使用電纜傳輸時,在一些特殊環境中存在明顯的電磁干擾,需要對第一種電纜材料進行特殊處理,以減少對資訊傳輸的損壞。 究竟什麼是電磁干擾 (EMI)?本文將簡要說明它的存在方式和型別。
電磁干擾 (EMI) 有兩種型別:傳導干擾和輻射干擾。 傳導干擾是指訊號通過導電介質從乙個電網耦合到另乙個電網。輻射干擾是指干擾源通過空間將其訊號耦合(干擾)到另乙個電網。 在高速PCB和系統設計中,高頻訊號線、積體電路引腳和各種聯結器可能成為具有天線特性的輻射干擾源,從而發射電磁波,影響系統中其他系統或其他子系統的正常執行。
1、電磁干擾的存在方式
電磁干擾複雜性的眾多原因之一是干擾可以以兩種不同的模式(共模模式和差模模式)存在。
“共模”干擾是指線路(包括電源線和訊號線)與地之間的干擾,其中,對於電源線,特指火線對地或中線對地之間的干擾。 對於三相電路,任何相與大地之間都存在共模干擾。 共模干擾有時稱為縱模干擾、非干擾干擾和地面干擾。 這是載流導體與大地之間的干擾。
“差模”干擾是電線之間的干擾,包括電源線、訊號線及其接地迴路之間的干擾。 對於電力線,差模干擾特指相線與中心線之間的干擾在三相電路的情況下,差模干擾也指相線與相線之間存在的干擾。 差模干擾有時稱為正常模式干擾、橫向模式干擾或對稱干擾。 這是載流導體之間的電位差。
干涉模式表明了干擾源和耦合通路之間的關係。 例如,共模干擾表明干擾以輻射或串擾的形式耦合到電路中。 例如,雷電、電弧附近的裝置、附近的無線電台、電力線上的其他大功率輻射裝置的干擾,以及機箱內部線路或其他電纜對電源線的干擾。 由於它是來自空間的感應(電磁輻射、電感耦合和電容耦合),因此對每根導線的影響是相同的。 另一方面,差模干擾表示干擾源自同一根電源線(直接注入)。 對於工作在同一條線路上的電機、開關電源、閘流體等,它們在電源線上產生的干擾是差模干擾。
通常,線路上干擾電壓的這兩個分量同時存在,並且由於線路阻抗的不平衡,這兩個分量在傳輸過程中會相互轉化。 在干擾**路上長距離傳輸後,差模分量的衰減大於共模分量的衰減,因為線間阻抗和線對地阻抗不同。 另一方面,共模干擾的頻率一般分布在1 2MHz以上,因此在共模干擾的道路上發射的同時,也會輻射到周圍的相鄰空間(這是因為線地阻抗較大,共模干擾的頻率比較高,所以很容易從傳輸線中逸出,形成空間感應)。 來自電源線的輻射,尤其是當它們進入裝置時,會進一步耦合到訊號電路中形成干擾,因此很難防止。 但是,差模干擾的頻率相對較低,不易形成輻射。 此外,在一般電路中,處理差模干擾的措施很多(例如,在調壓電路中已經使用了大電容器;在印刷電路板上,電源線和地線之間也常用去耦電容),因此差模干擾導致裝置故障的幾率相對較小。因此,該器件的大多數靈敏度問題都是由共模干擾引起的。
目前,共模干擾是我們考慮的重點,這可以通過常用的抗擾度測試內容來證實。 其中,靜電測試、高頻輻射電磁場測試、電快速瞬變脈衝群測試、線對地雷擊浪湧測試、射頻場感應引起的傳導測試等,都是被測線對感受到的共模干擾。
二、電磁干擾的種類
電磁干擾複雜性的第二個原因,特別是在電力線中,可以採取多種形式,從非常短暫的尖峰到電網完全斷電。 這還包括電壓變化(例如電壓驟降、浪湧和中斷)、頻率變化、波形失真(包括電壓和電流)、持續雜訊或雜波以及瞬態。
並非所有的電磁干擾都會給電子裝置帶來問題,實際上只有兩個非常重要的原因:持續時間短的尖峰和長電壓驟降。 尖峰可以通過串擾或直接接入電源耦合到系統,從而導致內部邏輯電路的偽觸發。 電壓降會導致儲存的電路或其他易失性資料丟失。 其他干擾,如輕微的過電壓、諧波失真或頻移,通常不會導致計算機化系統的故障。