電磁兼容試驗中的重要內容就是騷擾發(fā)射試驗。因此,控制騷擾發(fā)射是一項重要的設計內容。為了控制騷擾發(fā)射,首先要找到騷擾源,然后采取措施消除它,或者截斷它發(fā)射騷擾能量的路徑。
EMI騷擾源有啥特征呢?
以往廣泛流傳的是:高電壓,大電流就是騷擾源。這種說(shuō)法其實(shí)很片面。單純的一個(gè)很高的電壓,或者一個(gè)很大的電流,并不一定會(huì )對其它設備產(chǎn)生干擾。
產(chǎn)生干擾的重要條件是:變化的電壓或者電流,即du/dt≠0,或者di/dt≠0。
所以,那些包含電壓,電流劇烈變化的電路就是我們需要關(guān)注的騷擾源。
為何du/dt和di/dt是產(chǎn)生騷擾的條件?
先看上圖,有兩個(gè)閉合的回路。當回路1中有個(gè)變化的電流I1,其會(huì )產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng),當磁場(chǎng)穿過(guò)回路2的時(shí)候,回路2中就有了一個(gè)變化的磁場(chǎng)。根據電磁感應定律,回路2中會(huì )有一個(gè)感應電動(dòng)勢,即回路1對回路2產(chǎn)生了干擾。
如果回路1中的電流是不變化的,那么回路2中磁場(chǎng)也不會(huì )變化,也不會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢,即回路1第回路2沒(méi)有干擾。
上圖是電路1和電路2之間通過(guò)雜散電容產(chǎn)生相互影響的情況。
電路1在工作的時(shí)候,它的導線(xiàn)上面會(huì )有一個(gè)電壓,這個(gè)電壓如果是交變的,它就會(huì )通過(guò)一個(gè)雜散電容Cs耦合到電路2上去,即電路1對對路2產(chǎn)生了干擾。如果電壓是不動(dòng)的,那么便不會(huì )起到耦合的作用。
上圖是電磁波的輻射天線(xiàn),它是在兩個(gè)導體之間有一個(gè)電壓,如果電壓是直流的,那么顯然,因為兩個(gè)導體之間是開(kāi)路的,那么導體上面便不會(huì )有電流。
如果上面的電壓是交流的,那么因為這連個(gè)導體之間存在雜散電容,就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)電流,這種電流叫位移電流,它是產(chǎn)生電磁波的重要條件。
上面是一個(gè)環(huán)路天線(xiàn),顯然,如果加到上面的電壓是直流電壓,這個(gè)電流只能產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)是沒(méi)有輻射的。
而如果加到上面的電壓是交流電壓,那么會(huì )在上面產(chǎn)生交變的電流,由交變的電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng),就會(huì )產(chǎn)生輻射。
上圖是一個(gè)電路導體,它可以是電源線(xiàn),也可以是地線(xiàn),也可以是信號線(xiàn)。當上面有一個(gè)變化的電流的時(shí)候,由于導體本身有電感,因此會(huì )出現一個(gè)感應電動(dòng)勢,這個(gè)感應電動(dòng)勢就是導體上面的電磁噪聲。如果di/dt是0,那么u就是0,就沒(méi)有電磁干擾。
典型的電磁騷擾源
開(kāi)關(guān)電源使幾乎所有電子設備都有的,開(kāi)關(guān)電源在工作的時(shí)候,電路里面有劇烈的du/dt,di/dt,因此其是一種強的騷擾源。
數字電路的電壓和電流都是脈沖狀的,因此也有較多的du/dt,di/dt。實(shí)際上,就是由于數字電路的出現,我們才更加關(guān)心EMC的問(wèn)題。
逆變電路也是一種典型的電磁騷擾源,逆變電路把直流變成交流,其在工作的時(shí)候,也是有劇烈的du/dt,di/dt。
最主要的自然騷擾源—雷電
一個(gè)云團上面有電荷,它的周?chē)纬梢粋€(gè)很強的電場(chǎng)。當它和另外一個(gè)云團之間的電場(chǎng)強度超過(guò)一定值的時(shí)候,就會(huì )擊穿空氣,產(chǎn)生劇烈的放電,這個(gè)時(shí)候伴隨著(zhù)巨大的du/dt和di/dt。
右側是一個(gè)雷電發(fā)生的時(shí)候的一個(gè)電流波形,di/dt很大,因此,它是一個(gè)很強的電磁騷擾源。
以往我們在雷電進(jìn)行防護的時(shí)候,需要使用避雷針,實(shí)際上,避雷針使雷電定點(diǎn)放電,因此,有了避雷針以后,可以對其它的設備起到保護作用。但是,當避雷針起作用的時(shí)候,避雷針的周?chē)鷷?huì )有很強的電磁場(chǎng),這對于我們的電子設備是一個(gè)巨大的威脅。
識別潛在電磁騷擾源的關(guān)鍵是,看有沒(méi)有電壓,電流的突變,如果有電壓和電流的突變,就有騷擾源。
通常騷擾的強度與電壓,電流的變化率有關(guān)。電壓和電流的變化率越高,產(chǎn)生的騷擾越強。
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