电子产品EMC测试项目及相关电路介绍(2)

2018-11-27 17:19

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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。

3.2试验的严酷度等级 等级 电源线上(kV) 信号线上(5kHz)(kV) 1 2 3 4 X 0.5(5kHz) 1(5kHz) 2(5kHz) 4(2.5kHz) 0.25 0.5 1 2 待定 4. 浪涌的抗扰度试验IEC61000-4-5(GB/T17626.5) 4.1浪涌的起因

(1)雷击(主要模拟间接雷):例如,雷电击中户外线路,有大量电流流入外部线路或接地电阻,因而产生的干扰电压;又如,间接雷击(如云层间或云层内的雷击)在线路上感应出的电压或电流;再如,雷电击中了邻近物体,在其周围建立了电磁场,当户外线路穿过电磁场时,在线路上感应出了电压和电流;还如,雷电击中了附近的地面,地电流通过公共接地系统时所引入的干扰。

(2)切换瞬变:例如,主电源系统切换时(例如补偿电容组的切换)产生的干扰;又如,同一电网中,在靠近设备附近有一些较大型的开关在跳动时所形成的干扰;再如,切换有谐振线路的晶闸管设备;还如,各种系统性的故障,例如设备接地网络或接地系统间产生的短路或飞弧故障。

4.2试验的严酷度等级

等级 线—线(kV) 线—地(kV) 1 2 3 4 X — 0.5 1.0 2.0 0.5 1.0 2.0 4.0 待定 5. 由射频场感应所引起的传导骚扰IEC61000-4-6(GB/T17626.6) 5.1传导骚扰的起因

在通常情况下,被干扰设备的尺寸要比干扰频率的波长短得多,而设备的引线(包括电源线、通信线和接口电缆等)的长度则可能与干扰频率的几个波长相当,这样,这些引线就可以通过传导方式(最终以射频电压和电流所形成的近场电磁骚扰在设备内部)对设备产生干扰。

模拟试验的频率范围为150kHz~80MHz,试验中要用1kHz的正弦波进行幅度调制,调幅深度为80%。

5.4试验的严酷度等级

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等级 1 2 3 X 试验电压/V 1 3 10 待定 6. 电压跌落、短时中断和电压渐变的抗扰度试验IEC61000-4-11(GB/T17626.11) 6.1干扰的起因

电压瞬时跌落、短时中断是由电网、变电设施的故障或负荷突然出现大的变化所引起的。在某些情况下会出现两次或更多次连续的跌落或中断。电压变化是由连接到电网的负荷连续变化引起的。

这些现象本质上是随机的,其特征表现为偏离额定电压并持续一段时间。电压瞬时跌落和短时中断不总是突发的,因为与供电网络相连的旋转电机和保护元件有一定的反作用时间。如果大的电源网络断开(一个工厂的局部或一个地区中的较大范围),电压将由于有很多旋转电机连接到电网上使之逐步降低。因为这些旋转电机短期内将作为发电机运行,并向电网输送电力,这就产生了电压渐变。

作为大多数数据处理设备,一般都有内置的断电检测装置,以便在电源电压恢复以后,设备按正确方式起动。但有些断电检测装置对于电源电压的逐渐降低却不能快速作出反应,结果导致加在集成电路上的直流电压,在断电检测装置触发以前已降低到最低运行电压水平之下,由此造成了数据的丢失或改变。这样,当电源电压恢复的时候,这个数据处理设备就不能正确再起动。

6.2 3个专门的术语

(1)电压瞬时跌落指在电气系统的某一点,电压突变下降,在经历了半个周期到几秒钟的短暂持续期后,又恢复正常。

(2)短时中断指供电电压消失一段时间,一般不超过1min。短时中断可认为是100%的幅值瞬时跌落。

(3)电压渐变指供电电压逐渐变得高于或低于额定电压,变化的持续时间相对周期来说,可长可短。

6.3试验的电压等级

电压跌落和短时中断的试验等级 试验等级 0%UT 40%UT 70%UT 电压跌落和短时中断(%) 100 60 30 持续时间(周期) 0.5,1,5,10,25,50X 6

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电压渐变的试验等级 试验等级 40%UT 0%UT 下降时间 保持时间 上升时间 2s±20% 2s±20% 1s±20% 1s±20% 2s±20% 2s±20% 7

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四、 电磁兼容设计的基本方法和设计要点 电磁兼容设计包括电磁干扰抑制和防护两大方面。

解决电磁兼容问题,一般可采取接地技术、滤波和吸收技术、屏蔽和隔离技术等技术。 接地属于线路设计的范畴,对产品电磁兼容性有着至关重要的意义。合理的接地是最经济有效的电磁兼容设计技术。接地的目的一是防电击, 一是去除干扰。可将接地分为两大类: 安全接地、信号接地。

滤波是抑制传导干扰最直接有效的办法,是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小传导干扰的电平, 因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率, 滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力, 从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。另外,由于良好的滤波抑制了干扰源的泄漏,所以也利于解决辐射干扰方面的问题。对于瞬态脉冲干扰,最有效的办法则是使用脉冲吸收技术。

屏蔽是抑制辐射干扰的有效办法。屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个: 一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域; 二是防止外来的辐射进入某一区域。应用时应注意,屏蔽措施经常要与滤波和接地共同使用才能发挥作用。屏蔽可理解为隔离的一种方法,但隔离所包含的内容不止于此,它还包括位置的远离和传导干扰路径的切断(如使用光电耦合器切断地环路干扰)等。

目前,市场上有大量的电磁干扰对策元器件可供选择,使用很方便,但也会增加产品成本。其实,一个产品若在设计阶段注意选择合理的元器件,并优化线路和结构布局,必要时再加上适当的屏蔽和滤波等措施,那么其电磁兼容性能便不会存在大的问题。

五、 器件介绍

1. 电源与信号防护器件:TVS管、气体放电管、 半导体放电管 TVS管:瞬态抑制二极管

气体放电管主要应用在AC电源、DC电 源接口、485电路、视频接口、XDSL、以太 网接口等需要防雷保护的接口。

2. EMI抑制器:磁珠、差模电感、共模电感——用于信号与电源接口滤波 磁珠特性

? 铁氧体磁珠是目前应用发展很快的一种抗干扰 器件,廉价、易用,滤除高频EMI噪

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声,效果 显着。

? 磁珠等效于电阻和电感串联, 但电阻值和电感值都随频率变化。比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻 性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的 阻抗,从而提高高频滤波效果。

磁珠主要参数

阻抗[Z]@100MHz (ohm); 直流电阻DC Resistance (m ohm); 额定电流Rated Current (mA)。 磁珠选用

? 磁珠在低频端几乎没有任何阻抗,只有在高频时候才会表现很高很宽带宽的阻抗。故而一般 在抑制高频干扰时候大多选择磁珠。

? 选择磁珠除了注意百兆阻抗、直流阻抗、额定 电流这三个参数外,还应该注意磁珠的使用类 别。比如:高频高速磁珠、电源磁珠(大电 流)、普通信号磁珠。

共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈, 常用于开关电源和高速差分信号中过滤共模干扰噪声。

? 共模电感根据应用场合可以分为电源端口EMI滤波用 和信号端口EMI滤波用。 ? 信号口共模电感的共模阻抗很高,但是差模阻抗比较 低,可以应用在高速信号端口 3. 滤波器

电路原理图

六、 基本电路介绍 1. 交流电源接口滤波电路

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2. 直流供电电源去耦设计

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