10、电磁兼容性设计

10、电磁兼容性设计

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时间:2019-10-22

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1、开关电源电磁兼容性设计电磁兼容设计1结构示例开关电源电磁兼容性设计电磁兼容性成本约占系统总成本的5%~10%电磁兼容设计2EMC图电磁兼容设计3电磁兼容的主要国际组织和标准IEC(国际电工委员会)TC-77(技术委员会)CISPR(国际无线电干扰特别委员会)IEEE-EMC(国际电气电子工程师学会电磁兼容专业委员会)EN(欧洲标准)ANSI(美国标准)电磁兼容设计4电磁兼容认证CE:欧盟GS:德国UL:美国CB(CCEE):中国ISO:国际标准化组织质量体系认证(生产体系认证,非产品认证)3C:中国强制认证电磁兼容设计5电磁兼容实验室电磁兼容设计6电磁兼容三要素电磁干扰源;(强度和特性)对干

2、扰源敏感的受扰器;(敏感度)传播媒体。(类型和性质)研究内容特性;边界条件;抑制方法。元件级设备级系统级电磁兼容设计7噪声分类辐射噪声>30MHz;按照标准测量磁场确定噪声电平。传导噪声<30MHz。测量线与地之间的产生的非对称电压,常用dBμV表示。对于电源是重点。测量一般在屏蔽室内进行。电磁兼容设计8传导干扰电容耦合(静电耦合)互感耦合(电磁感应耦合)公共阻抗耦合(阻性耦合、电路性耦合)电磁兼容设计9开关电源电磁兼容性设计传导干扰一.电容性耦合电容性耦合干扰,是指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,即变化的电压du/dt.两对短传输线平行放置,如图1所示

3、.导线A接低频正弦交流电压源,未接负载电阻;导线B无屏蔽,接有负载电阻R,未接电压源.忽略电流所建磁场的感应电场,按电准静态场分析.与静电场一样,各导体电荷与各导体间电压的关系可用部分电容来表示.CA0与CB0分别为导线A和导线B对地部分的电容,CAB为导线A对电线B间的部分电容.CA0CB0CABAB0(a)RCA0CB0CAB0(b)R图1电磁兼容设计10传导干扰开关电源电磁兼容性设计一.电容性耦合如图1(a)所示,采用向量形式来表示,导线A处电压源为.其等效电路如图1(b)所示.于是可得导线A对B的干扰电压为式中为角频率.由上式知,与无关.若为低电阻值,即,则电磁兼容设计11传导干扰开

4、关电源电磁兼容性设计一.电容性耦合若为高电阻值,即,则此时电压与角频率无关为耦合电容.通过将产生干扰,称为电容性耦合干扰.减少耦合电容是重要的抑制措施.常用的措施是电线加电屏蔽,并将屏蔽体接地.耦合电容的大小与两根导线的长度成正比,与导线间距离的平方成反比。电磁兼容设计12抑制原理开关电源电磁兼容性设计若导线B为屏蔽线,并将屏蔽体接地,如图2(a)所示.由于屏蔽体已经接地,部分电容CS0被短路而不起作用,CAS与CA0并联,CBS与CB0并联.CAB仅为导线A对导线B屏蔽体以外部分之间的电容量,故耦合电容CAB显著减少,从而使下降.等效电路如图2(b)所示.CA0CASAB0(a)RCA0C

5、BSCAB0(b)RCABCB0CASCB0图2CBS电磁兼容设计13抑制原理开关电源电磁兼容性设计一.电容性耦合若导线A亦为屏蔽线,且屏蔽体接地,可进一步减少耦合电容.达到抑制的目的.电压与的关系为电磁兼容设计14传导干扰开关电源电磁兼容性设计二.电感性耦合两对短传输线相距较近,如图3(a)所示.传导电流分别沿两个导电回路流动.由于两回路间互磁链的存在,将产生干扰电压.分析其等效电路,如图3(b)所示,AB0(a)R2R1RMAB(b)图3电磁兼容设计15抑制原理开关电源电磁兼容性设计二.电感性耦合现分析导线A采用屏蔽线的情况.若屏蔽体仅一端接地,则可抑制电容性耦合,而对电感性耦合影响不大

6、.因为屏蔽体外同样存在电流产生的磁场.若屏蔽体两端皆接地,则屏蔽体上有感应电流,且有去磁作用.如图4(a)所示.上式中,为互感.通过将产生干扰,称电感性耦合干扰.减少是重要的抑制措施.A0R1R1(a)(b)图4电磁兼容设计16抑制原理开关电源电磁兼容性设计二.电感性耦合考虑到,这样可以减少短传输线A与B之间的互磁链.根据等效电路4(b),在屏蔽体内列方程,当时,有即产生的磁场抵消了产生磁场,使屏蔽体外不存在磁场.这样可以达到抑制的目的.若将屏蔽体一端不接地而与负载连接,如下图(c)所示,则不管的大小,皆能保证屏蔽体外磁场被抵消.电磁兼容设计17抑制原理开关电源电磁兼容性设计二.电感性耦合对

7、干扰对象和干扰源进行屏蔽,也可以减少互磁链和耦合互感,起到抑制干扰的作用.当电容性耦合和电感性耦合同时存在时,应综合考虑.A0R1图4(c)电磁兼容设计18传导干扰开关电源电磁兼容性设计三.电路性耦合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i,或变化的电流di/dt.电路性干扰的产生至少存在两个电流回路的相互耦合,其电流全部或部分地在公共阻抗中流过.这种情况很多.公共电源耦合电路和公共接地阻抗耦

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