7-瞬态脉干扰的抑制解析PPT精品课件

维持电压 接触点距离
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随着触点的距离越来越远，击穿触点需要的电压越来越高，因此电容上的 电压越来越高。
随着击穿触点需要的电压越来越高，电容充电的时间越来越长，因此震荡 波形的频率越来越低。
电容C每次击穿触点向电源回路反向放电时，会在电源回路上形成很大的 脉冲电流，由于电源阻抗的存在，这些脉冲电流在电源两端形成了脉冲电 压，从而对共用这个电源的其它电路造成影响。
当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感与电容回路放
电，直到电感中的能量耗尽为止。
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两种触点击穿导通机理
气 隙 上 的 电 压 320V
击穿电压 辉光放电
维持电压
气体电离 自持放电 辉光放电 起辉电压：。 维持电压：维持电压与触点的 距离无关，在空气中大约为 300V。需要一个最小电流，通 常为几个 mA。
0.08mm
接触点距离
辉光放电 气体电离
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阳极(+)
击穿电压
电子流
弧光放电
阴极(－) 30V
弧光放电 金属气化
金属气体桥－弧光放电，所需要的电压梯度一般为0.5MV/cm。 维持电压一般为10－30V，维持电流一般为1A。 当电压或电流不满足这个条件时，弧光放电就终止了。 气体金属桥上的电流由电路电阻和电源电压决定。
E = d / dt = -L ( di / dt )
这个反电动势向电感的寄生电容C反向充电。随着充电电压的 升高，触点上的电压也升高，当达到一定程度时，将触点击 穿，形成导电通路，电容C开始放电，电压开始下降，当
电压降到维持触点空气导通的电压以下时，通路断开，又重 复上面的过程。这种过程一直重复到由于触点之间的距离增 加，电容上的电压不能击穿触点为止。
I
特点：能量大
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浪涌试验波形
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直接雷：
直接雷、感应雷
感应雷：
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瞬态干扰的频谱
A
2A
0.5A
时间
1/
1/tr
频率
瞬态类型 A
EFT 4kV
ESD 30A
浪涌 4kV
tr 2A
5ns 0.4V/MHz
1ns 1.8A/MHz
1.2s 0.4V/MHz
1/
1/tr
50ns
6. 4MHz
64MHz
30ns
10MHz
320MHz
50s
14
6.3kHz
265kHz
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瞬态干扰抑制原理
分压法：
电阻 电感 电容
分流法：
电 容＋电阻 气体放电管 瞬态抑制二极管 压敏电阻
低通滤波器： 截止频率小于1 /
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上策 下策
对策
低通滤波器
V2(t)dt
0
0
fco
(2VIN)2df = 0
out
V
2 OUT
dt
0
= 1 / fco
fco
(2VIN)2 fco =
V
2 OUT
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/
fco
/ V out V in =
2 fco in
Vout 和 Vin 分别为输出和输入滤波器的脉冲峰值
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对滤波器的要求
因为：VOUT / VIN = 2 fco
电源回路中的电流 t
I0
C
Vdc
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静电放电现象
＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
放电电I 流
放电电流 I
t
1n
100n
当一个带电物体接近一个接地导体时，s 带电物体上的电s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原因：放电电流具有很高的幅度和
很短上升沿，根据傅立叶变换，上升沿为1ns的脉冲，带宽达
抑制高频 差模干扰
浪涌抑制器件
压敏电阻 瞬态抑制二极管
气体放电管
并用
浪涌注入端
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被保护电 路端
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电路结构
浪涌注入 端
滤波器的电路结构
L R
RL
消除感性负载干扰
被保护电 路端
R
L
C
浪涌注入 端
滤波器与瞬17态抑制器共用
被保护电 路端
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低通滤波器对脉冲干扰的抑制
A 输入脉冲频谱
= 3.54 fco
若： fCO = 0.01 则：VOUT / VIN 0.04
到300MHz。
静电的产生： 接触分离起电，摩擦起电，感应起电，传导起电
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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。 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。
第七课 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
电快速脉冲 浪涌
静电放电
信号端口 电源端口
静电放电 浪涌 电快速脉冲
瞬态干扰：时间很短，频谱宽，幅度大的电磁干扰。 常见的瞬态干扰：电快速脉冲、浪涌、静电放电
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电感性负载
在电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰是由继电器、 马达、变压器等电感器件和开关动作产生的。
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一般小于75kA 最大可达300kA
浪涌产生的原因
浪涌主要是由雷电在电缆上感应 产生的，功率很大的开关也能产 生。
浪涌的特点是能量很大，室内的 浪涌电压幅度可达到6kV， 室外会超过10kV。
浪涌虽然不象EFT那么普遍，但 是一旦发生危害是十分严重的， 往往导致电路的损坏
导体周围产 生强磁场
一般这些器件构成系统的一部分，因此干扰往往在 系统内部产生。设计人员对此应给予足够的重视。
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感性负载断开时产生的干扰
VL
电源回路中的电流（电压）
I0 Vdc
C
VL
t
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特点：脉冲串
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瞬态干扰产生的机理
电源回路中的电流（电压）
I0
C
Vdc
t
根据楞次定律，当开关断开时，电感上的电流不能突然消失 ，电感上会产生一个很高的反电动势，
2VIPd
A
输出脉冲频谱
2VIPd
+
f
IL
fCO
f
滤波器特性
相当于脉冲的上升时间和脉宽变 大，而幅度没有减小。
f
fCO
假设滤波器与负载是阻抗匹配的， 如果不匹配，输出为衰减振荡波形
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Fco < 1 /
Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量：
out
V2(f)df =