EMC_7.7.瞬态脉冲干扰的抑制
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电快速瞬变脉冲群的抑制措施电路中,机械开关对电感性负载的切换,通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。
这类干扰的特点是:脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。
电快速瞬变脉冲群的起因及后果实践中,因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少,但使设备产生误动作的情况经常可见,除非有合适的对策,否则较难通过。
电快速瞬变脉冲群试验目的进行电快速瞬变脉冲群试验的目的是要对电气和电子设备建立一个评价抗击电快速瞬变脉冲群的共同依据。
解决方法:电感性负载(如继电器、接触器等)在断开时,由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,会在断开点处产生暂态骚扰。
这种暂态骚扰以脉冲群形式出现,如果电感性负载多次重复开关,则脉冲群又会以相应的时间间隔多次重复出现。
这种暂态骚扰能量较小,一般不太可能够引起设备的损坏,但是由于其频谱分布宽,所以仍会对电子、电子设备的可靠工作产生影响。
脉冲群的特点:脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。
实践中,因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少,但使设备产生的误动作的情况经常出现,除非有合适的对策,负责较难通过。
对于数字电路来说,脉冲群的抑制方法有以下几种(仅供参考):1),在电源端口处安装EMI滤波器,它能抑制电路或设备向外传播的电磁骚扰,也能抑制外来骚扰的侵入,安装时要注意将滤波器良好的接地。
2),安装带有屏蔽层的变压器,这种变压器对抑制脉冲骚扰有限的效果,对于低频段的骚扰也具有良好的抑制性能,安装时同样要注意接地问题。
3),对硬件采取措施,避免选用脉冲边沿触发的电路,采用门电路或选通脉冲触发技术,将使电路仅在脉冲骚扰和选通同时发生时才造成误动作,从而提供其骚扰能力。
对于模拟电路来说,脉冲群的抑制方法有下面几种(仅供参考):1),尽量使用平衡的电路,这样能减少对外界电磁场的耦合效应。
2),尽量选用大的工作电平,以减少高频解调效应。
瞬态脉冲骚扰及抑制方法1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源,这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响,严重时也要损坏元器件,甚至损坏设备以至于整个系统。
这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。
产生瞬态脉冲骚扰源的原因有:雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。
常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(1 00kZHz)脉冲群骚扰等。
2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中,在电感上要产生反电势。
根据楞次定律:这个反电势应为。
反电势要向寄生电容C反向充电,随着充电电压的升高,当达到一定数值时,在触点之间要出现击穿现象,形成导电通路。
一旦出现导电通路时,电容C就要开始放电,使电压下降,当电压降到维持触点导通电压以下时,触点又将处于断开状态。
上述过程就要重复发生,此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。
当电容不能通过击穿触点放电时,就通过电感回路放电,直至电感中能量消耗完为止。
在上述过程中,电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电,因此在电源回路上形成很大的脉冲电流,由于电源回路也有阻抗存在,脉冲电流通过电源回路时,在其两端就要形成脉冲电压,而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。
这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。
随着触点间隙的变化,击穿触点间隙所需要的电压是变化的。
当触点间隙越来越大时,击穿电压越来越高。
因此电容C上的电压也要越来越高。
当触点击穿所需要的电压越高时,电容充电的时间就越长,振荡波形的频率就越低。
2.2 主要的瞬态脉冲骚扰的产生及特点(1) 电快速瞬变脉冲群骚扰电快速瞬变脉冲群骚扰是由于电路中断开感性负载时产生的。
它的特点是骚扰信号不是单个脉冲,而是一连串的脉冲群。
一方面由于脉冲群可以在电路的输入端产生积累效应,使骚扰电平的幅度最终可能超过电路的噪声容限。
瞬态脉冲抑制电路
瞬态脉冲抑制电路是一种用于保护电子元器件和设备的关键技术。
在电路中经常会遇到突发的电磁脉冲、静电放电、雷击等干扰信号,
这些都会对电路造成严重的损坏。
瞬态脉冲抑制电路能够快速地检测
到这些干扰信号,并通过各种处理方法实现对其的屏蔽和抑制,从而
保护电路的正常工作。
这种电路的工作原理主要是通过电阻、电容、二极管等元器件来
构成一个低通滤波器,使其能够对高频脉冲进行滤波和抑制。
通常在
电路中加入瞬态电压抑制器、瞬态电压限制器等元器件,以保护电子
元器件不受过压和过流的损坏,从而提高设备的稳定性和可靠性,延
长设备和电路的使用寿命。
在工业、通信、军事等领域,瞬态脉冲抑制电路被广泛应用,是
一项非常重要的技术。
随着电子设备的不断发展,对高品质、高可靠
性的保护技术需求越来越高,瞬态脉冲抑制电路的应用也将更加广泛。
抑制电快速瞬变脉冲干扰的设计方法分析研究摘要文章根据作者多年工作经验,阐述了电快速瞬变脉冲群的基本概念、噪声源、耦合通道、试验等级、电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径,在此基础上系统分析了抑制电快速瞬变脉冲干扰的八种典型设计方法,最后介绍了抑制电快速瞬变脉冲干扰的防护设计最优时间点。
关键词EFT;噪声源;耦合通道;影响途径;防护设计前言在电气线路中,尤其是电感性负载在接通或断开时,由于开关触点空气间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,会在断开点处产生瞬态电流突变,瞬态电流突变通过电路直接或间接耦合产生骚扰。
这种瞬态骚扰往往以脉冲群形式出现,其骚扰能量随瞬态电流而大小不等(通常较小),频谱分布较宽(与瞬态电流突变速率有关),容易对电子、电器设备的工作可靠性带来影响。
严重的可能导致用电器的性能下降或失灵。
电快速瞬变脉冲群试验,就是为了检验电子、电器设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。
“电快速瞬变脉冲群”的英文为:“Electrical Fast Transient/Burst”简称“EFT/B”。
应对EFT/B解决问题的原理、方法是:防止高频干扰脉冲进入被保护的电气线路,设置高频吸收、阻断回路,如电源滤波器、串接磁珠或并接高频特性电容器等。
1 电快速瞬变脉冲干扰特性1.1 电快速瞬变脉冲群噪声源电快速瞬变脉冲群的源特征是:脉冲上升时间短,重复率高和能量低,频谱分布较宽,脉冲成群出现。
1.2 耦合通道电快速瞬变脉冲群的传播路径有三个:一是线路直接耦合;二是线路间的容性耦合;三是空间辐射耦合。
1.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级1.4 电快速瞬变脉冲群干扰特性分析电快速瞬变脉冲群的干扰特性由三部分组成:一是脉冲群的幅度大小;二是脉冲上升时间;三是接收器的敏感度[1]。
2 电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径2.1 电源线当单独对L或N线加干扰时(L-GND或N-GND),在L和N线间会存在差模电压;当同时对L和N线加干扰时(L+N-GND),存在共模电压;由于大部分电源的输入都是平衡的(无论是变压器输入,还是整流桥输入),因此实际共模干扰转化成差模电压的成分很少。
1抑制瞬态干扰瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号,其特点是作用时间极短,但电压幅度高、瞬态能量大。
瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动;当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压VI上,使VI超过内部功率开关管的漏-源击穿电压V(BR)DS时,还会损坏TOPSwitch芯片,因此必须采用抑制措施。
1.1 瞬态电压的特点瞬态电压的两种典型波形分别如图1(a)、(b)所示。
(a)图是由国际电工委员会制定的IEC1000-4-5标准中给出的典型浪涌电压波形,VP为浪涌电压的峰值,通常选VP=3000V的测试电压。
T是浪涌电压从0.3VP上升到0.9VP的时间间隔。
T1为上升时间,T1=1.67T=1.2μs±30%。
浪涌电压降到0.5Vp所持续的时间为T2,T2=50μs。
(b)图示出由IEEE-587标准中给出的典型振铃电压波形,其峰值也是3000V(典型值)。
第一个周期内正向脉冲上升时间T1=0.5μs,持续时间T=10μs;负向脉冲的峰值已衰减为0.6Vp。
1.2 抑制瞬态干扰的方法1.2.1 改进电路现以TOP202Y构成7.5V、15W开关电源模块的电路为例,阐述抑制瞬态干扰的方法。
其改进电路如图2所示,主要做了以下改进:①将交流两线输入方式改成三线输入方式,G端接通大地;②采用两级电磁干扰(EMI)滤波器,为避免两个EMI滤波器在产生谐振时的干扰信号互相叠加,应使L2(L3)≤10mH,L3≥2L2;③增加C9和L4,并将C8换成0.1μF 普通电容器。
C7~C9为安全电容,分别与高频变压器的引出端相连。
其中,C7接初级直流高压的返回端,C8接次级返回端,C9接初级直流高压端。
它们的共端则经过滤波电感L4接通大。
L4用铁氧体磁环绕制而成。
设计负印制板时,连接C7~C9的各条印制导线应短而宽。
采用上述连接方式可保证瞬态电流被C7~C9旁路掉,而不进入TOP202Y中。