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如何有效处理脉冲群发生器干扰问题?

2020-9-28 10:14:11      点击:

电路中,诸如来自切换瞬态过程(切断感性负载、继电器触点弹掉等),通常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。这类干扰的特点是:高幅值、短上升时间、高重复率和低能量。成群出现的窄脉冲可对半导体器件的结电容充电,当累积到一定程度后可能引起电路或设备出错。脉冲群发生器为评估电气和电子设备的供电电源端口、信号、控制和接地端口在受到电快速瞬变脉冲群干扰时的性能确定一个共同的能再现的评定依据。

在使用脉冲群发生器的过程中有时会遇到过脉冲群发生器出现干扰的问题,当我们遇到干扰问题时该如何解决这项难题呢?下面小编就给大家讲一讲脉冲群发生器干扰的通用处理方法。

1、吸收和滤波
脉冲群试验的本意是进行共模干扰试验,只是干扰脉冲的波形前沿非常陡峭,持续时间非常短暂,因此含有的高频成分极其丰富,这就导致在干扰波形的传输过程中,会有一部分干扰从传输的线缆中逸出形成辐射,这样设备*终受到的干扰是传导和辐射的复合干扰。
针对脉冲群干扰来说,*通用的抑制办法之一是采用滤波(用电源线和信号线的滤波器进行滤波)以及吸收(用铁氧体磁芯来吸收)。其中采用铁氧体磁芯吸收的方案非常便宜也非常有效。
无论是滤波器还是铁氧体磁芯,在做试验时,它们摆放位置非常讲究。因为脉冲群干扰不仅仅是一个传导干扰,更麻烦的是它还含有辐射的成分,不同的安装位置,辐射干扰的逸出情况各不相同,难以捉摸。所以我们希望在整改试验中的滤波器和铁氧体磁芯的摆放位置,就是今后在正式产品中使用滤波器和铁氧体磁芯的位置,千万不能随意更改。*有效的位是将滤波器和铁氧体磁芯用在干扰的源头和设备的入口处。前者是对干扰源的彻底处理;后者是把紧抑制干扰的大门,使经过滤波器和铁氧体磁芯处理后的电源线和信号线不再含有辐射的成分。
2、瞬变干扰抑制器件
由于脉冲群信号是高频高压脉冲,因此对于脉冲群信号的抑制还可以采用瞬变电压吸收器件来对脉冲群信号来进行吸收。
瞬变电压吸收器件的种类有多种,但主要有气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变电压吸收二极管和固体放电管等几种。考虑到脉冲群信号的高频、高速的特点,适用的瞬变电压吸收器件只有金属氧化物压敏电阻和硅瞬变电压收收二极管两种。
针对电源线的干扰抑制,原则上这两种器件都能使用,但相比之下可能压敏电阻用得更加普遍,原因是价格便宜,响应速度快。另外,压敏电阻固有寄生电容大的问题在50Hz的电源线路上也没有任何不好的作用。
针对信号线,这两种器件同样都能使用,但硅瞬变电压吸收二极管可能更加适用,原因是在印刷电路板上等的保护中,硅瞬变电压吸收二极管的电压档次众多,可供选择的余地很大;同时,限定电压比较精准(二极管动作时的残余电压较低,比较接近于击穿电压),尤其适合于对半导体集成电路等电子元器件的保护。另外,硅瞬变电压吸收二极管的寄生电容比压敏电阻小,用在线路上对传输信号的伤害要小。对于高速的传输信号还有专门经过处理的、寄生电容小的硅瞬变电压吸收二极管可以选用(采用高速二极管与硅瞬变电压吸收二极管相串联,由于高速二极管有pF级的结电容,经过串联处理后的硅瞬变电压吸收二极管的等效电容也是pF级的),特别适合于对这些线路的保护。


如何有效处理脉冲群发生器干扰问题?
3、屏蔽
考虑到脉冲群信号的前沿非常陡峭,脉宽也非常窄,因此含有的谐波成分极其丰富,幅度较大的频率至少要达到60MHz以上。对于做试验的电源线和信号线来说,那怕长度只有1m,由于长度已可和传输频率的波长相比,所以不能以普通电源线和信号线对待,信号在上面传输时,部分是通过线路进入试品(传导);部分要从线路逸出,成为辐射信号进入试品(辐射)。所以试品受到的干扰实际上是传导与辐射的结合,亦即在做脉冲群试验的时候,在参试导线的周围实际上还存在一个辐射场。
针对辐射干扰,比较通用的抑制办法便是屏蔽,包括设备外壳的屏蔽,设备内部的局部屏蔽,还有传输线的屏蔽(屏蔽线、同轴电缆和双绞线等)。
4、结构和接地
结构和接地也是抑制脉冲群干扰的很重要的方面。
图示为一个非金属外壳的电子设备,首先电源线远离接地点,接地路径较长,接地效果大大降低。
其次,信号线1远离接地点,导致干扰脉冲施加在电源线和信号线1上时,脉冲群的共模干扰电流要经互连线和下面的线路板,*终经接地端子入地。由于互连线的阻抗较大,而且接地路径又长(接地阻抗也大),大大增加了电磁兼容的风险。
有效处理脉冲群发生器干扰问题
如果把上面的结构设计改一改,改成下图的布局,即将信号线电源线集中到一块印刷线路板上,并在这块印刷板的同一侧上,设备的接地点也移到信号线和电源线的入口附近,则新设计中的大部分干扰电流都会从这个接地点进入大地,只有较少一部分流入产品内部线路,这样就会大大改进这个设备的抗脉冲群干扰的性能。由此可见,设备的结构和接地点的选择对设备的抗干扰性能有至关重要的作用。

如何有效处理脉冲群发生器干扰问题



以上是脉冲群发生器干扰的通用处理方法,希望对您有一定的帮助。

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