瞬态脉冲学习笔记

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1、瞬态脉冲学习笔记一、瞬态脉冲综述电磁兼容所说的瞬态脉冲是指干扰脉冲是断续性的，一般具有较高的干扰电压，较快速的脉冲上升时间，较宽的频谱范围。一般包括：静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击等。现对以上所列三种情况做详细分析。1.静电放电（ElectrostaticDischargeESD）静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个物体上而形成。就人体而言，衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。静电源跟其它物体接触时，存在着电荷流动以抵消电压，这个高速电量的传送，将产生潜在的破坏电压、电流以

2、及电磁场，这就是静电放电。（1）ESD对电路元件的直接干扰�大多数半导体器件都很容易受静电放电而损坏，特别是大规模集成电路器件更为脆弱。静电对器件造成的损坏有显性的和隐性的两种。隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。�在电子产品的生产和使用过程中，操作者是最活跃的静电源，可能积累一定数量的电荷，当人体接触与地相连的元件、装置的时候就会产生静电放电。�ESD两种主要的破坏机制是：由于ESD电流产生热量导致设备的热失效；由于ESD感应出高的电压导致绝缘击穿。一般来说ESD对电路元件的直接干扰，ES

3、D火花必须直接接触该元件或电路。电路中的器件在通电的条件下比不通电下更易损坏。（2）ESD对电路的干扰除容易造成电路元件的直接损害外，ESD也会对电子电路造成干扰。ESD电路的干扰有二种方式。一种是传导方式，另一种是辐射方式。�传导方式干扰，若电路的某个部分构成了放电路径，即ESD接侵入设备内的电路,ESD电流流过集成片的输入端，造成干扰。�辐射方式干扰，静电放电时伴随火花产生了尖峰电流，这种电流中包含有丰富的高频成分。从而产生辐射磁场和电场。ESD产生的磁场随距离的平方衰减。ESD产生的电场随距离立方衰减。当距离较近时，无论

4、是电场还是磁场都是很强的。ESD发生时，在附近位置的电路一般会受到影响。ESD在近场，辐射耦合的基本方式可以是电容或电感方式，取决于ESD源和接受器的阻抗。在远场，则存在电磁场耦合。与ESD相关的电磁干扰（EMI）能量上限频率可以超过1GHz。在这个频率上，典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而，对于典型的模拟或数字电子设备，ESD会感应出高电平的噪声。2.电快速瞬变脉冲群（ElectricalFastTransient/burstEFT）电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由

5、于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种暂态骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。一般认为电快速瞬变脉冲群之所以会造成设备的误动作是因为脉冲群对线路中半导体结电容充电，当结电容上的能量累积到一定程度，便会引起线路乃至设备的误动作。（1）EFT对设备影响的原因�通过电源线直接传导进设备的电源，导致电路的电源线上有过大的噪声电压。当单独对火线或零线注入时，尽管是采取的对地

6、的共模方式注入，但在火线和零线之间存在着差模干扰，这种差模电压会出现在电源的直流输出端。当同时对火线和零线注入时，存在着共模干扰，但对电源的输出影响并不大。�干扰能量在电源线上传导的过程中，向空间辐射，这些辐射能量感应到邻近的信号电缆上，对信号电缆连接的电路形成干扰。�干扰脉冲信号直接通过信号电缆进入设备电路或在电缆（包括信号电缆和电源电缆）上传输时产生的二次辐射能量感应进电路，对电路形成干扰。3.浪涌冲击（ElectricalSurge）浪涌是指瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。电磁兼容领域所指的浪涌冲击一

7、般来源于开关瞬态和雷击瞬态。（1）开关瞬态�主电源系统切换骚扰，例如电容器组的切换。�配电系统内在仪器附近的轻微开关动作或者负荷变化。�与开关装置有关的谐振电路，如晶闸管。�各种系统故障，例如对设备组接地系统的短路和电弧故障。（2）雷击瞬态�直接雷击于外部电路（户外），注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压。�在建筑物内、外导体上产生感应电压和电流的间接雷击（即云层之间或云层中的雷击或击于附近物体的雷击，这种雷击产生的磁场）。�附近直接对地放电地雷电入地电流耦合到设备组接地系统的公共接地路径。当保护装置动作时，电压和

8、电流可能发生迅速变化，并可能耦合到内部电路。浪涌脉冲的上升时间较长，脉宽较宽，不含有较高的频率成分，因此对电路的干扰以传导为主。主要体现在过高的差模电压幅度导致输入器件击穿损坏，或者过高的共模电压导致线路与地之间的绝缘层击穿。由于器件击穿后阻抗很低，浪涌发生器产生的很大的电流