绝缘电阻及很小的 固有电容。
电涌保护综述：
1.正常工作时，保护电路对系统的影响可忽略，即它的并联电 阻应足够大，而串联电阻和并联电容尽量小； 2.对过载电压应有良好的钳位能力； 3.应具有强的分流能力，保护电路能吸收最坏情况下的瞬变能 量； 4.对过载电压应有尽量短的响应时间源自文库 5.瞬变过程结束后应能够恢复正常； 6.体积小，价廉，易于维护。 其一般形式为：