电磁兼容的基本原理课件
74页1、电磁兼容的基本原理,2.1 电磁兼容的基本概念,2.1.1 有关电磁兼容的定义,电磁兼容性(Electromagnetic CompatibilityEMC),(1)国家标准GB/T 4365-1995电磁术语的定义:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。,(2)美国电气电子工程师协会(IEEE)的定义:一个装置能在其所处的电磁环境中满意地工作同时又不向该环境及同一环境中的其他装置排放超过允许范围的电磁扰动。,(3)国际电工技术委员会(IEC)的定义:电磁兼容是设备的一种能力。它在其电磁环境中能完成它的功能,而不至于在其环境中产生不允许的干扰。,上述三个定义虽然措辞不同,但都可概括为两个方面:(1)设备或系统承受电磁骚扰时,能正常工作;(2)设备工作时,不产生超过规定值的电磁骚扰。,其它术语,电磁骚扰(E1ectromagnetic Disturbance):可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象。,电磁干扰(E1ectromagnetic InterferenceEMI):由电磁骚扰引起的设备、系统
2、或传播通道的性能下降 。,电磁骚扰和电磁干扰比较:两个词语过去经常混用,但两者之间有明显的区别前者是指电磁能量的发射过程,后者则强调电磁骚扰造成的结果。,抗扰性(Immunity of Disturbance):装置、设备或系统面临电磁骚扰而不降低运行性能的能力。,电磁敏感性(E1ectromagnetic SusceptibilityEMS):在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。,电磁敏感性与抗扰性比较:同一性能的正反两个不同说法,敏感性高意味着抗扰性能低。,有关发射电平、抗扰性电平、发射限值和兼容性电平等之间的关系,电磁干扰三要素,电磁兼容就是研究电磁干扰(E1ectromagnetic InterferenceEMI)问题。,电路受干扰的程度可用下式描述:,电磁干扰三要素:,式中,S为电路受干扰的程度;W为骚扰源的强度;C为骚扰源通过某种途径到达被干扰处的耦合因素;I为被干扰电路的抗干扰性能。,对于任何一个干扰现象,必然存在电磁干扰的三要素,且缺一不可。因此,在系统设计、制造、安装和调试中,消除三要素中的任何一个,干扰即可消除。电磁兼容设计的基本出发点
3、就在于破坏上述三个条件中的一个或几个。,电磁干扰现象,开关电源,数字脉冲电路,数字视频设备,220AC,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 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。,2.2 电磁骚扰源,从来源分:自然骚扰和人为骚扰。,从骚扰属性分 :功能性骚扰和非功能性骚扰。,从耦合方式分 :传导骚扰和辐射骚扰 。,从频谱宽度分 :宽带骚扰和窄带骚扰 。,从频率范围分 : 甚低频骚扰(30Hz以下)、 工频与音频骚扰(50Hz及其谐波)、 载频骚扰(10kHz一300kHz)、 射频及视频骚扰(300kHz一300MHz)、 微波骚扰(300MHz一100GHz)。,由于大自然现象所造成的各种骚扰源。包括:,(1) 雷电,(2) 太阳噪声,(3) 物质本身固有的噪声,人为骚扰源,常见的产生骚扰的设备有:,(1) 无线电通信设备,(2) 工业、科学、医疗
4、设备,(3) 电力系统,(4) 点火系统,自然骚扰源,无论是自然的或人为的电磁骚扰源,按其构成威胁的程度均可分为4类:雷电、强电磁脉冲、静电放电和开关操作。,(5) 家用电器、电动工具及电气照明,(6) 信息技术设备,(7) 静电放电,常见骚扰源,在时域中,信号表示为其量值随时间变化的函数。它比较符合人们的观察习惯,可用示波器显示信号波形。,在频域中,信号表示为其幅值、相位随频率变化的函数。电磁兼容标准的限值是在频域中规定的,可用频谱分析仪测量信号频谱。,时域信号和频域信号可以相互转换:,时域频域:傅里叶变换,频域时域:傅里叶反变换,时域和频域,处理电磁干扰的问题时,更加关心的干扰信号的频谱。 电磁兼容标准中大部分指标都是在频域中表示的,为便于与标准对比,往往要采用频域分析。 对电磁干扰的各种措施都与频率有关,如滤波器的截止频率。 通过频率特征容易查找干扰源。电磁兼容问题的分析侧重于干扰在特定频率上的能量分布,对时间、相位问题关注很少。,频域中表示的辐射发射限值,脉冲波形由正弦波组成,脉冲信号的频谱,脉冲信号是最容易产生的一类干扰信号,因此应该熟悉它的频谱。,周期脉冲的频谱是离散的,相
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