I
放电电流 I
t
1ns 100ns
特点：频率范围宽
瞬态干扰的频谱
A 0.5A 2A

时间
1/
1/tr
频率
瞬态类型
EFT ESD
tr
5ns 1ns

50ns 30ns
1/
6. 4MHz 10MHz
1/tr
64MHz 320MHz
A
4kV 30A
2A
0.4V/MHz 1.8A/MHz
流进电源的电流
0
0
20
40
60
80
100 s
浪涌抑制器件的保护作用
kV 6 4 2 0 kA 3 2 1
浪涌电压
抑制后的电压
开关电源等效电路 6kV, 3kA 1.2 50 s 浪涌波形
流进电源的电流
流进抑制器的电流
大部分电流
流进了电源
0
0
20
40
60
80
100 s
TVS增容问题
1M 1M
• 寄生电容小
• 电流容量大
跟随电流 不可用在直流的场合！
放电管与压敏电阻组合
优点：
用低通滤 波器消除
• 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 s 浪涌波形 开关电源等效电路 2 1
浪涌电压 电源上电压
浪涌
1.2s
50s
6.3kHz
265kHz
4kV
0.4V/MHz
消除感性负载干扰
L R L R C L
RL
阻尼电路参数确定
R:
越大，开关闭合 时限流作用越好 越小，开关断开 时反充电压越小
折衷
V / Ia < R < RL
C:
由于没有弧光，L中的能量全部进入C，VC = I (L/C)1/2
V / V OUT = 2 fco
低通滤波器对瞬态干扰的抑制
VOUT / VIN
-40
-30 -20 -10 0 0.001 0.01
0.1
1/2
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
气体放电管的跟随电流
30
60
t(ns)
ESD常见问题与改进
ESD ESD
V ESD
ESD 屏蔽层
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
电缆上的ESD防护
电缆/机箱搭接
VN
错误
正确
V
浪涌
Z V / I2P
V1 V2 V0MAX
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0.5，则反弹电压达到2500V !
静电放电现象
＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
I
放电电流 I t
1ns 100ns
ESD对电路工作影响的机理
瞬态脉冲干扰的抑制
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
感性负载断开时产生的干扰
VL 对应的EMC实验：EFT t
20 － 200 Vdc
电源回路中的电流（电压）
Vdc
I0
C
VL
t
特点：脉冲串
两种触点击穿导通机理
气 隙 上 的 电 压 320V
击穿电压
阳极(+)
维持电压
电子流
阴极(－)
0.08mm 接触点距离
辉光放电 气体电离
弧光放电 金属气化
浪涌产生的原因
对应EMC实验：浪涌
一般小于75kA 最大可达300kA 导体周围产 生强磁场
特点：能量大 I
静电放电现象
对应EMC实验：ESD
＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
R
R
不行
R = V / Ipeak
可以
最好
V = 两管钳位差 Ipeak = TVS的峰值电流
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 V1 V I2P V2 V0
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
ESD产生的电磁场
电场 kV/m
4 3 2 10 cm
磁场 A/m
15 10
1
5 10
20 cm 50 cm
15 时间 ns
5
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
tr
瞬态抑制二极管 气体放电管
低通滤波器：截止频率小于1 /
低通滤波器对瞬态干扰的作用
2A
输入脉冲频谱
A
2A
输出脉冲频谱
f
IL
+
fCO
滤波器特性
f
f
fCO
Fco > 1 /
VOUT = VP(f) f1 = 2VIN / = 2VIN /
输出脉冲的幅度略有降低
VIN

VOUT
fco
Fco < 1 /
Parseval 定律：时域中的能量等于频域中的能量： out V2(f)df = V2(t)dt 0 0


= 1 / fco

fco
fco 0 (2VIN)2df =
out

0
V 2OUT dt
(2VIN)2 fco = V 2OUT / fco
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1V/s， C > 10- 6 I
过零开关消除干扰
VD
C
电感电 流取样
继电器
+
电压比较器
瞬态干 感 电 容 负温度系数电阻 （压敏电阻）
分流法：