第七部分电缆的EMC设计 场在导线中感应的噪声场在导线中感应的噪声 电缆之间的串扰电缆之间的串扰杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电磁场在导体上感应的电压EV = EddV VV = d /dt杨继深 2002年4月 电话 010-68386283处于电磁场中的电缆信号线和回流线在一根电缆中信号线和回流线在一根电缆中用地线面作回流线用地线面作回流线共模电流共模电流差模电压差模电压不平衡不平衡直接产生差模电压直接产生差模电压Sh杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电磁场在电缆中的感应噪声以共模为主信号线与回线几乎处于同一电场环境信号线与回线几乎处于同一电场环境中，差模电压很小。中，差模电压很小。信号线与回线所形成的面积很小，所信号线与回线所形成的面积很小，所包围磁通量很少。包围磁通量很少。杨继深 2002年4月 电话 010-68386283 电磁场在电缆上的感应电压10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 0-10-20-30-40-50ABCDE高度= 0.5m长度：A = 100m B = 30m C = 10m D = 3m E = 1m与与 长度长度、高度高度 无关无关dBV1V/m场强产生的电压场强产生的电压杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电磁场干扰的对策平衡电路平衡电路共模滤波共模滤波电缆屏蔽电缆屏蔽杨继深 2002年4月 电话 010-68386283平衡电路的抗干扰特性电磁场V1V2I1I2VD平衡性好坏用共模抑制比表示： CMRR = 20lg ( VC / VD )VC 高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低高频时，由于寄生参数的影响，平衡性会降低杨继深 2002年4月 电话 010-68386283提高共模干扰抑制的方法平衡电路屏蔽电缆共模扼流圈平衡电路CMRRCMRRff杨继深 2002年4月 电话 010-68386283非平衡转换为平衡杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽电缆的评估CMCM接收环路接收环路I屏蔽层与芯线之间的互感屏蔽层与芯线之间的互感杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽低频电场0V电缆长度电缆长度 /20，多点接地，多点接地杨继深 2002年4月 电话 010-68386283对付低频磁场的有效方法对付低频磁场的有效方法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杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽电缆减小磁场影响VSVSVS只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场杨继深 2002年4月 电话 010-68386283地环路的危害地环路的危害1001M1M1M100100每米18节(A)(B)(D)(E)(C)0271313281M1M100100杨继深 2002年4月 电话 010-68386283消除地环路的效果 1001M1M1M100100每米18节(F)(G)(I)(J)(H)80557063771M1M100100杨继深 2002年4月 电话 010-68386283C与D的实验数据说明设：总电磁场为设：总电磁场为1000，其中磁场为，其中磁场为999，电场为，电场为1，双绞线的磁场抑制效果为：双绞线的磁场抑制效果为：20lg(1000/230) 13 dB单端接地的屏蔽层的效果：单端接地的屏蔽层的效果：20lg(230/229) 0 dB双绞线双绞线单端接地单端接地屏蔽层屏蔽层杨继深 2002年4月 电话 010-68386283G与H的实验数据说明设：总电磁场为设：总电磁场为1000，其中磁场为，其中磁场为999，电场为，电场为1，双绞线的磁场抑制效果为：双绞线的磁场抑制效果为：20lg(1000/1.3) 58 dB单端接地的屏蔽层的效果：单端接地的屏蔽层的效果：20lg(1.3/0.3) 13 dB双绞线双绞线单端接地屏蔽层单端接地屏蔽层杨继深 2002年4月 电话 010-68386283导线之间两种串扰机理导线之间两种串扰机理MCICICILILR0RLR2GR2L杨继深 2002年4月 电话 010-68386283耦合方式的粗略判断ZSZL 10002： 电场耦合为主电场耦合为主3002 ZSZL 10002：取决于几何结构和频率取决于几何结构和频率杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电容耦合模型电容耦合模型C12C1GC2GRC1GC2GC12RVN V1V1j C12 / ( C12 + C2G)j + 1 / R ( C12 + C2G)V1VN杨继深 2002年4月 电话 010-68386283耦合公式化简耦合公式化简 R 1 / j ( C12 + C2G ) VN = V1 C12 / ( C12 + C2G ) 杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电容耦合与频率的关系电容耦合与频率的关系耦耦合合电电压压VN = j RC12V1C12V1 (C12 + C2G)VN =1 / R (C12 + C2G)频率频率 杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽对电容耦合的影响全屏蔽屏蔽对电容耦合的影响全屏蔽屏蔽层不接地：屏蔽层不接地：VN = VS =V1 C1S / ( C1S + CSG ) ，与无屏蔽相同与无屏蔽相同屏蔽层接地时：屏蔽层接地时：VN = VS = 0， 具有理想的屏蔽效果具有理想的屏蔽效果C1sC1GCsGC1GCSGC1sVsV1V1VsC2S杨继深 2002年4月 电话 010-68386283部分屏蔽对电容耦合的效果部分屏蔽对电容耦合的效果R 很大时：很大时：VN = V1 C12 / ( C12 + C2G + C2S ) C1sC1GCsGCSGC1sVNV1V1VNC2SC12C12C2GR 很小时：很小时：VN = j RC12 杨继深 2002年4月 电话 010-68386283互电感定义与计算互电感定义与计算定义：定义： 自感自感L 1 / I1 ， 互感互感 M 12 / I1 1 是电流是电流I1在回路在回路1中产生的磁通，中产生的磁通， 12 是电流是电流I1在回路在回路2中产生的磁通中产生的磁通回路回路1回路回路2aba M = （ / 2 ）lnb2/（b2- a2） 减小减小M的方法：回路的方法：回路1用双绞线或同轴线，减小回路用双绞线或同轴线，减小回路2的面积，增加两的面积，增加两 个回路的距离个回路的距离杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电感耦合MR2RR1RR2VN d 12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 / dtR1I1VNI1VNV1V1杨继深 2002年4月 电话 010-68386283电感耦合与电容耦合的判别电感耦合与电容耦合的判别IN = j C12V1R2R1VVVN = j M12 I1R2R1电容耦合电感耦合杨继深 2002年4月 电话 010-68386283非磁性屏蔽对电感耦合的影响非磁性屏蔽对电感耦合的影响I1M1SM12关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变关键看互感是否由于屏蔽措施而发生了改变杨继深 2002年4月 电话 010-68386283双端接地屏蔽层的分析M1SM12MS2+ - - +V12VS2导体1导体2屏蔽体V12 = j M12 I1 VS2 = j MS2 IS VN = V12 + VS2 I1IS求解这项求解这项这就是屏这就是屏蔽的效果蔽的效果杨继深 2002年4月 电话 010-68386283VS2项求解+ LS = / IS MS2 = / IS 因此：因此：LS = MS2 导体导体2屏蔽层屏蔽层VS2 = j MS2 I S = j MS2 ( V S / ZS) = j LS V S / ( j LS+RS ) = VS j / ( j +RS/LS)杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽后的耦合电压VN = V12 + VS2 V12 = j M12I1 VS = j M1SI1因为：因为：M12 = M1S所以：所以：VS = j M12I1所以：所以：VS2 = j M12I1 j / ( j +RS / LS)VN = V12 - V12 j / ( j +RS / LS) = V12 (RS / LS) / ( j +RS / LS) V12 杨继深 2002年4月 电话 010-68386283屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果屏蔽层的磁场耦合屏蔽效果VN M12 I1（Rs / Ls )VN j M12 I1VNRs / Ls 无屏蔽电缆无屏蔽电缆屏蔽效能屏蔽效能屏蔽电缆 lg 杨继深 2002年4月 电话 010-68386283