u
电磁干扰隔离及抑制技术
Ø
这在核测试时常常采用
Ø
瞬时干扰的出现时间无确定的规律，采用被动的时间 回避方法
u
u
在瞬时干扰前期征兆出现时，利用高速电子开关将信号通道、电源 切断，暂时停止工作。将存贮的信息迅速转移至存贮器中，待瞬时 干扰过去后，再重新恢复工作 对卫星、航天飞行器、飞行中的导弹的电子系统的防护特别有用， 因为很难采用屏蔽隔离等防护方法来有效减弱核辐射或者电磁脉冲
电磁兼容 Advanced EMC
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
何金良 H 清华大学电机系高压研究所 电磁环境技术研究室 ( +62784709，13601024327 * hejl@
第６讲电磁干扰滤波技术
Ø
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 电源线滤波器的主要作用不仅是消除传导干扰， 对于辐射干扰发射也是必要的 信号线滤波器的主要作用是消除辐射干扰，同时 也消除传导干扰 电磁兼容设计中使用最多的是低通滤波器 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
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
37
气体放电管
Ø
主要电气参数
直流击穿电压
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
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” 冲击击穿电压 对放电管施加一定上升速率的单次冲击电压， 致使放电管击穿时刻的电压值
38
放电管主要电气参数
Ø
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
基于场的 计算方法
1.网格法 ２．特征线法 ３．频域法
1. 有限元法 ２．差分法 ３．边界元法 ４．模拟电荷法
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
电磁干扰隔离及抑制技术
浪涌
电快速脉冲
电快速脉冲
浪涌
7.
9
几种主要电磁暂态
骚扰类型 脉冲上升时间 能量 电压（负载阻抗高） 电流（负载阻抗低） 电快速脉冲 5ns 中等（单个） 10kV 以下 几十安 电涌 µs 级 高 10kV 以下 kA 级 静电放电 <1ns 低 15kV 以上 人体放电电流几十安 装置放电可达数百安
ü
ü
7.
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
不平衡电路转换为平衡电路
扭绞线平衡结构减小感性耦合
电磁干扰隔离及抑制技术
MK =
µ 0 l a14 a23 ln 2π a13 a 24
7.
平衡电路用于差分放大器
电磁干扰隔离及抑制技术
双端输入
单端输入
7.
差分放大器
辅助电源-VC和射极电阻RE都是为了稳定差分放大器的工作 电流，改善差分放大器性能而设置的 电磁干扰隔离及抑制技术 7. RE对共模EMI信号有很强的电流负反馈左用，RE阻值越大， 对共模EMI信号的抑制能力便越强 对要放大的差分信号VS没有影响
u
电路单元间传输的信号电流只在变压器绕组连线中流过，不流经地 线，因此也可以避免对其他电路的干扰
7.
隔离变压器
UR = UG 1 1 1+ 2πfCR L
2
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
中和变压器
Ø
采用变压器断开接地环路的方法，对直流电路和频率很低 （如低于50Hz）的电路不适用的 可以采用中和变压器。将变压器采取这种连接后，它对电流 信号的阻抗是很低的，且不会切断直流通路，但对存在的共 模噪声信号却具有很高的阻抗 中和变压器也用作数据线EMI滤波器，或称为磁性滤波
电磁干扰隔离及抑制技术
墨子《修身》
7.
6
第７讲 电磁干扰隔离及抑制技术
内容：
u 电磁干扰隔离及抑制技术 u u u u u
平衡电路 隔离元件 光电隔离 保护器件、保护电路 多极保护效果分析 触点开关噪声及其抑制
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
电 磁 兼 容 研 究 体 系
7.
电磁骚扰源
1.直击雷防护 2.电磁屏蔽 3.接地及搭接 4.滤波 1.直击雷防护 电磁屏蔽 5.隔离 2. 3.接地及搭接 4.滤波 6.保护设备 5.隔离 6.保护设备 7.电气安全 7.电气安全
3
Ø
Ø
Ø
第６讲电磁干扰滤波技术
Ø
使用三端电容或穿心电容可以大幅度改进电容的 高频特性 使用穿心电容是最理想的选择，但要注意穿心电 容的安装方法 任何电感都有寄生电容，高频时，寄生电容导致 电感的阻抗减小 通过分组绕制、电感串联等方式可以减小电感的 寄生电容 尽量使用闭合磁路的磁芯做电感，防止产生二次 泄漏
电磁干扰隔离
Ø Ø
抗干扰变压器 平衡变压器 中和变压器 光电耦合
电磁干扰隔离及抑制技术
Ø Ø
7.
抗干扰变压器
Ø
传输低电平信号的变压器容易受外界磁场的干扰作用。 抗干扰变压器一般指变压器采用环形磁路和对称绕组， 以提高抗磁场干扰的能力 在环形磁芯的两边各绕初级绕组的一半和次级绕组的一 半，两个绕组的绕向相同，其中一对同名端相接，另一 对同名端作为引出端 外磁场的干扰不呈现在引出端
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
Ø
Ø
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
光电耦合器
光电耦合装置
电磁干扰隔离及抑制技术
输入输出间耦合电容 电容量 (pF)
C1C 0.7
C2C 0.6
C1B 0.7
C2B 0.7
C1E 0.6
C2E 0.7
7.
光电传输系统
Ø
信号线经过电磁环境比较恶劣的地区，采用光电传输 是保证传输的信号不是环境影响的最为有效的方法 光电传输系统由三部分组成：电光转换元件，光缆， 光电转换元件 光电传输系统不受环境电磁场（包括雷电、和电磁脉 冲）的影响；另外光纤系统本身不辐射干扰
电磁干扰隔离及抑制技术
VG RC2 / L VN = jω + R C 2 / L VN RC 2 / L = VG jω + R C 2 / L
要减小共模干扰影响，应尽可能减小 RC2，中和变压器的电感应为
L >>
RC 2 ω
7.
光电耦合器
Ø Ø
切断地环路的最有效的方法是采用光电耦合器 电路1的信号电流通过发光二极管后，发光二极管发光的 强弱随通过它的电流变化，这样就把电路1的信号电流变 成强弱不同的光信号 由光电三极管将强弱不同的光转换成相应的电流，从而实 现了电路间的信号传输 通常发光二极管和光电三极管封装在一起，构成一个光电 耦合器
1.测试方法 ２．测试系统 3.测试标准
1. 雷电 2. 网络结构及参数变化 3. 核电磁脉冲 4. 静电 5. 辐射 5. 电源质量
传播途径
1. 电磁辐射：电耦合 磁耦合 电磁耦合 2. 波传导：传导耦合
电磁干扰防护
电磁兼容设计
1. 电磁干扰危害
电磁干扰分析 电磁干扰测试
基于路的 计算方法
RL>>RC 2，插入中和变压器对信号的衰减可以忽略
7.
中和变压器
加装了中和变压器后，RL 两端的共模噪声电压： I1 环路：VG = jω L1 I 1 + jωMI 2 + I 1 R L I2 环路：V G = j ωL2 I 2 + jωMI 1 + I 2 R C 2 因为 L1 = L2 = M 设 VN＝I1RL，且 RC2<<RL:
Ø
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
Ø
中和变压器
根据电缆屏蔽分析知道，当频率ω≥5RC 2/L2 时，信号电流 IS 的全部 会经过 RC 2， L2 的路径返回信号源 VS， 而不经地线环流返回信号源。 假设工作频率ω>5RC2/L2，IC＝0：
电磁干扰隔离及抑制技术
因为
V S = jω ( L1 + L2 ) I S − 2 jωMI S + ( R L + RC 2 ) I S L1 = L2 = M VS VS IS = ≈ R L + RC 2 R L
Ø
电磁干扰隔离及抑制技术 7.
Ø
３．瞬时干扰的时间回避防护方法
Ø 瞬变干扰的保护有如下三类方法
电磁干扰隔离及抑制技术
电压甄别 ü 频率甄别 ü 状态甄别
ü
ü电路的正常工作状态 ü出现瞬变干扰状态
7.
３．瞬时干扰的时间回避防护方法
Ø
瞬时干扰出现时暂时中止工作，以使瞬时干扰对系统 不产生直接的作用，待瞬时干扰过去后，系统再恢复 正常工作 信号和干扰的出现时间有确定的关系时，可以采用主 动的时间回避方法
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
平衡电路
Ø
采用平衡电路的原理能减小共模干扰信号对电路的 影响 VL = I S ( RL1 + RL 2 ) + I N 1 RL1 − I N 2 RL 2
VL = I S ( RL1 + RL 2 )
7.
电磁干扰隔离及抑制技术
平衡电路实例平衡电路条件，例如用扭绞线来连接信号源和负载， 就能实现对EMI信号的抑制 在工程实际中，完美的平衡是很难实现的，因此平衡电路对EMI信号的抑制有 限。要得到抑制EMI信号的满意效果，还要采用屏蔽措施
Ø
Ø
Ø
冲击放电电流：通过放电管的冲击电流峰值，亦称“ 脉 冲放电电流” 或“ 浪涌放电电流” 。国际电报电话咨询 委员会ＣＣＩＴＴ要求放电管能通过８／２０ μｓ波形时相隔３ 分钟的该放电电流共１０次 交流放电电流：通过放电管放电间隙的交流电流（有 效值）。ＣＣＩＴＴ要求放电管能通过持续时间为１秒时相 隔３分钟的该交流放电电流共１０次 绝缘电阻：指放电管未放电时的极间电阻（一般为１００ Ｖ直流偏置下测得的数值） 电容：在一定频率下（一般为１ＭＨｚ）下测得的极间电 容值