第2章 电磁干扰及其特性.ppt

电磁干扰 第2章电磁干扰源性质与传输 防止电磁干扰的三个途径 1 抑制源的发射 2 尽可能使耦合路径无效 3 使接收器对发射不敏感 一电磁干扰源 1 自然干扰源 雷电放电 局部自然干扰源 天电噪声源 热噪声 2 人为干扰源 电力线干扰源 旋转机械干扰源 点火系统干扰源 功能干扰源 大气中的无线电噪声 来源于全世界的风暴 它主要的变量是地理位置 无线电频率 一天的时间和季节 第2章电磁干扰源性质与传输 一 电磁干扰源 二 大气中的无线电噪声 二 电磁环境和人为辐射源 1 人为辐射源的数学模式 1 单个的技术装置辐射源专门为辐射电磁能的装置辐射电磁能是其副作用的装置 2 城市辐射源 N zM发射源数N 城市人口M 比例系数z是每人占有的发射源数 第2章电磁干扰源性质与传输 如果知道城市辐射源密度的分部情况 我们就能估算出城市中心的能量通量密度 有如下三种源集中基本模式 A线性模式 人口及辐射源是沿一直线而对称分布的B平面模式 人口和辐射源的分布是在平面上对称的C三维模式 假设人口和辐射源是对称立体分布的 在相当远的距离时 城市则类似于一个同样功率的点能源 将能流分成三种基本模式 1 类似线性波导的传播模式A从辐射源流出的能量沿一个像单位截面的波导一样的直线对称流动 其功率通量密度H0在其线上每个点上为 Ho 1 2 PHo 功率通量密度 P为一个城市的辐射功率 k qN是同时工作的辐射源数 系数q决定在瞬间城市所有辐射源 N 同时活动的部分 2 类似表面波导的传播模式B能量从径向流出 各等功率密度点形成一些同心圆 流经一个半径为r的辐射能量功率密度同心圆的总通量等于此辐射源的功率 其功率通量密度为 Ho P 2 r 其中P为一个城市的辐射功率 Pi为第i个辐射源的辐射功率 r为同心圆半径 3 自由空间的传播模式C能量自由流经整个空间 各等功率密度点形成一些同心球的表面 其功率通量密度为 Ho P 4 r r 其中P为一个城市的辐射功率 Pi为第i个辐射源的辐射功率 r为同心球半径 二 电磁环境和人为辐射源 城市辐射源的上述研究得出结论 1 各最近的辐射源会产生最大的影响2 在城市中心的功率密度即使该城市是无穷大时也是有限的3 如果指定观测点距离城市很远 则此给定点的功率密度与城市人口成正比4 可用一个范围有限的作用区域来代替一个给定的城市 第2章电磁干扰源性质与传输 2 人工接收机一类专门制造来对所辐射的电磁能起反应的一类并不是有意制造对所辐射的电磁能起反应的 二电磁干扰波传播或耦合 1 传导干扰波传播通过导体传播的电磁干扰2 辐射干扰波传播通过空间传播的电磁干扰 其耦合形式有近场感应耦合 远场辐射耦合 3 复合干扰 辐射和传导干扰同时存在 第2章电磁干扰源性质与传输 第2章电磁干扰源性质与传输 产生电磁辐射现象 导致电磁干扰的原因 当电压或电流发生迅速变化时 就会产生电磁辐射现象 导致电磁干扰 因此 最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路 数字电路 脉冲电源 的大量应用 凡是存在这种电压或电流突然变化的地方 都要考虑电磁干扰问题 三耦合通道和敏感体 1 耦合通道耦合通道是把电磁干扰从干扰源传输到敏感体的各种途径 基本形式 传导耦合通道 辐射耦合通道 传导耦合通道指通过金属导体 电阻 电容器 电感线圈及导线之间的分布参数传输干扰的通路 电路性耦合 电感性耦合 电容性耦合 辐射耦合指以电磁场和波的形式通过空间传输电磁干扰的途径系统间的辐射耦合 远场耦合系统内的辐射耦合 近场耦合 耦合通路中三种模式 电路的非线性作用互调制 交叉调制 直接混频调制 第2章电磁干扰源性质与传输 一 传导干扰的一般性质 1 频谱电信号在低频时按集中参数电路处理 及电路分析基础提出的电路模型 在高频时按分布参数电路处理 及微波理论提出的电路模型 传导干扰频谱分为 窄带干扰 宽带干扰窄带干扰 带宽只有几十赫兹到几百赫兹 宽带干扰 带宽分布在几十到几百赫兹甚至更宽的频带范围 传导干扰的一般性质有频谱 幅度 波形 出现率 第2章电磁干扰源性质与传输 分贝 dB 的概念 分贝的定义 分贝数 10lg P2 P1 P1 P2是两个功率数值 对于电流或电压 定义如下 电压增益的分贝数 20lg V2 V1 电流增益的分贝数 20lg I2 I2 用分贝表示的物理量 电压 用1V 1mV 1 V为参考 例如 1 V 0dB V 则单位为 dBV dBmV dB V等 电流 用1A 1mA 1 A为参考 则 dBA dBmA dB A 场强 用1V m 1 V m为参考 则 dBV m dB V m等 功率 用1W 1mW为参考 则 dBW dBm等 频域分析 时域波形 频谱分量 付立叶级数 周期 付立叶变换 非周期 EMC分析更多是在频域中进行 并且不考虑相位因素 示波器观察 频谱分析仪观察 由于EMC的标准都是在频域中规定的 因此我们必须能够在频域中对干扰进行分析 付氏变换就是这样一种工具 对于非周期性的信号 用付氏变换将信号从时域变换到频域 得到的频域波形称为频谱 对于非周期信号 频谱是连续的 对于周期性信号 用付氏级数进行变换 这时的频谱是离散的 即只在有限的频率点上有能量 由于周期信号有限的能量分布在有限的频率上 因此周期信号的能量更集中 所以干扰作用更强 频谱分析仪可以对干扰信号的频谱进行测量 频谱分析仪 幅度 频率 扫描速率 时间 分辨带宽 频率范围 频谱分析仪是做电磁兼容诊断 测量的重要工具 频谱分析仪能够快速地在较宽的频率范围内扫描 因此是诊断电磁干扰发射的方便工具 使用频谱分析仪时需要注意的问题 频谱分析仪不能观测瞬间干扰 如静电放电 雷电等 频谱分析仪的扫描时间不能设置得太短 即不能使扫描速度太快 从频谱分析仪屏幕上读取频率与幅度数据时 其精度与频谱仪的扫描范围有关 范围越窄 精度越高 当输入信号过大时 频谱分析仪会发生过载 使读取的幅度数据比实际的小 用输入衰减器可以避免过载 减小频谱仪的中频带宽可以提高仪器的灵敏度 和选择性 但扫描时间会更长 宽带信号的幅度会随着中频分辨带宽的增加而增加 电磁干扰 EMI 接收机也是测量电磁干扰的设备 它与频谱仪之间的区别如下 所有的接收机都标准配置预选器 频谱仪需要选配 能够有效地抑制带外噪声 所有的接收机用基频混频方式 频谱仪使用基频和谐频混频 具有较高的灵敏度 接收机的中频滤波器为矩形 频谱仪的中频滤波器为高斯形 具有更好的选择性 接收机适合于正式测量 不适合于诊断 一 传导干扰的一般性质 周期矩形脉冲的频谱 公式 第2章电磁干扰源性质与传输 周期矩形脉冲信号的频谱 不同 值时周期矩形信号的频谱 a T 5 b T 10 第2章电磁干扰源性质与传输 第2章电磁干扰源性质与传输 一 传导干扰的一般性质 2 幅度 规定带宽条件下的发射电平 干扰幅度可表现为多种形式 1 不同型号的幅度分布 概率 他是确定的幅度值出现次数的百分率 2 可用 正弦 或 随机 的概念来说明干扰性质3 典型干扰是热噪声和冲击噪声 传导干扰的一般性质有频谱 幅度 波形 出现率 第2章电磁干扰源性质与传输 热噪声用x表示噪声电压或电流 它具有高斯分布的幅度概率 这类噪声的电压或电流的峰值或平均值都正比于检测设备的带宽B 如果不受带宽限制的热噪声称为白噪声 见 随机过程 第2章电磁干扰源性质与传输 P x 瞬时幅度为x的概率 归一化偏差 即噪声的均方根值 冲击噪声冲击噪声的电流或电压峰值正比于频带B 而其平均值则与频带无关 主要由内燃机点火系统 电源线放电 充气管放电产生的火花 第2章电磁干扰源性质与传输 一 传导干扰的一般性质 3 波形由于波形是决定带宽的重要因素 设计者要很好地控制波形 上升斜率越陡 所占带宽就越宽 干扰减小到最小的方法之一 就是在可靠工作的情况下使设计的脉冲波形具有尽可能慢的上升时间通常脉冲下的面积决定了频谱中的低频含量 而其高频成分与脉冲沿的陡度有关 在所有脉冲中 高斯脉冲的占有带宽最窄 传导干扰的一般性质有频谱 幅度 波形 出现率 第2章电磁干扰源性质与传输 4 出现率干扰信号在时间轴上出现的规律称为出现率 按出现率把电函数分为周期性 非周期性和随机的三种类型 传导干扰的一般性质有频谱 幅度 波形 出现率 第2章电磁干扰源性质与传输 一 传导干扰的一般性质 二 传导干扰的实例 第2章电磁干扰源性质与传输 1 ESD现象 静电放电 静电放电 电源端口 信号端口 静电放电 ESD就是累计的静电荷泄放给具有较低对地电阻的另一物体 是一种自然现象 这种放点将产生电磁干扰 传导干扰的实例1 第2章电磁干扰源性质与传输 C3 C4表明人体与物体没有直接电连接 当手指接触物体时 其间的空隙产生强电场 强电场产生电弧 当电弧发生时 被C3旁路的而呈现在放电通路的是LS RS R1 R21K 30K L1 L20 7 H C1 C2150PF 物体中电荷累积和静电势的建立就是存储能量 W 物体中静电形式的能量 J C 物体电容 F V 电压 V 可达20 40KV 静电放电时人体能安全承受的电压上限是35KV 产生电磁干扰的条件 突然变化的电压或电流 即dV dt或dI dt很大辐射天线或传导导体设计中 遇到电压 电流的突然变化 需要考虑潜在的电磁干扰问题 传导干扰的实例2 图中是一个典型的门电路输出级 图腾柱输出 当输出为高时 Q3导通 Q4截止 相反 当输出为低时 Q3截止 Q4导通 这两种状态都在电源与地之间形成了高阻抗 限制了电源的电流 但是 当状态发生变化时 会有一段时间Q3和Q4同时导通 这时在电源和地之间形成了短暂的低阻抗 产生30 100毫安的尖峰电流 当门输出从低变为高时 电源不仅要提供这个短路电流 还要提供给寄生电容充电的电流 使这个电流的峰值更大 由于电源线总是有不同程度的电感 因此当发生电流突变时 会产生感应电压 这就是在电源线上观察到的噪声 由于电源线阻抗的存在 也会造成电压的暂时跌落 传导干扰的实例3 第2章电磁干扰源性质与传输 地线干扰对电路的影响 1 3 2 4 寄生电容 当门1的输出从高变为低时 会发生以下过程 寄生电容通过门1放电 很大的地电流流过地线阻抗 在门2的地线上形成地线电压 由于门2输出低电平 这个电压直接反应到门2的输出端 成为门4的输入信号 当幅度超过门4的噪声门限时 导致门4误动作 地线上的这些干扰不仅会引起电路的误操作 还会造成传导和辐射发射 为了减小这些干扰 应尽量减小地线的阻抗 注意 对于数字电路 地线阻抗决不是地线电阻 例如 宽0 5mm的印制线 每英寸电阻为12m 电感是15nH 对于160MHz的信号 其阻抗为9 24 远大于直流电阻 因此对于数字电路 减小地线电感是十分重要的 传导干扰的实例3及解决方案 第2章电磁干扰源性质与传输 三 传导干扰的实例 解决方案 第2章电磁干扰源性质与传输 三 传导干扰传输线路的性质 窄脉冲必须考虑由线路阻抗而产生的电压下降以及线路间的寄生电路而使波形变钝等现象 宽脉冲除考虑窄脉冲出现的问题以外 还必须考虑传输时间滞后 以及线路反射等问题 当脉冲宽度远小于线路内的传输时间 才能作为低频处理 1 低频域传输线路定义 低频域是指传输线路的几何长度远远小于工作波长对一般模拟电路来说 它可作为集中参数来处理 对数字电路 将传输脉冲按其宽度分为窄脉冲和宽脉冲 第2章电磁干扰源性质与传输 总结1 集总参数电路 频率低 波长长 电路尺寸与波长相比很小 甚至小到可以视为一点 电场与磁场可以近似看作只随时间变化 不随导线长度变化 并且频率低 线的阻抗和导纳的作用可以忽略不计 因此导线上的各点的电位相同 这样 整个电路的电能近集中在电容器里 磁能集中在电感线圈里 损耗集中在电阻上 参考 微波原理 总结2 分布参数电路因为频率高 波长短 一般电路尺寸与电磁波的波长可以比拟 电磁场不仅随时间变化 而且同时随空间位置变化 电磁波在电路传播的滞后效应显著 同时频率高 传输线上的电感 电阻和线间电容 电导都不能忽略 线上各点电位不同 处处有储能和损耗 传导干扰主要靠传输线路的电流和电压起作用 传输线路在不同频率下表现的性质不同 其处理方法也有所差异1 低频域传输线路低频域是指传输线路的电小尺寸小于 10 可以按照集总参数电路来处理 具有频率低 波长长 电路尺寸与波长相比很小 甚至小到可以视为一点的特性 电场与磁场可以近似看作只随时间变化 不随导线长度变化 并且频率低 线的阻抗和导纳的作用可以忽略不计 因此导线上的各点的电位相同 这样 整个电路的电能近集中在电容器里 磁能集中在电感线圈里 损耗集中在电阻上 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 窄脉冲必须考虑由线路阻抗而产生的电压下降以及线路间的寄生电路而使波形变钝等现象 宽脉冲除考虑窄脉冲出现的问题以外 还必须考虑传输时间滞后 以及线路反射等问题 当脉冲宽度远小于线路内的传输时间 才能作为低频处理 在数字电路中 传输的脉冲将按照窄脉冲和宽脉冲来处理 窄脉冲 必须考虑有线路阻抗而产生的电压下降 以及由于线路间的寄生电路而使波形变钝等现象宽脉冲 除以上外 还要考虑传输时间的延迟 以及线路反射等问题 只有在 t远小于线路内的传输时间 才能作为低频处理 其中 l为传输线路的几何长度 v为传输速度 t为脉冲宽度 1 低频域传输线路定义 低频域是指传输线路的几何长度远远小于工作波长对一般模拟电路来说 它可作为集中参数来处理 对数字电路 将传输脉冲按其宽度分为窄脉冲和宽脉冲 2 低频域的集中参数电路低频时 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 1 正弦波情况 在低频时 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 2 脉冲前沿 在低频 三传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 3 脉冲后沿 在低频 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 总结 低频域的集总参数电路当线路阻抗Rl很小时 接收端电压Vr则由电源阻抗Rs和负载阻抗Rr来决定 从负载看进去的干扰阻抗 大致同干扰发生源的阻抗Rs相等 则可认为与线路阻抗特性无关 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 3 高频域的分布参数电路当线路的几何长度L大致与工作波长可以比拟时 线路应看作分布参数电路 线路的特性主要决定于分布参数L 分布电感 C 分布电容 其中主要的参数为线路传输波的传输速度v和线路的特性阻抗Z 对无耗传输线 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 3 高频域的分布参数电路 1 线路的特性阻抗只与分布参数有关例如平行线 2 对于线路间距离一定 线径大小一定的均匀线路 其特性阻抗又可由下式表示 三传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 3 高频域的分布参数电路 3 线路的特性阻抗的另一定义 是行波电压与行波电流之比 4 当线上的电压不是行波而是驻波时 线上任一对应点的电流电压之比定义为线路长度为l的端点输入阻抗 三传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 驻波和行波的概念 什么是驻波 StandingWave 振动频率 振幅和传播速度相同而传播方向相反的两列波叠加时 就产生驻波 驻波形成时 空间各处的介质点或物理量只在原位置附近做振动 波停驻不前 而没有行波的感觉 所以称为驻波 形成驻波时 各处介质质点或物理量以不同的振幅振动 振幅最大处叫波腹 振幅最小处即看上去静止不动处叫波节 相邻两个波节或波腹之间的距离是半个波长 驻波也是一种波的干涉现象 但是一种特殊的干涉现象 1 行波状态当传输线无限长或负载阻抗等于特性阻抗时 线上只有入射波 没有反射波 入射波功率全部被吸收 这种称为与负载相匹配的传输线 其上的状态为行波状态 二 驻波状态当传输终端或接电抗负载 线上发生全反射 这时负载并不消耗能量 而把它全部反射回振荡器 同时线上出现了由入射波和反射波相互迭加而形成的驻波 这种状态称为驻波工作状态 驻波和行波的概念 什么是行波波在介质中传播时不断向前推进 故称行波 电力系统输电线路发生故障后 利用阻抗原理的测距装置测距误差较大 而利用行波测距技术可以实现精确故障定位 行波测距技术的优越性在于精度高 适用性强 方便使用等 行波测距技术在超高压输电线路中被成功应用 这一技术在电力系统中将有着广阔的发展前景 3 高频域的分布参数电路 2 当线为理想传输线时 其输入阻抗可表示为 其中 线路长度l 2 Zr为负载阻抗 Zc为线的特性阻抗 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 当线路终端短路时 Zi jZctg l当线路终端开路时 Zi jZcctg l处理高频电路时 要注意线路的电长度l 引起的阻抗 电流 电压变化 4 线间电压和对地电压 共模干扰和异模干扰共模干扰 CI 两导线上的干扰电流振幅相差甚小 相位相同 差模干扰 DI 两导线上的干扰电流 其振幅相等 相位相反 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 差模干扰 DI 两导线上的干扰电流 其振幅相等 相位相反 第2章电磁干扰源性质与传输 三 传导干扰传输线路的性质 共模和差模的工作原理 三 传导干扰传输线路的性质 4 线间电压和对地电压 共模干扰和异模干扰对地电压VL VL V1 Vc线间电压VM VM V2 VdV1 原对地电压Vc 由地回路电位差引起的共模干扰电压V2 原信号源电压Vd 由线间回路收干扰引起的差模干扰电压 三 传导干扰传输线路的性质 第2章电磁干扰源性质与传输 共模和差模的工作原理 第2章电磁干扰源性质与传输 三 传导干扰传输线路的性质 共模和差模的工作原理 电耦合的两种形式 1 电路性干扰 由两个回路经公共阻抗耦合而产生 干扰量是电流 或变化的电流 2 电容性干扰 在干扰源与干扰对象之间存在着耦合的分布电容而产生 干扰量是变化的电场 及变化的的电压 四 传导干扰电耦合途径 1 电路性干扰的物理模型原因 电路性干扰的产生至少存在两个相互耦合的电流回路 其电流全部或部分地在公共阻抗中流过 1 电路性干扰的物理模型 1 电路性干扰的物理模型 U02经阻抗Z3 Z4在回路1中产生的干扰电流为 1 电路性干扰的物理模型 1 电路性干扰的物理模型 电路去耦 在有效电流电路与干扰电流电路间即使存在电气连接 他们彼此也不互相干扰 1 电路性干扰的物理模型 2 电路性干扰的耦合阻抗特性 为了对必须首先了解对电流回路的耦合阻抗 电阻 感抗 容抗 1 电阻近似计算时可认为实际电阻与频率的1 2次方成正比 2 感抗任何导线都存在感抗 导线的电感通常以耦合阻抗的形式出现 同别的电流回路发生电路耦合并产生干扰 2 电路性干扰的耦合阻抗特性 3 容抗如下图所示 说明电流回路之间如何通过公共的导线阻抗和内阻抗而相互影响并产生干扰 显然 电容越大 干扰越小 3 容抗如图所示 说明电流回路之间如何通过公共的导线阻抗和内阻抗而相互影响并产生干扰 高频时 导线的直径作用减小 2 电路性干扰的耦合阻抗特性 1 让两个电流回路或系统彼此无关 2 限制耦合阻抗 使耦合阻抗Zk Z11 Z12越小越好 当耦合阻抗趋于零时 电路去耦 为使耦合阻抗小 必须使导线电阻和导线电感都尽可能小 3 电路去耦 即各个不同的电流回路之间仅在唯一的一点作电连接 4 电位隔离 3 电路性干扰的抑制与避免 电位隔离法1 平衡电路对地环路干扰的抑制 什么叫平衡电路 两个导体及其所连接的电路相对于地线或其它参考物体具有相同的阻抗 典型的平衡电路是差分放大器 但差分放大器的源端通常不是平衡的 上图所示的电路中如果 RS1 RS2 RL1 RL2 VS1 VS2 则是完全平衡的电路 地线问题 公共阻抗耦合 单点接地 1 2 3 1 2 3 串联单点接地优点 简单缺点 公共阻抗耦合 并联单点接地优点 无公共阻抗耦合缺点 接地线过多 I1 I2 I3 I1 I2 I3 A B C A B C R1 R2 R3 电位隔离法1 隔离变压器 如前所述 解决地环路干扰的最基本方法是切断地环路 用隔离变压器就起到了这个作用 两个设备之间的信号传输通过磁场耦合进行 而避免了电气直接连接 这时地线上的干扰电压出现在变压器的初次级之间 而不是在电路2的输入端 在初次级之间加屏蔽层可以减小寄生电容 这样地线上的干扰经过C1耦合到屏蔽层 并被短路到地 而不会经过C2耦合到电路2的输入端 电位隔离法3 光隔离器 发送 发送 接收 接收 RL RL VG VS VS Cp 用光传输信号是解决地环路问题的理想方法 光耦器件的寄生电容为2pf左右 因此能够在很高的频率起到隔离作用 如果使用光纤 则没有寄生电容的问题 能够获得十分完善的隔离效果 但是 用光纤会带来其它问题 光纤连接需要更大的功率需要更多的器件光连接的线形和动态范围都达不到模拟信号的要求光缆的安装和维护比较复杂光缆连接技术一般用在数字电路中 由于其带宽很宽 因此可以用在高速数据网中 电容性干扰的物理模型条件是 1 在两个导体表面1和2之间存在一个干扰源 它可用初始电源U01和一个内阻抗Zi表示 2 存在于两个导体表面3和4之间的一个干扰对象 它具有内阻抗Zt 4 电容性干扰的物理模型 4 电容性干扰的物理模型如图所示比较至关说明电容性干扰的物理模型 Q 干扰源E 干扰对象PQ 干扰源的基准电位PE 干扰对象的基准电位 电容性干扰的等值电路图 电容性干扰的物理模型条件 1 在两个导体表面1和2之间存在一个干扰源 它可用初始电源U01和一个内阻抗Zi表示 2 存在于两个导体表面3和4之间的一个干扰对象 它具有内阻抗Zt 4 电容性干扰的物理模型存在公共的基准电位时 此时干扰源和干扰对象的基准电位相同 则干扰电流和干扰电压是 5 电容性干扰的抑制方法A 针对干扰源和干扰对象的措施 1 干扰源系统的电气参数应使电压变化幅度和变化率尽可能地小 2 被干扰系统应尽可能设计成低阻及高信噪比的系统 3 两个系统的结构应尽量紧凑 并且彼此空间上相互隔离 B 针对减小电容性耦合的措施 1 两个系统的耦合部分的布置应使耦合电容尽可能小 例如加大间距 导线短 避免平行走线 2 可对干扰源和干扰对象进行电气屏蔽 屏蔽的目的是切断干扰源和干扰对象之间的电力线路 使耦合电容变得最小 3 将耦合电容彼此电气对称地连接 以抵消耦合的干扰信号 即用平衡措施来消除电容性干扰 5 电容性干扰的抑制方法屏蔽和平衡措施 平衡条件 C13 C23 C14 C24 五 传导干扰 磁耦合干扰及途径 1 磁耦合干扰的物理模型磁耦合干扰也叫电感性干扰 其干扰模型如下图 1 图中产生磁耦合的条件 存在以电流回路01形式出现的干扰源 其中电流为i1 产生磁通 1 存在以电流回路02形式出现的干扰对象 它与干扰源的磁通 1相交连干扰源电流为i1的变化在干扰对象中感应一个电压 其大小为 两个电感耦合的电流回路可以用b图表示当u1为正弦波 u2 0时 其幅值为 互感为 其中l是导线的长度 2 减小耦合的措施 导线绞合 如d图 减小导线换所围成的面积 h小 增大两个回路间距离 s大 将可以使互感大为减小 如f图 2 抑制磁耦合干扰措施简介 A 针对干扰源和被干扰对象的措施 干扰源系统的电器参数应使电流变化的幅度和速率尽量小 被干扰系统应当具有低阻抗 高信噪比 两个系统结构上应尽量紧凑 在空间上彼此隔开 2 抑制磁耦合干扰措施简介 B 针对减小电感耦合的措施 减少两个系统的互感 主要指电线电缆 让导线尽量短 间距尽量大 避免平行走线 采用双线结构时应缩小电流回路所围成的面积 针对干扰源和被干扰对象设置磁屏蔽 以抑制干扰磁场 可以用铁磁性导体加以排除 也可以用感应的涡流屏蔽 采用结构平衡措施 使干扰磁场以及耦合的干扰信号大部分相互抵消 例 导线环平衡 绞合 将一个电流的来回线间的表面积分成极性交错的若干局部耦合环 来回线绞合 六 电路性干扰的实例和计算 例1 Vg Vgi Vg