电磁兼容抗扰度EMS的设计Word文件下载.docx
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。
呵呵，也是整机型的！
4-11DIPS
电压跌落中断，这个要是不知道。
爱因斯坦都会被你气醒，
端口型呀！
谁要是没有坚持看到这儿，同样，拖出去~~~~
俺总要先说说，先铺垫铺垫吧！
入正题！
1.
端口型的产品要想顶住这些EMS干扰，靠什么呀，不就是全靠你的端口的保护电路，滤波电路吗？
明白了吧，要是EMS没过，不用问，你的保护没到位，滤波不够呀。
常见的电源端口滤波电路顺序是这样的，防雷保护部分----滤波部分。
防雷部分，一般初级防护吸收的能量大，反应快，残压高。
然后到次级的，吸收剩余的残压。
常见的空气放电管放在前面，然后压敏电阻，也可以是TVS。
如果是lighting设计，那就更复杂了，这里不多说，因为4-5最高也就4KV/8KV。
滤波部分，先是X1Y1---共模电感---（有需要的时候加差模电感）---X2Y2----共模电感---（有需要的时候加差模电感）---X3Y3
X电容
，
根据经验一般都是UF级的，太小了，吸收的东东太少了，因为是安规主要考量的，所以请选择耐压值高些的。
Y电容
一般是NF级的，俺最大用到47NF，心惊胆颤呀。
越小，成本越小，为什么，因为也是安规电容，有耐压值有要求，特别是贴片的，很难做那么高的耐压。
1NF是经典值。
共模电感，我看过做过的典型值都是mH级的，太大了，估计要玩蛋了，至于为什么会玩蛋，此问题交由老徐（PWM同志）回答，你要是不知道他是谁，一样，拖出去。
在小小家混，连老徐都不知道，该打。
回头想想，这些滤波电路对我们抗干扰有什么好处呀？
你要是想到是因为干扰有共模差模之分，那我说，兄弟，恭喜你，你入门了。
差模电感，X电容，差模防雷器件，就是对付差模成份的干扰。
这对你的surge差模测试。
共模电感，Y电容，共模防雷器件，就是为了对付共模成份的干扰，相干的测试就是EFT，surge的共模测试。
这里我们提到了SURGE，EFT。
好像没提到ESD，CS，DIPS。
呵呵。
DIPS，为什么没提到，因为他都是考量你的电源瞬时断电，瞬时跌落，你的产品供电能达到什么等级。
只要你的电容供电足够，一般没问题，以前在做家电的时候，经常碰到这样的问题，主IC的供电不够，CPUdown机了，是设计不合理吗？
不是，是costdown惹的祸。
相信诸家兄弟的产品应该不会有这样的问题。
CS，有些特别，你说他是共模吧，他不像，说差模吧，也不像，但却是从电源端口，信号端口施加上的，苦闷呀~~~~仔细看标准，他是模拟发射机产生的信号，在端口上产生感应电流，感应电动势。
从这一点上讲，他应该是共模成份的（回流路径太大）。
这里不多说，因为，俺也不理解。
不管它是什么成份的，从端口进来的，滤波做到位，应该差不多了（有些打马虎眼了，罪过）
信号端口的设计比较讲究一些，常见的就是TVS----（电容）---共模电感（隔离变压器）
细节不多说，原理同电源端口，主要关心的是你的信号速率跟电容密切相关，别加了些东东在上面，你的接收端检测不到信号了。
信号端口的防雷设计，滤波设计很有讲究，这里不费口舌。
有空的时候请SKYHUA把端口设计的东东贴上来，供大家参考。
2，整机型的，对于此类型的测试都比较复杂呀
ESD，把他划在这里比较好，说端口吧，他也不是正宗的端口测试，大部分的contact测试都是打PGND，GND，PE，跟端口没什么关系。
关于ESD的设计，论坛上有好多文章，大家可以去参考。
总的原则，contact就是疏导，让不想要的东东导到地上去，是上策，如何导？
所有的接地要良好（当然是讲放电点处的了），面面之间的搭接要良好，保证低阻抗回路，让ESD回到大地上去是最完美的。
这些都是针对带金属框的产品，还带PE线的。
若就是两PIN的，LN电源供电的，即使有铁壳，也没有PE。
疏导的时候，就需要让你的GND与N连接良好，大地回不了，公网还是能回的，要是不能回，就说明你的ESD放电回路断了，你的枪头就无法放电了。
你的产品电荷累积到一定量之后，他会找个最低阻抗放电的。
这里就是疏，尽量让你的ESD能量回到N上吧，这里阻抗最低。
同上，但没有金属壳，端口是金属的。
怎么办，一样了啦，还是疏，在他影响你的信号之前，赶紧回到N上去吧。
这时候GND要大一些，大家会看到防静电带，他的作用也差不多就是这个了。
GND为什么要大，我走trace线行不行呀，要我说，当然不行，走得好，保证了低阻抗，走得不好，trace线就一个天线，ESD会耦合到其他线路，这可不是我们想要的。
这一招在许多终端产品都很管用。
唯一我担心的，就是他要是通过GND耦合到我的信号上，把产品搞挂了怎么办。
呵呵，还有呢，端口设计里不是提到了TVS吗？
我们把他换成varistor，他对ESD一样有很好的作用.注意Varistor（压敏电阻）的容值不要过大。
Air我的原则就是挡，不让你打进去，管你是什么键盘，窗口，栅格，一律不让进。
哈哈，拿我没办法了吧。
什么原理，简单，空气放电需要一定的距离，才能击穿空气，形成放电回路。
在电压一定的情况下，如何才能不放电，只有加大距离。
挡就是直接的办法，你想放电是吧，我搞个麦拉片一挡，呵呵，进不来了吧。
你要是麦拉没地放，好，把结构改一下，把你的缝隙处Z形台阶多做两个，让ESD通过两次Z形的路，距离又变大了，不够再加。
RS，
最经典最难缠的整机型的设计，至今没有那个牛人，对他的防治有多一点的口水。
没有，我没看过，看过的人，赶紧推荐一下。
我以前在做家电产品及电力产品的时候没少被他折腾，但一出问题，几乎都要涉及到改板，头大呀！
知道RS的原理，就知道为什么难缠了。
你板内的任何一根有一端悬空的线，都是天线，都会把RS接收到你的板内，然后造成破坏，通常就是程序跑飞，死机。
至于为什么，留给大家慢慢想。
我想说的是，如果板内没有天线去接收（这个天线，不仅仅是上面提到的天线，还有环状的）RS是不起作用的。
我的经验只集中在悬空的线上，如何做呢？
就一招，破坏他，不让他成为天线，或者让这根线尽可能的短，这其中的原理，我这个外行人不多说，学微波的都知道。
我们这么做为什么会有效果，呵呵，我们的频率范围只是从80M~1GHz呀，线短了，对这个频段不敏感了。
常用的就是在一根要命的线上加个小电容，破坏一下天线。
为什么要改板，没地放电容，当然要改板了。
基于被他搞惨的经历，我对不用的线，又走老长的，强烈BS，也可能骂娘。
RS，和RE是正反面的，这么长的线，又不终端掉，你想干嘛呀，你还让不让EMC人活了。
呵呵~~~~你可能说，我要用呀，只是不常用而已，晕，那为什么不上拉或者下拉，做终端处理。
最后一招，也就是打遍天下无敌手的“屏蔽”。
原理留给别人来讲吧。
EMC的3大法宝就是：
屏蔽，接地和滤波
电涌保护器应用常识
图片：
电涌保护器SPD应用常识
随着国民经济的不断发展，现代化水平的快速提高，在信息化带动工业化的指引下，各类信息设备、电子计算机、精密仪器、数据网络设备的应用越来越广泛，此类设备一般工作电压低、耐压水平低、敏感性高、抗干扰能力低，因而极易受到雷电电流脉冲的危害。
每年都给人类造成巨大的直接经济损失。
而因重要设备损坏使网络陷入瘫痪而造成的间接损失更是惊人，已引起国内相关领域对此类系统加强保护的高度重视。
近年来，“SPD”这个名词已越来越多地被专业研究、产品制造及工程设计的人们所提到。
作为雷电防护装置体系中的重要组成部分，“SPD”已被广泛用于邮电通讯、广播电视、金融证券、保险、电力、铁道、交通、机场、石化、市政建设等各个行业。
可以毫不夸张地说，凡是装有IT设备的场所，就有应用SPD的必须。
那么SPD究竟是一种什么产品呢？
SPD有哪些功能呢？
SPD是如何选择应用的呢？
在这里我们着手用尽可能通俗的语言向各位介绍一些有关SPD产品的基础知识。
希望对那些尚未接触过SPD或对SPD知之甚少而又想掌握SPD知识，并进而使用SPD产品的读者有所收益。
一、
什么是SPD（SPD介述）
SPD这一名词英语全称是surgeprotectiyedevice其译意为电涌保护器，是限制雷电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流（沿线路传送的电流、电压或功率的暂态波。
其特性是先快速上升后缓慢下降）的器件。
一端口SPD与被保护电路并联，能分开输入和输出端，在这些端子之间设有特殊的串联阻抗；
二端口SPD有两组输入和输出端子，在这些端子之间有特殊的串联阻抗；
电压开关型SPD在没有电涌时具有高阻抗，有电涌电压时能立即变成低阻抗，电压开关型SPD常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。
这类SPD有时也称“短路型SPD”；
电压限制型SPD在没有电涌时具有高阻抗但随着电涌电流和电压的上升其阻抗将持续地减小。
常用的非线性元件有压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时也称为“箝位型SPD”；
复合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组成的，其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。
无限流元件的SPD在信息线路中的使用只有一个或数个用于限制过电压的元件，而无限流元件；
有限流元件的SPD在信息线路中使用既有限制过电压的元件，又有限流元件。
SPD限压元件可分为电压开关型和限压型
SPD需通过I、Ⅱ、和Ⅲ级分类试验。
SPD有户内型、户外型、易触及的、不易触及的（碰不到的）。
固定安装方式及移动式的。
二、
应用SPD抑制异常过电压的种类
通常将超过设计规定的正常工作电压上限值的电压称为“异常过电压”简称“过电压”。
它是SPD的工作对象，如果没有过电压也就没有SPD的生存价值了。
因此要了解SPD就必须对过电压有个基本了解。
过电压将对电气或电子装置中的电路、元器件造成直接破坏，这种破坏依据其严重程度大至可分为以下四种情况。
1、使设备、装置短时间工作错乱。
2、造成潜故障，使得电路和器件的性能下降，寿命缩短，提前失效。
3、造成电路或器件的永久性损坏。
4、导致起火、触电等安全事故。
异常过电压可能是外来的，也可能是设备、装置内部自生的。
外侵过电压的侵入途径，可以通过导线、电路、管道传导进入；
也可以通过静电感应、电磁感应侵入。
过电压的出现可能是有规律性的、周期性的。
但更多的则是随机的。
因此在大多数情况下，很难准确在把握它，异常过电压依据其成因的不同，可以分为雷击过电压、操作过电压、静电和暂态过电压等。
下面作分类介绍：
1）雷击过电压：
雷云直接对设备、装置放电时，设备装置所承受的是“直击雷过电压”，这种情况发生概率少，而通常所说的雷击过电压是指“感应过电压”。
当雷击对地面某一点放电时，通常在它周围方园1.5km范围内的导线、导体中都会有一定幅值的瞬态电压产生。
而产生这种冲击电压的主要机理如下：
①雷云对附近地面的物体放电，或在附近云层中放电，产生的电磁场
会在供电系统的线路导体中产生感应电压。
②附近云—地之间放电所产生的入地电流。
耦合到接地网的公共接地阻抗上，在接地网的长度和宽度方向上产生电压差。
③若雷击时，变压器一次侧的的避雷器动作，一次侧电压快速跌落。
这种快速跌落通过变压器的电容耦合传送到二次侧。
迭加在通过正常变压器耦合的电压上，形成二次侧冲击电压。
④雷电直接击中高压一次侧线路，向一次侧线路注入极大的电流，这种大电流流过接地电阻或一次侧导体的冲击阻抗。
都会产生高电压，一次侧的这种高电压又可通过电容耦合和正常的变压器耦合，在低压交流电源线路中出现。
⑤雷电直接击中二次侧线路，极大的电流和由这种电流所产生的极高电压远远超过设备本身和接在二次侧线路中的保护器件的承受能力。
为模拟雷电冲击，国际上规定“1.2/50”电压波为标准雷电压波（其波前时间为1.2μs，波尾下降到半峰值的时间为50μs。
）“10/350”电流波为半径传导衰减的雷电流波；
“8/20”电流波为经传导衰减的感应雷电流波。
雷电冲击波的特点持续时间短，但峰值高。
2）操作过电压是指电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等通断转接时，在系统电路中、电路对地以及开关两端所产生的过电压。
产生操作过电压的原因是由于线路及其中的元器件都带有电感和电容，储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量，在电路状态突变时产生的能量转换，过渡的振荡过程，由振荡而出现过电压。
操作过电压的持续时间比雷击过电压长，比暂态过电压短，在数百微秒到100mS之间，并且衰减很快。
3）众所周知，在天气干燥的冬天，人体与衣服间的磨擦会使人体带电，当带电的人与电子产品接触时，就会对电子产品（如手机）放电，这是一种典型的静电放电，静电放电的特点是电压很高，但时间很短，为纳秒级。
IEC61000-4-2规定的模拟接触静电放电的电压，等级为2kv～8kv，相应的电流峰值为（7.5～30）A。
4）暂态过电压是指当电力系统发生接地故障，切断负荷或谐振时所产生的相-地，或相-相间的电压升高，它的特点是持续时间比较长（0.1S～60S，与系统的保护方式有关）。
暂态过电压的幅值随供电系统的接地方式而异，接地电阻大的系统，暂态过电压倍数就大。
表3.1给出了一组供电系统内部过电压倍数K的统计数字。
过电压倍数K的定义是内部过电压的峰值与系统的最高运行相电压峰值之比。
表3.1供电系统内部过电压倍数K
暂态过电压
操作过电压
过电压名称
K
过电压名称
K
单相接地故障1.1～1.3
切断电感性负载
1～4.0
甩负荷
1.2～1.3
合闸空载线路（包括重合闸）
1～3.5
电弧接地
1～3.5
切断空载线路
谐振
合空载变压器
1～2.0
此外，在实用中，还可能碰到所谓“错电”事故，即设计用于110V电源的设备错误地接入220V的系统中，或设计用于220V电源的设备错误地加上380V电压等，这样所引起的过电压，不仅是接入电压的峰值，还有过渡过程的震荡性电压。
总之，异常过电压成因复杂，持续时间和电压、电流的强度差异极大，因此防护异常过电压有时是个复杂而困难的任务。
一般来说压敏电阻器是防护持续时间较短的静电，雷击过电压和操作过电压的“瞬态”过电压保护器，对于持续时间较长的暂态过电压只能用熔断器，断路器等器件来防护。
三、
SPD产品的主要术语定义
SPD产品的术语很多，其中主要有以下几个术语较常用
1、
标称放电电流In：
流过SPD具有8/20波形的电流峰值。
用于Ⅱ级试验的SPD分级以及I级、Ⅱ级试验的SPD的预处理试验。
2、
最大放电电流Imax：
流过SPD具有8/20波形电流的峰值，其值按Ⅱ级动作负载的程序确定。
Imax大于In.
3、
冲击电流Iimp：
由电流峰值Ipeak和电荷量Q确定，其试验应根据动作负载试验的程序进行，是用于I级试验的SPD分类试验。
4、
最大持续工作电压Uc：
允许持久施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。
5、
电压保护水平Up：
表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优选值的列表中选择，该值应大于限制电压的最高值。
6、
限制电压：
施加规定波形和幅值的冲击电压时，在SPD接线端间测得的最大电压峰值。
7、
残压：
放电电流流过SPD时，在其端子间的电压峰值。
8、
SPD的脱离器：
当SPD失效时，把SPD从电源系统断开所需的装置。
9、
持续运行电流：
在对SPD加上Uc时，流入SPD保护元件的电流和流入与其并联的内部电路的电流之和。
10、
续流If：
当SPD放电动作刚结束瞬间，流过SPD的由供电电源提供的工频电流。
11、
插入损耗：
在特定的频率下，连接到给定供电系统的SPD插入损耗是指试验时，插入SPD之前和以后，出现在横跨干线紧靠插入点之后的电压比，对信息线路用SPD而言，插入损耗是在传输系统中接入SPD前后传输系统的功率之比值。
用dB（分贝）表示。
12、
比特差错率BER：
在一给定的时间内，信息传输系统中不正确地传输比特数与总传输比特数之比。
13、
SPD的频率范围fG：
连接至信号线路的SPD在接入线路后，能产生能量损耗，规定在3dB的插入损耗下，取起始频率至截止频率为用于信号线路SPD的频率范围。
14、
SPD的数据传输速率bPS：
用于信息线路的SPD在接入网络系统后应不影响系统传出的上限数据传输速率，用1s内传输比特值bPS表示，即bPS/S。
15、
回波损耗AR：
在高频工作条件下，前向波在SPD插入点产生反射的能量比，它是衡量SPD与被保护系统的波阻抗匹配程度的一个参数。
AR是反射系数倒数的一个模量，单位为分贝（dB）。
当阻抗可确定时，可从下列公式确定AR：
AR=20×
lgMOD[（Z1+Z2）/（Z1-Z2）]
式中：
Z1：
阻抗不连续点之前传输线的特性阻抗或源阻抗。
Z2：
不连续点之后的特性阻抗或从源和负载间的结合点所测到的负载阻抗。
MOD是阻抗模的计算。
16、
近端交扰NEXT：
交扰在干扰通道中的传播方向与电流在干扰通道中的传播方向相反。
持续近端交扰的干扰通道端口通常与干扰通道的供能端接近或重合。
17、
I级分类试验：
对试品进行标称放电电流In，1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流Iimp的试验，Iimp的波形为10/350μs。
18、
Ⅱ级分类试验：
对试品进行标称放电电流In，1.2/50μs冲击电压和最大放电电流Imax的试验。
Imax的波形为8/20μs。
19、
Ⅲ级分类试验：
对试品进行混合波（1.2/50μs，8/20μs）试验。
注：
IEC61643-1序言中指出：
I级分类试验用于模拟导入的部分雷电流冲击，经I级分类试验的SPD一般建议安装在暴露处，如装有防雷装置的建筑物入户处，Ⅱ级和Ⅲ级分类试验用于承受持续时间短的雷击电磁脉冲，此类SPD一般安装在较少暴露处。
四、
低压配电系统SPD的选择应用
现在的防雷工程技术已进入一个新时期，要考虑雷电的各种物理特性和作用而实施。
强大的闪电产生的静电场变化、磁场变化和电磁辐射，在一定范围内造成许多微电子设备的损坏。
从前的防雷概念局限于沿着闪电电流或者闪电电压波传输的一维通道来考虑，但到了20世纪80年代以后则不同了，闪电在一维通道四周的三维空间产生危害。
因此防雷工程必须从三维空间来设防。
这是一种全新的思维，原来以为一个雷击被避雷针引入大地就达到了防雷的需要，不会出现雷灾。
可是在几公里空间范围内仍有许多单位出现雷灾，甚至损失严重。
这是因为，现今的各种电气和电子产品不得不在严重污染的电磁环境中工作。
这种污染来自雷电、电气系统操作及故障，还有静电。
它们所产生的异常高电压对信息技术产品的危害尤其严重。
因为这类产品中大量使用着各种集成电路（IC）,其中元器件的尺寸，导线之间的间距只有几微米，甚至小于1μm。
因此作用在它们上面的冲击电压只要稍微比设计值高一点就能使它们损坏。
而这种损坏所造成的损失主要不在设备本身，而是因这些信息技术设备停止工作或工作错乱所造成的间接损失。
例如一台银行电脑的电源板被雷击感应电压打坏，更换其中损坏的元件可能只是百元左右，但由于停机或内存资料丢失所造成的损失则无法计算。
所以对于现代电子设备，特别是信息技术产品，防护异常过电压是个必须认真解决，丝毫不能马虎的课题。
简单而草率地将SPD装置在各种线路中并不意味着就是最优的保护方案，只有正确地选择、配置、安装才能使SPD达到预期的效果，使保护方案成功地付诸实施。
SPD正常发挥效用的前提是将浪涌电压而引起的浪涌电流以最短的途径通过等电位系统接地。
电源线、信号线、金属管道等都要通过等电位连接导体或电涌保护器进行等电位连接，各个局部等电位连接排互相连接。
并最后与主等电位连接排相连。
根据感应原理，电感量越大瞬间电流在电路中产生的电压越高。
V=L·
di/dt。
而电感量主要与导线长度有关，而和导线截面关系不大。
因此应使导线尽可能地短，尽量做到在需保护的区域内，所有导电部件都可认为是有接近相等的电位，因而不存在显著的电位差。
电涌保护器配置方案等级的确定：
（1）决定系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数Nc
Nc=5.8×
10-3/（C1+C2+C3+C4+C5）
次/年
（1）
其中C1、C2、C3、C4、C5的取值见表4.1
有些专家认为Nc应为5.8×
10-2/（C1+C2+C3+C4+C5）较适合我国国情和业主的接受能力。
（2）根据地区雷暴日Td，决定地区雷击频度Ng
Ng=0.24Td1.3次/K㎡年
（2）
C4一栏中防雷分区的概念引自GB50057—94（2000年版）
LPZ0A区：
本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；
本区内的电磁场强度没有衰减。
LPZ0B区：
本区内的各物体不大可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。
LPZ1区：
本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；
本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。
LPZn+1后续防雷区：
当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。
n=1、2、……。
在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电位连接，并宜采取屏蔽措施。
LPZ0A与LPZ0B区之间无界面。
高频开关电源设计中的电磁兼容性问题研究
louis.tian
摘要：
说明了开关电源的组成及工作原理；
从开关电源的各组成部分出发,
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