『高電壓、大電流』？電磁兼容中EMI騷擾源特征分析

電磁兼容試驗(yàn)中的重要內(nèi)容就是對外騷擾發(fā)射試驗(yàn)。因此，控制騷擾發(fā)射是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。為了控制騷擾發(fā)射，首先要找到騷擾源，然后采取措施消除它，或者截?cái)嗨l(fā)射騷擾能量的路徑。

EMI騷擾源有啥特征呢？

以往廣泛流傳的是：高電壓，大電流就是騷擾源。這種說法其實(shí)很片面。單純的一個(gè)很高的電壓，或者一個(gè)很大的電流，并不一定會(huì)對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。

產(chǎn)生干擾的重要條件是：變化的電壓或者電流，即du/dt≠0，或者di/dt≠0。

所以，那些包含電壓，電流劇烈變化的電路就是我們需要關(guān)注的騷擾源。

先看上圖，有兩個(gè)閉合的回路。當(dāng)回路1中有個(gè)變化的電流I1，其會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場，當(dāng)磁場穿過回路2的時(shí)候，回路2中就有了一個(gè)變化的磁場。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，回路2中會(huì)有一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢，即回路1對回路2產(chǎn)生了干擾。

如果回路1中的電流是不變化的，那么回路2中磁場也不會(huì)變化，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，即回路1第回路2沒有干擾。

上圖是電路1和電路2之間通過雜散電容產(chǎn)生相互影響的情況。

電路1在工作的時(shí)候，它的導(dǎo)線上面會(huì)有一個(gè)電壓，這個(gè)電壓如果是交變的，它就會(huì)通過一個(gè)雜散電容Cs耦合到電路2上去，即電路1對對路2產(chǎn)生了干擾。如果電壓是不動(dòng)的，那么便不會(huì)起到耦合的作用。

上圖是電磁波的輻射天線，它是在兩個(gè)導(dǎo)體之間有一個(gè)電壓，如果電壓是直流的，那么顯然，因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)體之間是開路的，那么導(dǎo)體上面便不會(huì)有電流。

如果上面的電壓是交流的，那么因?yàn)檫@連個(gè)導(dǎo)體之間存在雜散電容，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流，這種電流叫位移電流，它是產(chǎn)生電磁波的重要條件。

上面是一個(gè)環(huán)路天線，顯然，如果加到上面的電壓是直流電壓，這個(gè)電流只能產(chǎn)生一個(gè)靜磁場，這個(gè)磁場是沒有輻射的。

而如果加到上面的電壓是交流電壓，那么會(huì)在上面產(chǎn)生交變的電流，由交變的電流產(chǎn)生交變的磁場，就會(huì)產(chǎn)生輻射。

上圖是一個(gè)電路導(dǎo)體，它可以是電源線，也可以是地線，也可以是信號線。當(dāng)上面有一個(gè)變化的電流的時(shí)候，由于導(dǎo)體本身有電感，因此會(huì)出現(xiàn)一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢就是導(dǎo)體上面的電磁噪聲。如果di/dt是0，那么u就是0，就沒有電磁干擾。

開關(guān)電源使幾乎所有電子設(shè)備都有的，開關(guān)電源在工作的時(shí)候，電路里面有劇烈的du/dt，di/dt，因此其是一種強(qiáng)的騷擾源。

數(shù)字電路的電壓和電流都是脈沖狀的，因此也有較多的du/dt，di/dt。實(shí)際上，就是由于數(shù)字電路的出現(xiàn)，我們才更加關(guān)心EMC的問題。

逆變電路也是一種典型的電磁騷擾源，逆變電路把直流變成交流，其在工作的時(shí)候，也是有劇烈的du/dt，di/dt。

最主要的自然騷擾源—雷電

一個(gè)云團(tuán)上面有電荷，它的周圍形成一個(gè)很強(qiáng)的電場。當(dāng)它和另外一個(gè)云團(tuán)之間的電場強(qiáng)度超過一定值的時(shí)候，就會(huì)擊穿空氣，產(chǎn)生劇烈的放電，這個(gè)時(shí)候伴隨著巨大的du/dt和di/dt。

右側(cè)是一個(gè)雷電發(fā)生的時(shí)候的一個(gè)電流波形，di/dt很大，因此，它是一個(gè)很強(qiáng)的電磁騷擾源。

以往我們在雷電進(jìn)行防護(hù)的時(shí)候，需要使用避雷針，實(shí)際上，避雷針使雷電定點(diǎn)放電，因此，有了避雷針以后，可以對其它的設(shè)備起到保護(hù)作用。但是，當(dāng)避雷針起作用的時(shí)候，避雷針的周圍會(huì)有很強(qiáng)的電磁場，這對于我們的電子設(shè)備是一個(gè)巨大的威脅。

識別潛在電磁騷擾源的關(guān)鍵是，看有沒有電壓，電流的突變，如果有電壓和電流的突變，就有騷擾源。

最后，通常騷擾的強(qiáng)度與電壓，電流的變化率有關(guān)。電壓和電流的變化率越高，產(chǎn)生的騷擾也越強(qiáng)。