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第六部分 电缆的 EMC 设计

第六部分 电缆的 EMC 设计. 场在导线中感应的噪声 电缆之间的串扰. 处于电磁场中的电缆. S. h. 电磁场在电缆上的感应电压. 1V/m 场强产生的电压. dBV. 3. 1. 2. 0. -10. h = 0.5m S: A = 100m B = 30m C = 10m D = 3m E = 1m. A. 与 S 、 h 无关. -20. B. C. -30. D. -40. E. -50.

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第六部分 电缆的 EMC 设计

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Presentation Transcript

  1. 第六部分电缆的EMC设计 • 场在导线中感应的噪声 • 电缆之间的串扰

  2. 处于电磁场中的电缆 S h

  3. 电磁场在电缆上的感应电压 1V/m场强产生的电压 dBV 3 1 2 0 -10 h = 0.5m S: A = 100m B = 30m C = 10m D = 3m E = 1m A 与 S、h 无关 -20 B C -30 D -40 E -50 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz

  4. 平衡电路的抗干扰特性 VD V1 电磁场 I1 V2 I2 VC 平衡性好坏用共模抑制比表示： CMRR = 20lg ( VC / VD ) 高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低

  5. 提高共模干扰抑制的方法 平衡电路 平衡电路 共模扼流圈 屏蔽电缆 CMRR CMRR f f

  6. 非平衡转换为平衡 ~

  7. 屏蔽电场 0V 电缆长度 < /20，单点接地 电缆长度 > /20，多点接地

  8. 磁场对电缆的干扰 感应电压 磁通 VN 回路面积A VN＝ ( d  / dt ) = A ( dB / dt ) 当面积一定时

  9. 减小感应回路的面积 ～ ～ 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

  10. 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

  11. 抑制磁场干扰的试验数据 100 (A) 1M 0 13 100 (D) 1M 27 100 (B) 1M 每米18节 28 100 1M (E) 1M 13 100 (C)

  12. 抑制磁场干扰的实验数据 100 80 (F) 1M 63 100 (I) 1M 每米18节 55 100 1M (G) 77 1M 70 100 100 (J) 1M (H)

  13. 导线之间两种串扰机理 R0 RL C M IL R2G R2L IL IC IC

  14. 耦合方式的粗略判断 ZSZL < 3002： 磁场耦合为主 ZSZL > 10002： 电场耦合为主 3002 < ZSZL < 10002：取决于几何结构和频率

  15. 电容耦合模型 C12 C12 V1 VN C1G C2G C2G R C1G V1 R j  [ C12 / ( C12 + C2G)] VN ＝ V1 j  + 1 / R ( C12 + C2G)]

  16. 耦合公式化简 j  [ C12 / ( C12 + C2G)] VN ＝ V1 j  + 1 / R ( C12 + C2G)] R >> 1 / [ j  ( C12 + C2G )] R << 1 / [ j  ( C12 + C2G )] VN = V1 [ C12 / ( C12 + C2G ) ] VN = j R C12 V1

  17. 电容耦合与频率的关系 VN = j RC12V1 C12V1 VN = (C12 + C2G) 耦合电压 1 / R (C12 + C2G) 频率 

  18. 屏蔽对电容耦合的影响－全屏蔽 C2S C1s C1s V1 C1G CSG Vs C1G V1 Vs CsG 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

  19. 部分屏蔽对电容耦合的效果 C12 C2S C1s C1s C1G C12 CSG C2G V1 VN VN V1 CsG R 很大时：VN = V1 [ C12 / ( C12 + C2G + C2S ) ] R 很小时：VN = jRC12

  20. 互电感定义与计算 a 回路1 b    回路2     a        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 M = （  / 2  ）ln[b2/（b2- a2）]

  21. 电感耦合 I1 R2 I1 R1 M VN V1 VN V1 R2 R R1 R VN ＝ d12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 / dt

  22. 电感耦合与电容耦合的判别 电容耦合 IN = j  C12V1 V R1 R2 电感耦合 ～ VN = j  M12 I1 V R1 R2

  23. 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

  24. 双端接地屏蔽层的分析 I1 导体1 ~ V12 = j  M12 I1 VS2 = j  MS2 IS VN = V12 + VS2 M1S M12 IS 屏蔽体 MS2 + - - + 导体2 V12 VS2 求解这项

  25. VS2项求解 LS = / ISMS2 = / IS 因此：LS = MS2  + + + + VS2 = j MS2 I S = jMS2 ( V S / ZS) = jLS [ V S / ( jLS+RS )] = VS [ j / ( j+RS/LS)] + + + + + 屏蔽层 导体2

  26. 屏蔽后的耦合电压 VN = V12 + VS2 V12 = j M12I1 VS = j M1SI1 因为：M12 = M1S 所以：VS = j M12I1 所以：VS2 = j M12I1 [ j / ( j+RS / LS)] V12 VN = V12 - V12[ j / ( j+RS / LS)] = V12 [ (RS / LS) / ( j+RS / LS)]

  27. 屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果 VN 无屏蔽电缆 屏蔽效能 VN＝ M12 I1（Rs / Ls ) VN＝ j M12 I1 屏蔽电缆 lg Rs / Ls

  28. 长线上的耦合电压 短线近似线 耦合电压 驻波区域 低频区域 /10 /4 /2 3/4  lg f

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