EMC电磁兼容设计与测试案例分析
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.2 传导、辐射与瞬态

开空调时,室内的荧光灯会出现瞬间变暗的现象,这是因为大量电流流向空调,电压急速下降,利用同一电源的荧光灯受到影响。还有使用吸尘器时收音机会出现“啪啦,啪啦”的杂音。原因是吸尘器的马达产生的微弱(低强度高频的)电压/电流变化通过电源线传递进入收音机,以杂音的形式表现出来。这种由一个设备中产生的电压/电流通过电源线、信号线传导并影响其他设备时,将这个电压/电流的变化称为“传导干扰”。所以,为对症下药,通常采用的方法是给发生源及被干扰设备的电源线等安装滤波器,阻止传导干扰的传输。另外,当信号线上出现噪声时,将信号线改为光纤,也可隔断传输途径。

当在使用手机时,旁边的计算机CRT显示器图像会出现抖动,这是因为手机工作时的信号通过空间以电磁场的形式传输到CRT显示器内部。当摩托车从附近道路通过时,电视会出现雪花状干扰。这是因为摩托车点火装置的脉冲电流产生了电磁波,传到空间再传给附近的电视天线、电路上,产生了干扰电压/电流。像这种通过空间传播,并对其他设备电路产生无用电压/电流、造成危害的干扰称为“辐射干扰”。辐射现象的产生必然存在着天线与源。由于传播途径是空间,屏蔽也是解决辐射干扰的有效方法。

如上所述,干扰的根源是电压/电流产生不必要的变化,这种变化通过导线直接传递给其他设备,造成危害,称为“传导干扰”。另外,由于电压电流变化而产生的电磁波通过空间传播到其他设备中,在电路或导线上产生不必要的电压/电流,并造成危害的干扰称为“辐射干扰”。但是,实际上并不能这样简单区分。

例如,计算机等计算设备的骚扰源,虽然是在设备内部电路上流动的数字信号的电压/电流,但这些干扰以传导干扰的方式通过电源线或信号线泄漏,直接传递给其他设备。同时这些导线产生的电磁波以辐射干扰的形式危及附近的设备。而且计算设备本身内部电路也产生电磁波,以辐射的形式危及其他设备。

辐射干扰现象的产生总是与天线分不开的,根据天线原理,如果导线的长度与波长相等,则容易产生电磁波。例如,数米长的电源线会产生VHF频带(30~300 MHz)的辐射发射。在比此频率低的频带内,因波长较长,当电源线中流过同样的电流时,不会辐射太强的电磁波。所以在30 MHz以下的低频带主要是传导干扰。但是,伴随着传导干扰会在电源线周围产生干扰磁场,给AM广播等带来干扰。另外,如前所述,由于在VHF宽带内电源线泄漏的干扰能转变成电磁波扩散到空间,因此辐射干扰成为比传导干扰更主要的问题。在比此更高的频率上,比电源线尺寸更小的设备内部电路会产生辐射干扰,危害其他设备。

总而言之,当设备和导线的长度比波长短时,主要问题是传导干扰,当它们的尺寸比波长长时,主要问题是辐射干扰。

环境中还存在着一些短暂的高能脉冲干扰,这些干扰对电子设备的危害很大,一般称这种干扰为瞬态干扰。瞬态干扰既可以通过电缆进入设备,也可以以宽带辐射干扰的形式对设备造成影响。例如,汽车点火系统和直流电动机电刷对收音机的干扰。产生瞬态干扰的原因主要有:雷电、静电放电、电力线上的负载通断(特别是感性负载)、核电磁脉冲等。可见瞬态干扰是指时间很短但幅度较大的电磁干扰。常见的瞬态干扰(设备需要通过测试验证抗扰度)有三种:各类电快速脉冲瞬变(EFT)、各类浪涌(SURGE)、静电放电(ESD)等。