瞬态干扰抑制讲解实用教案

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1、 主要(zhyo)内容 1. 概述概述 2.电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFT ） 3.雷击浪涌及其防护雷击浪涌及其防护 4. 静电放电干扰静电放电干扰(gnro)及其防护及其防护 5.抑制瞬态骚扰的常用器件抑制瞬态骚扰的常用器件第1页/共62页第一页，共62页。瞬态干扰对设备瞬态干扰对设备(shbi)的威胁的威胁电快速(kui s)脉冲电快速脉冲浪涌静电放电静电放电电源端口信号端口浪涌静电放电n 瞬态干扰：时间很短，频谱宽，幅度大的电磁干扰。瞬态干扰：时间很短，频谱宽，幅度大的电磁干扰。n 常见常见(chn jin)的瞬态干扰：电快速脉冲、浪涌、静电放电的瞬态干扰：电快速脉冲、浪涌、

2、静电放电1. 1. 概述概述第2页/共62页第二页，共62页。1. 1. 概述概述(i sh)(i sh)第3页/共62页第三页，共62页。1. 1. 概述概述(i sh)(i sh)3种瞬态干扰种瞬态干扰(gnro)的比较的比较骚扰类型EFTSURGEESD脉冲上升时间5ms慢，ms量级1ns能量中等（单个脉冲）高低电压（负载阻抗高）10kV以下10kV以下15kV以上电流（负载阻抗低）几十安培几千安培人体放电几十安培装置放电可达数百安培第4页/共62页第四页，共62页。瞬态类型瞬态类型(lixng) tr 1/ 1/tr A 2AEFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV

3、 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8A/MHz浪涌浪涌 1.2s 50s 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz1. 1. 概述概述(i sh)(i sh)瞬态干扰瞬态干扰(gnro)的频谱的频谱trA0.5A 2A 1/1/ tr时间时间频率频率A:瞬态干扰脉冲的振幅瞬态干扰脉冲的振幅第5页/共62页第五页，共62页。电感性负载电感性负载感性负载感性负载(fzi)断开时产生的干扰断开时产生的干扰2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）第6页/共62页第六页，共62页。开关开关(ki

4、gun)触点触点击穿导通机理击穿导通机理气隙上的电压击穿电压击穿电压维持电压320V0.08mm 接触点距离(jl) 辉光放电辉光放电 气体气体(qt)电离电离2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）第7页/共62页第七页，共62页。开关触点开关触点(ch din)击穿导通机理击穿导通机理2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）阳极(+)阴极()电子流弧光放电弧光放电 金属金属(jnsh)气化气化击穿电压击穿电压维持电压30V接触点距离 第8页/共62页第八页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)

5、瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）第9页/共62页第九页，共62页。感性负载感性负载(fzi)断开时断开时产生的干扰产生的干扰VLVLt电源回路(hul)中的电流（电压）I0VdcC特点特点(tdin)：脉冲：脉冲串串t2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）第10页/共62页第十页，共62页。1. 1. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰干扰(gnro)机理机理2. 2. 电快速瞬变脉冲群（电快速瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰机理干扰机理第11页/共62页第十一页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui

6、 s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰干扰(gnro)机理机理第12页/共62页第十二页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）第13页/共62页第十三页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT特性特性(txng)第14页/共62页第十四页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）EFT干扰干扰(gnro)的抑制的抑制第15页/共62页第十五页，共62页。RLRLRCL2. 2

7、. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）电感电感(din n)EFT干扰抑制网络干扰抑制网络L第16页/共62页第十六页，共62页。2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）电感电感(din n)EFT干扰抑制网络干扰抑制网络R:越大，开关闭合时越大，开关闭合时限限(shxin)流作用越流作用越好好越小，开关断开时越小，开关断开时反充电压越小反充电压越小V / Ia R RL折衷折衷C:由于没有弧光，由于没有弧光，L中的能量全部进入中的能量全部进入C，VC = I (L/C)1/2为了防止发生辉光，为了防

8、止发生辉光，VC ( I / 300 ) 2 L为了防止发生弧光，电容充电速率要小于为了防止发生弧光，电容充电速率要小于1V/m ms，C 10- 6 IRCL第17页/共62页第十七页，共62页。接在开关两端接在开关两端(lin dun)的开关防护电路的开关防护电路2. 2. 电快速电快速(kui s)(kui s)瞬变脉冲群（瞬变脉冲群（EFTEFT）第18页/共62页第十八页，共62页。3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第19页/共62页第十九页，共62页。直击雷直击雷3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第20页/共62页第二十页，共62页。感应感应(gnyng

9、)雷雷3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第21页/共62页第二十一页，共62页。感应感应(gnyng)雷雷3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第22页/共62页第二十二页，共62页。浪涌浪涌3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第23页/共62页第二十三页，共62页。浪涌浪涌3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌类型类型产生原因产生原因雷击雷击直击雷直击雷雷击直接点击电源或信号线雷击直接点击电源或信号线感应雷感应雷静电感应、电磁感应静电感应、电磁感应线路浪涌线路浪涌故障浪涌故障浪涌相线与地短路引起的过电压相线与地短路引起的过电压一相开路引起的过电压

10、一相开路引起的过电压系统开关系统开关无负载时开关无负载时开关过电压过电压切断电流切断电流容性或感性负载开关容性或感性负载开关整流整流电磁感应电磁感应使用电吹风、无绳电话等使用电吹风、无绳电话等静电感应静电感应人体静电、摩擦静电人体静电、摩擦静电核电磁脉冲核电磁脉冲核爆核爆第24页/共62页第二十四页，共62页。雷电雷电(lidin)浪涌对机房电子设备造成损害的主要途径浪涌对机房电子设备造成损害的主要途径3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第25页/共62页第二十五页，共62页。雷电危害雷电危害(wihi)防护防护3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第26页/共62页第二

11、十六页，共62页。雷电危害雷电危害(wihi)防护防护3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第27页/共62页第二十七页，共62页。雷电雷电(lidin)危害防护危害防护3 .3 .雷击雷击(lij)(lij)浪涌浪涌第28页/共62页第二十八页，共62页。放电电流放电电流 I特点特点(tdin)：频率范围宽：频率范围宽n静电的产生：静电的产生：n 接触分离起电接触分离起电n 摩擦起电摩擦起电n 感应感应(gnyng)起电起电n 传导起电传导起电1ns100nsIt放电电流4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护n静电放电现象：当一个带电物体接近一

12、个接地导体时，带电物体上的电荷会通过接地导体快速泄放。第29页/共62页第二十九页，共62页。放电电流放电电流 I特点：频率特点：频率(pnl)范围宽范围宽静电放电产生电磁干扰的实质：静电放电产生电磁干扰的实质： 放电电流具有很高的幅度和很短上升沿，会产生强度大、频谱宽的电磁场，对电子设备造成放电电流具有很高的幅度和很短上升沿，会产生强度大、频谱宽的电磁场，对电子设备造成(zo chn)电磁干扰。电磁干扰。 根据傅立叶变换，上升沿为根据傅立叶变换，上升沿为1ns的脉冲，带宽达到的脉冲，带宽达到300MHz。1ns100nsIt放电电流4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)

13、及其防护及其防护第30页/共62页第三十页，共62页。4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护第31页/共62页第三十一页，共62页。ESD对电路工作影响对电路工作影响(yngxing)的机理的机理不良搭接孔缝电流找阻抗最小路径静电放电产生的电磁场 静电放电耦合通路有：直接传导、寄生电容静电放电耦合通路有：直接传导、寄生电容/电感耦合进敏感电路。电感耦合进敏感电路。 静电放电对设备造成的损害有三种：硬损坏静电放电对设备造成的损害有三种：硬损坏(snhui)、软损坏、软损坏(snhui)和数据错误。和数据错误。直接直接(zhji)传导传导电容耦合4 .4 .静

14、电放电干扰及其防护静电放电干扰及其防护第32页/共62页第三十二页，共62页。4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护ESD防护设计防护设计(shj)及措施及措施第33页/共62页第三十三页，共62页。ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) ESDVESDV单点接地单点接地4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护4 .4 .静电静电(jngdin)(jngdin)放电干扰及其防护放电干扰及其防护第34页/共62页第三十四页，共62页。ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) ESDESD屏蔽层屏蔽场作用屏蔽场

15、作用4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护4 .4 .静电放电干扰静电放电干扰(gnro)(gnro)及其防护及其防护第35页/共62页第三十五页，共62页。ESD1I1ESD2I2ESD1I1ESD2铁氧体磁珠ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) 4 .4 .静电静电(jngdin)(jngdin)放电干扰及其防护放电干扰及其防护第36页/共62页第三十六页，共62页。高电位共模电流共模电流0V二次放电高电位ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) 4 .4 .静电静电(jngdin)(jngdin)放电干扰及其防护放电干扰及其防护第37

16、页/共62页第三十七页，共62页。ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) 4 .4 .静电静电(jngdin)(jngdin)放电干扰及其防护放电干扰及其防护发生10000V静电放电时：第38页/共62页第三十八页，共62页。ESD常见问题与改进常见问题与改进(gijn) 4 .4 .静电放电静电放电(fng din)(fng din)干扰及其防护干扰及其防护第39页/共62页第三十九页，共62页。低通滤波器：低通滤波器： 截止频率小于截止频率小于1 / 分压法：分压法：电电 阻阻电电 感感电电 容容分流分流(fn li)法：法：压敏电阻压敏电阻瞬态抑制瞬态抑制(yzh)二极二极管管气

17、体气体(qt)放电管放电管电电 容电阻容电阻5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制机理瞬态干扰抑制机理 第40页/共62页第四十页，共62页。浪涌抑制浪涌抑制(yzh)器件器件压敏电阻压敏电阻瞬态抑制瞬态抑制(yzh)二极管二极管气体气体(qt)放电放电管管低通滤波器低通滤波器上策上策下策下策并并 用用浪涌注入端浪涌注入端被保护电路被保护电路端端 抑制高频 差模干扰5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件第41页/共62页第四十一页，共62页。VOUT / VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010VOUT / VIN = 2

18、fco 低通滤波器对瞬态干扰低通滤波器对瞬态干扰(gnro)的抑制的抑制 5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件低通滤波器低通滤波器第42页/共62页第四十二页，共62页。瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管气体放电管气体放电管压敏电阻压敏电阻VIVIVI 共同特点：当器件上的电压超过 一定值时，器件的电阻变得很低， 分流作用(zuyng)，并将干扰能量泄放掉。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第43页/共62页第四十三页，共62页。1000浪涌电压浪涌电压(diny)压敏电阻压敏电阻瞬态抑制瞬态抑制(yz

19、h)二极管二极管气体气体(qt)放放电管电管220500钳位电压较高钳位电压较高电流容量不大电流容量不大有残留尖峰有残留尖峰和跟随电流和跟随电流瞬态瞬态注入注入端端被保护电被保护电路端路端ut5 .5 .瞬态干扰抑制常用器件瞬态干扰抑制常用器件第44页/共62页第四十四页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第45页/共62页第四十五页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第46页/共62页第四十六页，共62页。气体气体(qt)放电管放电管残留尖峰残留尖峰时间时间电压电压跟随电流

20、跟随电流通常与瞬态二级管串通常与瞬态二级管串联联(chunlin)合用：合用： 没有跟随电流没有跟随电流 没有漏电流没有漏电流 钳位电压低钳位电压低第47页/共62页第四十七页，共62页。5 .5 .瞬态干扰瞬态干扰(gnro)(gnro)抑制常用器件抑制常用器件第48页/共62页第四十八页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第49页/共62页第四十九页，共62页。5 .5 .瞬态干扰瞬态干扰(gnro)(gnro)抑制常用器件抑制常用器件第50页/共62页第五十页，共62页。5 .5 .瞬态干扰瞬态干扰(gnro)(gnro)抑制常

21、用器件抑制常用器件第51页/共62页第五十一页，共62页。5 .5 .瞬态干扰瞬态干扰(gnro)(gnro)抑制常用器件抑制常用器件第52页/共62页第五十二页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第53页/共62页第五十三页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第54页/共62页第五十四页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制瞬态干扰抑制(yzh)(yzh)常用器件常用器件第55页/共62页第五十五页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制瞬态干扰抑制(yzh)(yzh)常用器件常

22、用器件第56页/共62页第五十六页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制瞬态干扰抑制(yzh)(yzh)常用器件常用器件第57页/共62页第五十七页，共62页。5 .5 .瞬态干扰抑制常用瞬态干扰抑制常用(chn yn)(chn yn)器件器件第58页/共62页第五十八页，共62页。作用作用(zuyng)在开关电源上的浪涌在开关电源上的浪涌开关电源等效电路开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 m ms浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 m ms0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压电源上电压电源上电压流进电源的电流流进电源的电流第59页/共62页第五十九页，共62页。浪

23、涌抑制浪涌抑制(yzh)器件的保护作用器件的保护作用开关电源等效电路6kV, 3kA1.2 50 m ms浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 m ms0426kV0321kA浪涌电压浪涌电压抑制后的电压抑制后的电压流进电源的电流流进电源的电流流进抑制器的电流流进抑制器的电流大部分电流大部分电流流进了电源流进了电源第60页/共62页第六十页，共62页。地线反弹地线反弹(fn dn)与对策与对策若电流为若电流为5kA，地线阻抗为，地线阻抗为0.5，则反弹，则反弹(fn dn)电压达到电压达到2500V ! 较高的浪涌电压依然加在设备与地线上。较高的浪涌电压依然加在设备与地线上。 再并联(bnglin)一个抑制器VGVZ + VGVZ设备VGVZ设备第61页/共62页第六十一页，共62页。感谢您的观看(gunkn)！第62页/共62页第六十二页，共62页。