1、六、瞬態干擾及其抑制電感性電感性負載負載 主要內容主要內容 1. 概述概述 2.電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFT ） 3.雷擊浪涌及其防護雷擊浪涌及其防護 4. 靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護 5.抑制瞬態騷擾的常用器件抑制瞬態騷擾的常用器件瞬態干擾對設備的威脅電快速脈沖電快速脈沖浪涌靜電放電靜電放電電源端口信號端口浪涌靜電放電n 瞬態干擾：瞬態干擾：時間很短，頻譜寬，幅度大的電磁干擾。n 常見的瞬態干擾常見的瞬態干擾：電快速脈沖、浪涌、靜電放電1. 1. 概述概述1. 1. 概述概述1. 1. 概述概述3種瞬態干擾的比較種瞬態干擾的比較騷擾類型EFTSURGEESD脈沖上

2、升時間5ms慢，ms量級1ns能量中等（單個脈沖）高低電壓（負載阻抗高）10kV以下10kV以下15kV以上電流（負載阻抗低）幾十安培幾千安培人體放電幾十安培裝置放電可達數百安培瞬態類型瞬態類型 tr 1/ 1/ tr A 2A EFT 5ns 50ns 6. 4MHz 64MHz 4kV 0.4V/MHzESD 1ns 30ns 10MHz 320MHz 30A 1.8m mA/MHz浪涌浪涌 1.2m ms 50m ms 6.3kHz 265kHz 4kV 0.4V/MHz1. 1. 概述概述瞬態干擾的頻譜瞬態干擾的頻譜trA0.5A 2A 1/1/ tr時間時間頻率頻率A:瞬態干擾脈沖的

3、振幅瞬態干擾脈沖的振幅電感性負載電感性負載感性負載斷開時產生的干擾感性負載斷開時產生的干擾2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）開關觸點擊穿導通機理開關觸點擊穿導通機理氣隙上的電壓擊穿電壓擊穿電壓維持電壓320V0.08mm 接觸點距離 輝光放電輝光放電 氣體電離氣體電離2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）開關觸點擊穿導通機理開關觸點擊穿導通機理2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）陽極(+)陰極()電子流弧光放電弧光放電 金屬氣化金屬氣化擊穿電壓擊穿電壓維持電壓30V接觸點距離 2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變

4、脈沖群（EFTEFT）感性負載斷開時產生的干擾感性負載斷開時產生的干擾VLVLt電源回路中的電流（電壓）I0VdcC特點：脈沖串特點：脈沖串t2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）1. 1. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）EFT干擾機理干擾機理2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）EFT干擾機理干擾機理2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）EFT干擾機理干擾機理2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）EFT特性特性2.

5、2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）EFT干擾的抑制干擾的抑制RLRLRCL2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）電感電感EFT干擾抑制網絡干擾抑制網絡L2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）電感電感EFT干擾抑制網絡干擾抑制網絡R:越大，開關閉合越大，開關閉合時限流作用越好時限流作用越好越小，開關斷開越小，開關斷開時反充電壓越小時反充電壓越小V / Ia R RL折衷折衷C:由于沒有弧光，由于沒有弧光，L中的能量全部進入中的能量全部進入C，VC = I (L/C)1/2為了防止發生輝光，為了防止發生輝光，VC ( I / 3

6、00 ) 2 L為了防止發生弧光，電容充電速率要小于為了防止發生弧光，電容充電速率要小于1V/m ms，C 10- 6 IRCL接在開關兩端的開關防護電路接在開關兩端的開關防護電路2. 2. 電快速瞬變脈沖群（電快速瞬變脈沖群（EFTEFT）3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌 在大氣層中，云層間或云和地之間的電位差增大達到一定程度時，即在大氣層中，云層間或云和地之間的電位差增大達到一定程度時，即發生猛烈放電現象（閃電）發生猛烈放電現象（閃電）直擊雷直擊雷3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌感應雷感應雷3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌感應雷感應雷3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌浪涌浪涌3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌浪涌

7、浪涌3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌類型類型產生原因產生原因雷擊雷擊直擊雷直擊雷雷擊直接點擊電源或信號線雷擊直接點擊電源或信號線感應雷感應雷靜電感應、電磁感應靜電感應、電磁感應線路浪涌線路浪涌故障浪涌故障浪涌相線與地短路引起的過電壓相線與地短路引起的過電壓一相開路引起的過電壓一相開路引起的過電壓系統開關系統開關無負載時開關無負載時開關過電壓過電壓切斷電流切斷電流容性或感性負載開關容性或感性負載開關整流整流電磁感應電磁感應使用電吹風、無繩電話等使用電吹風、無繩電話等靜電感應靜電感應人體靜電、摩擦靜電人體靜電、摩擦靜電核電磁脈沖核電磁脈沖核爆核爆雷電浪涌對機房電子設備造成損害的主要途徑雷電浪涌對機房電

8、子設備造成損害的主要途徑3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌雷電危害防護雷電危害防護3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌雷電危害防護雷電危害防護3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌雷電危害防護雷電危害防護3 .3 .雷擊浪涌雷擊浪涌放電電流放電電流 I特點：頻率范圍寬特點：頻率范圍寬n靜電的產生靜電的產生：p 接觸分離起電接觸分離起電p 摩擦起電摩擦起電p 感應起電感應起電p 傳導起電傳導起電1ns100nsIt放電電流4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護n靜電放電現象靜電放電現象：當一個帶：當一個帶電物體接近一個接地導體電物體接近一個接地導體時，帶電物體上的電荷會時，帶電物體上的電荷會通過接地導體快

9、速泄放。通過接地導體快速泄放。放電電流放電電流 I特點：頻率范圍寬特點：頻率范圍寬靜電放電產生電磁干擾的實質：靜電放電產生電磁干擾的實質： 放電電流具有很高的幅度和很短上升沿，會產生強度大、頻譜寬的電磁場，放電電流具有很高的幅度和很短上升沿，會產生強度大、頻譜寬的電磁場，對電子設備造成電磁干擾。對電子設備造成電磁干擾。 根據傅立葉變換，上升沿為根據傅立葉變換，上升沿為1ns的脈沖，帶寬達到的脈沖，帶寬達到300MHz。1ns100nsIt放電電流4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護ESD對電路工作影響的機理對電路工作影響的機理

10、不良搭接孔縫電流找阻抗最小路徑靜電放電產生的電磁場 靜電放電耦合通路有：直接傳導、寄生電容靜電放電耦合通路有：直接傳導、寄生電容/電感耦合進敏感電路。電感耦合進敏感電路。 靜電放電對設備造成的損害有三種：硬損壞、軟損壞和數據錯誤。靜電放電對設備造成的損害有三種：硬損壞、軟損壞和數據錯誤。直接傳導直接傳導電容耦合4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護ESD防護設計及措施防護設計及措施ESD常見問題與改進常見問題與改進 ESDVESDV單點接地單點接地4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護4 .4 .靜電放電干擾及其防

11、護靜電放電干擾及其防護ESD常見問題與改進常見問題與改進 ESDESD屏蔽層屏蔽場作用屏蔽場作用4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護ESD1I1ESD2I2ESD1I1ESD2鐵氧體磁珠ESD常見問題與改進常見問題與改進 4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護高電位共模電流共模電流0V二次放電高電位ESD常見問題與改進常見問題與改進 4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護ESD常見問題與改進常見問題與改進 4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護發生10000V靜電放電時：ESD常見問題

12、與改進常見問題與改進 4 .4 .靜電放電干擾及其防護靜電放電干擾及其防護低通濾波器：低通濾波器： 截止頻率小于截止頻率小于1 / 分壓法：分壓法：電電 阻阻電電 感感電電 容容分流法：分流法：壓敏電阻壓敏電阻瞬態抑制二極管瞬態抑制二極管氣體放電管氣體放電管電電 容電阻容電阻5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制機理瞬態干擾抑制機理 浪涌抑制器件浪涌抑制器件壓敏電阻壓敏電阻瞬態抑制二極管瞬態抑制二極管氣體放電管氣體放電管低通濾波器低通濾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護電路被保護電路端端 抑制高頻 差模干擾5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾

13、抑制常用器件VOUT / VIN-10-20-30-40 fCO1/20.10.010.0010VOUT / VIN = 2 fco 低通濾波器對瞬態干擾的抑制低通濾波器對瞬態干擾的抑制 5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件低通濾波器低通濾波器瞬態抑制二極管瞬態抑制二極管氣體放電管氣體放電管壓敏電阻壓敏電阻VIVIVIu 共同特點：共同特點：當器件上的電壓超過當器件上的電壓超過 一定值時，器件的電阻變得很低，一定值時，器件的電阻變得很低， 分流作用，并將干擾能量泄放掉。分流作用，并將干擾能量泄放掉。5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件1000浪涌電壓浪涌電壓壓敏

14、電阻壓敏電阻瞬態抑制二極管瞬態抑制二極管氣體放電管氣體放電管220500鉗位電壓較高鉗位電壓較高電流容量不大電流容量不大有殘留尖峰有殘留尖峰和跟隨電流和跟隨電流瞬態瞬態注入注入端端被保護電被保護電路端路端ut5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件氣體放電管殘留尖峰殘留尖峰時間時間電壓電壓跟隨電流跟隨電流通常與瞬態二級管通常與瞬態二級管串聯合用：串聯合用： 沒有跟隨電流沒有跟隨電流 沒有漏電流沒有漏電流 鉗位電壓低鉗位電壓低5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5

15、.5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件5 .5 .瞬態干擾抑制常用器件瞬態干擾抑制常用器件作用在開關電源上的浪涌開關電源等效電路開關電源等效電路6kV, 3kA1.2 50 m ms浪涌波形浪涌波形0 20 40 60 80 100 m ms0426kV0321kA浪涌電壓浪涌電壓電源上電壓電源上電壓流進電源的電流流進電源的電流浪涌抑制器件的保護作用開關電源等效電路6kV, 3kA1.2 50 m m