第七部分：电缆的EMC设计.ppt

杨继深2002年4月电话010 68386283 第七部分电缆的EMC设计 场在导线中感应的噪声电缆之间的串扰 杨继深2002年4月电话010 68386283 电磁场在导体上感应的电压 E V E d d V V V d dt 杨继深2002年4月电话010 68386283 处于电磁场中的电缆 信号线和回流线在一根电缆中 用地线面作回流线 共模电流 差模电压 不平衡 直接产生差模电压 S h 杨继深2002年4月电话010 68386283 电磁场在电缆中的感应噪声以共模为主 信号线与回线几乎处于同一电场环境中 差模电压很小 信号线与回线所形成的面积很小 所包围磁通量很少 杨继深2002年4月电话010 68386283 电磁场在电缆上的感应电压 10kHz100kHz1MHz10MHz100MHz1GHz10GHz 0 10 20 30 40 50 A B C D E 高度 0 5m长度 A 100mB 30mC 10mD 3mE 1m 与长度 高度无关 dBV 1V m场强产生的电压 杨继深2002年4月电话010 68386283 电磁场干扰的对策 平衡电路共模滤波电缆屏蔽 杨继深2002年4月电话010 68386283 平衡电路的抗干扰特性 电磁场 V1 V2 I1 I2 VD 平衡性好坏用共模抑制比表示 CMRR 20lg VC VD VC 高频时 由于寄生参数的影响 平衡性会降低 杨继深2002年4月电话010 68386283 提高共模干扰抑制的方法 平衡电路 屏蔽电缆 共模扼流圈 平衡电路 CMRR CMRR f f 杨继深2002年4月电话010 68386283 非平衡转换为平衡 杨继深2002年4月电话010 68386283 屏蔽电缆的评估 CM CM 接收环路 I 屏蔽层与芯线之间的互感 杨继深2002年4月电话010 68386283 屏蔽低频电场 0V 电缆长度 20 单点接地 电缆长度 20 多点接地 杨继深2002年4月电话010 68386283 对付低频磁场的有效方法 理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合 因此电缆上的回路面积为0 整个回路面积仅有两端的部分 杨继深2002年4月电话010 68386283 屏蔽电缆减小磁场影响 VS VS VS 只有两端接地的屏蔽层才能屏蔽磁场 杨继深2002年4月电话010 68386283 地环路的危害 100 1M 1M 1M 100 100 每米18节 A B D E C 0 27 13 13 28 1M 1M 100 100 杨继深2002年4月电话010 68386283 消除地环路的效果 100 1M 1M 1M 100 100 每米18节 F G I J H 80 55 70 63 77 1M 1M 100 100 杨继深2002年4月电话010 68386283 C与D的实验数据说明 设 总电磁场为1000 其中磁场为999 电场为1 双绞线的磁场抑制效果为 20lg 1000 230 13dB单端接地的屏蔽层的效果 20lg 230 229 0dB 双绞线 单端接地屏蔽层 杨继深2002年4月电话010 68386283 G与H的实验数据说明 设 总电磁场为1000 其中磁场为999 电场为1 双绞线的磁场抑制效果为 20lg 1000 1 3 58dB单端接地的屏蔽层的效果 20lg 1 3 0 3 13dB 双绞线 单端接地屏蔽层 杨继深2002年4月电话010 68386283 导线之间两种串扰机理 M C IC IC IL IL R0 RL R2G R2L 杨继深2002年4月电话010 68386283 耦合方式的粗略判断 ZSZL10002 电场耦合为主3002 ZSZL 10002 取决于几何结构和频率 杨继深2002年4月电话010 68386283 电容耦合模型 C12 C1G C2G R C1G C2G C12 R VN V1 V1 j C12 C12 C2G j 1 R C12 C2G V1 VN 杨继深2002年4月电话010 68386283 耦合公式化简 R 1 j C12 C2G j C12 C12 C2G j 1 R C12 C2G V1 VN VN j RC12V1 R 1 j C12 C2G VN V1 C12 C12 C2G 杨继深2002年4月电话010 68386283 电容耦合与频率的关系 耦合电压 VN j RC12V1 C12V1 C12 C2G VN 1 R C12 C2G 频率 杨继深2002年4月电话010 68386283 屏蔽对电容耦合的影响 全屏蔽 屏蔽层不接地 VN VS V1 C1S C1S CSG 与无屏蔽相同屏蔽层接地时 VN VS 0 具有理想的屏蔽效果 C1s C1G CsG C1G CSG C1s Vs V1 V1 Vs C2S 杨继深2002年4月电话010 68386283 部分屏蔽对电容耦合的效果 R很大时 VN V1 C12 C12 C2G C2S C1s C1G CsG CSG C1s VN V1 V1 VN C2S C12 C12 C2G R很小时 VN j RC12 杨继深2002年4月电话010 68386283 互电感定义与计算 定义 自感L 1 I1 互感M 12 I1 1是电流I1在回路1中产生的磁通 12是电流I1在回路2中产生的磁通 回路1 回路2 a b a M 2 ln b2 b2 a2 减小M的方法 回路1用双绞线或同轴线 减小回路2的面积 增加两个回路的距离 杨继深2002年4月电话010 68386283 电感耦合 M R2 R R1 R R2 VN d 12 dt d MI1 dt MdI1 dt R1 I1 VN I1 VN V1 V1 杨继深2002年4月电话010 68386283 电感耦合与电容耦合的判别 IN j C12V1 R2 R1 V V VN j M12I1 R2 R1 电容耦合 电感耦合 杨继深2002年4月电话010 68386283 非磁性屏蔽对电感耦合的影响 I1 M1S M12 关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变 杨继深2002年4月电话010 68386283 双端接地屏蔽层的分析 M1S M12 MS2 V12 VS2 导体1 导体2 屏蔽体 V12 j M12I1VS2 j MS2ISVN V12 VS2 I1 IS 求解这项 这就是屏蔽的效果 杨继深2002年4月电话010 68386283 VS2项求解 LS ISMS2 IS因此 LS MS2 导体2 屏蔽层 VS2 j MS2IS j MS2 VS ZS j LS VS j LS RS VS j j RS LS 杨继深2002年4月电话010 68386283 屏蔽后的耦合电压 VN V12 VS2 V12 j M12I1VS j M1SI1因为 M12 M1S所以 VS j M12I1所以 VS2