Электромагнитная совместимость при использовании преобразователей частоты

Содержание

Введение

Импульсные источники питания хорошо известны и ценятся благодаря небольшим физическим размерам и малым потерям мощности, но они представляют большую опасность из-за генерации высокочастотных электромагнитных шумов, обусловленных быстро изменяющимися напряжением и током. Поскольку усовершенствования устройств электропитания привели к увеличению частоты переключения и позволили использовать их на более близких расстояниях от систем, потребляющих эту мощность, то требования к снижению электромагнитных шумов только усилились. Таким образом, требования по электромагнитной совместимости (EMI) стали такими же важными, как и выполнение заданного набора рабочих спецификаций преобразователя мощности. Поэтому цель этого обсуждения — обращение к некоторым из наиболее важных принципов и методов образования и подавления электромагнитных шумов.

Для начала уточним, что, в то время как термины «электромагнитные шумы» и «электромагнитная совместимость» очень часто используются как синонимы, должно быть ясно, что каждый из них является противоположностью другого. Электромагнитный шум — это воздействие одной части оборудования на работу другого посредством электромагнитной передачи энергии. А электромагнитная совместимость (EMC) — отсутствие электромагнитных шумов. Из этих определений следуют две вещи.

Первая — это то, что электромагнитная совместимость — соображение системного уровня. В то время как обычно проверка на порождение электромагнитных шумов от системы электропитания производится автономно, конечные стандарты, которые должны быть обязательно выполнены, обращаются к системе в целом, где электропитание считается внутренним компонентом или подсистемой.

И второй аспект, следующий из определения электромагнитных шумов — это то, что при их рассмотрении одновременно привлекаются три элемента:

генератор электромагнитной энергии (источник);
передача энергии между различным оборудованием (средство соединения);
приемник, на работу которого негативно воздействует переданная энергия (жертва).

Все три элемента обязательно должны присутствовать вместе для того, чтобы имели место EMI, а удаление любого из них приводит к исключению вмешательства. Однако экранирование или размещение помогают решить конкретную проблему вмешательства, влияя на связь или восприимчивость части системы, поэтому оптимальный подход заключается в том, чтобы исключить проблемы в самом источнике. И это является основной темой данной статьи.

Электромагнитная совместимость частотных преобразователей

Электромагнитная совместимость технических средств — это нормальная (с требуемым качеством) работоспособность технического оборудования в реальной окружающей обстановке несмотря на непреднамеренное воздействие электромагнитных помех и способность не создавать недопустимых помех другой технике.

Все модели векторных преобразователей частоты оснащаются сетевыми фильтрами, чем обеспечивается необходимый уровень ЭМС. Фильтры допускается не применять в диапазоне до 30 кВт. Все преобразователи частоты большей мощности снабжаются встроенными фильтрами по умолчанию. Встроенный фильтр даёт возможность доводить до минимума наводки и помехи в электронной технике.

Ферритовый фильтр

Ферритовые кольца – это пассивный способ борьбы с синфазными помехами. Когда стоит задуматься о пассивных способах борьбы с помехами? Тогда, когда требуется наличие:

любой конструкции, в которой длина проводов как силовых, так и сигнальных большая (от 30–40 см) и при этом нет экранов в виде алюминиевых или карбоновых лучей, экранированного кабеля;
длинных слаботочных цепей;
мощной передающей аппаратуры (600–800 МВт и более).

Ферритовые кольца фильтра синфазных помех обладают овальной формой для простоты монтажа. Через отверстие в кольце продеваются все три фазные жилы моторного кабеля.

Выбор компонентов LC-фильтра

Оба элемента фильтра — и конденсатор, и катушка индуктивности в действительности обладают не только емкостными, но и индуктивными свойствами. Как известно, фильтрующий эффект катушек индуктивности в наибольшей мере проявляется на их собственной резонансной частоте SRF (Self-Resonant Frequency). Значение SRF катушек в большой мере зависит от их индуктивности и конструкции, которая определяет емкостную связь между витками обмотки. Довольно подробно особенности выбора дросселей описаны в .

Конденсаторы тоже имеют собственную резонансную частоту SRF. Она, в свою очередь, в значительной мере зависит от емкости, технологии, конструктивного исполнения и, особенно, от длины выводов конденсатора. Следовательно, при выборе компонентов фильтра желательно удостовериться, что SRF обоих компонентов находится в самой верхней части частотного диапазона, в котором напряжение радиочастотных помех имеет максимальный уровень, или, соответственно, в той полосе частот спектра, в которой фильтр должен быть активным. Некоторые особенности работы конденсаторов в импульсных цепях и выбора этих компонентов рассматриваются, например, в .

Определяющим компонентом для уменьшения дифференциального шума является катушка индуктивности, поскольку именно она противодействует быстрому нарастанию и падению тока во входной цепи. На рис. 5 показаны графики зависимости полного сопротивления от частоты для трех индуктивностей, выполненных на стержневых сердечниках, из семейства WE-SD компании Würth Elektronik.

Рис. 5. Пример зависимости импеданса от частоты и конструктивного исполнения трех катушек индуктивности серии WE-SD компании Würth Elektronik

Поскольку чем выше индуктивность, тем меньше SRF, рекомендуется выбирать катушку, численное значение индуктивности которой меньше емкости конденсатора фильтра. На практике максимальное значение индуктивности фильтра выбирается равным 10 мкГн, т. к. в зависимости от конструкции собственная резонансная частота этой индуктивности достигает 30 МГц. По существующим стандартам это максимальная частота для оценки кондуктивных помех.

Кроме того, необходимо учитывать, что большой рабочий ток, значительно превышающий номинальный ток катушки индуктивности фильтра, может привести к повреждению изоляции провода ее обмотки. Если КПД импульсного преобразователя обозначить как η, эффективный входной ток силового модуля можно вычислить с помощью уравнения (8):

Из соображений безопасности в качестве номинального тока катушки фильтра следует выбрать большее значение тока. В качестве конденсатора фильтра можно задействовать электролитический конденсатор с жидким электролитом, полимерный или даже керамический конденсатор. При этом необходимо, чтобы добротность фильтра на частоте среза была достаточно малой, как уже упоминалось.

При использовании π-фильтра следует принимать дополнительные меры. В оптимальном случае входной фильтр требуется устанавливать как можно ближе к входу силового модуля. Если этот фильтр расположен дальше, исходя из геометрических и других соображений, на высоких частотах линии подключения могут работать как антенна между входным фильтром и силовым модулем. Однако индуктивность этих линий связи можно также использовать вместе с керамическим конденсатором как дополнительный LC-фильтр с более высокой частотой среза (рис. 6). Из-за его ничтожно малого ESR керамический многослойный конденсатор может закорачивать токи, возникающие от высокочастотных помех, на землю.

Рис. 6. Входной π-фильтр

Собственная резонансная частота конденсатора должна находиться примерно в области спектра рабочей частоты силового модуля. На рис. 7 показаны кривые полного сопротивления керамических конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik.

Рис. 7. Пример зависимости импеданса от частоты конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik

Из компонентов, характеристики которых показаны на рис. 7, на тактовой частоте 2 МГц для рассматриваемой задачи подходит, например, конденсатор емкостью 1 мкФ (кривая красного цвета). Даже керамический конденсатор емкостью 100 нФ (кривая оранжевого цвета), который используется в качестве блокирующего конденсатора во многих электронных схемах, является вполне подходящим кандидатом для указанных целей. Однако заметим, что по сравнению с конденсатором емкостью 1 мкФ, у 100‑нФ конденсатора величина ESR в девять раз выше.

Уменьшение DM-шумов в проводниках

Первая линия защиты от шумов в проводниках — использование фильтров, но, как это часто бывает, — легче сказать, чем сделать. Практические аспекты разработки эффективного фильтра приведены на рис. 7 и 8 и будут рассмотрены ниже.

(Некоторое замешательство могли бы вызвать спецификации, используемые на рис. 7. Но мы анализируем работу фильтра в терми нах ослабления напряжения между входом V_in, который подключается к входному источнику мощности, и выходом V_out, который, в свою очередь, является входом в систему электропитания. В действительности фильтр обеспечивает ослабление шумов между током, поступающим в терминал V_in фильтра из источника мощности, и током, текущим из вывода V_out в систему электропитания, и измеряется на 50-омных резисторах LISN.)

Рис. 7. Схемы DM-фильтров с паразитными элементами

Рис. 8. Ослабление шумов DM-фильтров в зависимости от частоты и схемы

Первое, что следует помнить — если мы будем вести войну с дифференциальными шумами, то фильтр должен быть подключен в разрыв входных дифференциальных линий. Рассмотрим базовую схему на рис. 7 a, на которой показан идеальный LC-фильтр, подключенный к линиям подачи мощности. Здесь V_IN — источник мощности, а к V_OUT подключен вход системы электропитания, причем отрицательный вывод конденсатора должен соединиться с линией возврата мощности и ни в коем случае не соединяться с землей! Однако нет такой вещи, как идеальный фильтр, который имел бы идеальную характеристику ослабления, показанную на рис. 8, a. Реальный фильтр всегда будет иметь паразитные емкости, включенные параллельно катушке индуктивности, а также ESL и ESR конденсатора, включенные последовательно с ним, что и показано на рис. 7, b. Используя типичные значения этих паразитных компонентов, кривая на рис. 8, b показывает, что в действительности характеристики реального фильтра намного хуже, чем идеального, и его ослабление достигает нижнего значения немногим более 60 дБ.

Рассмотрим сначала конденсатор. Можно показать, что запараллеливанием нескольких конденсаторов меньшего номинала вместо одного большого можно уменьшить их паразитные характеристики и достичь некоторого улучшения параметров фильтра, что и видно на рис. 7, c и 8, c.

Следует знать, что тщательный выбор катушки индуктивности может также привести к уменьшению паразитных явлений. На рис. 9 приведены некоторые детали. Паразитные емкости катушки могут быть уменьшены до минимума, если она выполнена однослойной, причем начало и конец катушки располагаются на максимально возможном расстоянии. Однако нужно также учесть расстояние от обмотки до стержня катушки. Так как стержень является также проводником, то неучтенная емкость по отношению к стержню может вызвать тот же самый эффект — шунтировать обмотку. При грамотной и аккуратной намотке катушки часто удается значительно уменьшить паразитные компоненты катушки индуктивности, что приводит к улучшению работы фильтра, что и показано на рис. 7, d и 8, d.

Часто можно получить существенные преимущества за минимальную добавочную цену, например, если добавить маленькую индуктивность между некоторыми конденсаторами, то, по существу, такая операция делает схему двухступенчатой или фильтром второго порядка, что приведет к улучшению его работы. Это показано на рис. 7, e и 8, e.

И, наконец, работа фильтра должна быть исследована на возможность резонанса. Простой LC-фильтр резонирует на частоте

и это потенциально вызывает три дополнительные проблемы:

Перепад напряжения на входе фильтра может заставить напряжение на конденсаторах резонировать, причем его величина может приблизиться к двойному входному напряжению, и возможно повреждениеc следующего за ними конвертера.

Рис. 9. Однослойная обмотка имеет небольшую индуктивность

Если на входной шине есть высокочастотные шумы, то любой компонент этого шума может быть усилен на резонансной частоте фильтра в Q раз.
Эффективный выходной импеданс фильтра, если он незадемпфирован, повышается на резонансной частоте и совместно с входным импедансом следующего за ним конвертера увеличивает спектр колебаний.

По любым из этих причин, демпфирование фильтра может быть очень важно и полезно. В то время как существует много подходов к оптимизации демпфирования фильтра, хорошей отправной точкой является добавление RC-цепи, включаемой параллельно конденсатору фильтра, как это и показано на рис

10.

Рис. 10. Демпфирующая RC3цепь может снять проблемы, вызванные резонансом фильтра

Что такое ЭМС

Требования к качеству электроэнергии в сети, искажениям напряжения и тока питания для различного оборудования, величине помех в радиочастотном диапазоне существенно различаются.

Для обеспечения совместной работы различных электроустановок и других технических средств введено понятие ЭМС. Электромагнитная совместимость отражает способность оборудования функционировать одновременно при наличии помех и не генерировать ЭМП недопустимого уровня, негативно влияющих на работу другой техники.

ЭМС регламентируется директивами и нормами IEC (международной электротехнической комиссией), стандартами Европейского комитета по стандартизации электротехники CENELEC (нормативы EN), Европейского Института по стандартизации телекоммуникаций (нормы ETS). В России и странах ближнего зарубежья руководствуются требованиями Технического регламента Таможенного союза стран ЕАЭС 020/2011, ГОСТ Р 50397-2011.

Синусоидальные фильтры

При более жестких требованиях к подавлению помех применяются синусоидальные фильтры. Их принцип действия тот же, что и у LC-фильтров, но, в отличие от дросселей, устанавливаемых в цепи двигателей, их полоса пропускания находится в диапазоне между выходной частотой модулированного напряжения и частотой коммутации преобразователя.

Как известно, синусоидальный фильтр, главным образом, подавляет симметричные помехи между линиями, но практически не уменьшает шумы, влияющие на фазное напряжение. Следовательно, кабели электродвигателей должны быть экранированы. Синусоидальные фильтры уменьшают шумы двигателей и потери, обусловленные вихревыми токами, позволяя использовать кабели, длина которых намного превышает 100 м.

К типовым синусоидальным фильтрам относятся компоненты EPCOS серий B84143V*R227, R229 и R230. Они предназначены для работы с непрерывными токами 4–320 А при номинальном напряжении 520–690 В. В зависимости от типа допустимая тактовая частота преобразователей составляет 1,8–16 кГц.

Возможно, вам также будет интересно

Первичный источник электроэнергии в виде выпрямленного напряжения сети переменного тока, электромеханического генератора, аккумулятора, химической или солнечной батареи обычно непригоден для электропитания устройств микроэлектронной аппаратуры. Необходимо улучшить качество первичной электроэнергии — сделать напряжение стабильным, уменьшить пульсации, получить необходимые номиналы напряжения, обеспечить гальваническую развязку, воспрепятствовать проникновению в аппаратуру губительных перенапряжений и помех. Для этого в современной микроэлектронной

Общие сведения о магнитно-резонансной томографии Магнитно-резонансная томография внутренних органов человека применяется в медицинской диагностике с 80-х годов прошлого века. Она основана на способности ядер некоторых элементов (H, C, F, P) вести себя как магнитные диполи. Большинство современных томографов настроено на регистрацию радиосигналов водорода, находящегося в тканях пациента. При воздействии на человека, помещенного в магнитное поле,

Являясь научным руководителем СНИЛ «Новые информационные технологии» Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины, автор статьи считает одной из своих главных задач изучение тенденций развития EDA (Electronic Design Automation) индустрии с тем, чтобы найти для СНИЛ полезное и перспективное место на международном рынке разделения труда.

Как правильно выбрать входной и выходной фильтр ЭМС

Их отличительные достоинства заключаются в высоком помехопоглащающем коэффициенте. ЭМС применяются в устройствах с импульсными источниками питания. Стоит придерживаться требований инструкций по конкретной схеме управления асинхронных двигателей. Существуют общие принципы, определяющие правильность выбора.

Необходимо обратить внимание, что выбранная модель должна соответствовать:

параметрам частотного преобразователя и сети питания;
уровню снижения помех до требуемых пределов;
частотным параметрам электрических цепей и установок;
особенностям эксплуатации электрооборудования;
возможностямэлектромонтажа модели в систему управления и т. д.

Самый простой способ повысить качество электрической сети – это предпринять меры на стадии проектирования. Самое интересное, что при необоснованном отклонении от проектных решений вина полностью ложится на плечи электромонтажников.

Правильное решение по выбору типа частотного преобразователя, в совокупности с подходящей фильтровой аппаратурой, предотвращает возникновение большинства проблем для функционирования силового привода.

Обеспечение хорошей совместимости получается при правильном подборе параметров компонентов. Некорректное применение приборов может увеличить уровень помех. В реалии, входные и выходные фильтры иногда негативно влияют друг на друга. Это, особенно, касается случая, когда входной прибор встроен в частотный преобразователь. Выбор фильтрующего прибора к конкретному преобразователю осуществляется по техническим параметрам и лучше по компетентной рекомендации специалиста. Профессиональная консультация, возможно, принесёт вам существенную выгоду, так как дорогостоящей аппаратуре на самом деле всегда подбирается качественный недорогой аналог. Либо же она не действует в нужном частотном диапазоне.

Влияние помех на приводное оборудование

В промышленности большая часть электропотребления приходится на вентиляторы, насосы, компрессоры, конвейеры и лебёдки, приводы технологических установок. Механическая часть всего этого хозяйства приводится в действие асинхронными двигателями переменного тока. Режимное управление работы асинхронных двигателей, включая сокращение потребления ими электроэнергии, осуществляется с помощью специализированных устройств – преобразователей частоты. Польза их заключается в значительном облегчении пусковых режимов и работы непосредственно асинхронных двигателей. Однако иногда частотные преобразователи оказывают и нежелательное влияние на двигатель.

В виду особенной конструкции преобразователя частоты, его напряжение и ток на выходе имеют форму всплеска с огромным числом помех. Выпрямитель преобразовательного устройства, потребляя нелинейный ток, создаёт высшие гармоники, тем самым загрязняя электрическую сеть. Инвертор частотного преобразователя (ШИМ) – генерирует широкий спектр высокочастотных гармоник.

Электропитание обмоток двигателя таким нестандартным током подчас доводит до теплового и электрического пробоя изоляции обмоток двигателя, износу изоляции, увеличению степени акустических шумов работающего мотора, эрозии подшипников. Помимо этого, частотные преобразователи источают помехи в электрической сети, что оказывает отрицательное воздействие на остальное электрооборудование, питающееся от этой же электросети. Для уменьшения неблагоприятного влияния гармонических искажений, создаваемых преобразователем частоты в процессе работы, на электросеть, для двигателя и самого преобразователя частоты используется фильтрация.

Способы снижения уровня помех, возникающих при работе преобразователя частоты

Скорость коммутации силовых ключей MOSFET и IGBT в частотных преобразователях очень высока. При работе устройств возникают искажения формы напряжения и тока на входе и выходе, а также помехи в радиочастотном диапазоне.

Для обеспечения ЭМС частотных преобразователей применяют следующие методы:

Оптимизация структуры и топологии электрических связей транзисторных или тиристорных модулей.
Совершенствование схем и алгоритмов управления преобразователем.
Установка встроенных входных и выходных фильтров.
Применение экранированных кабелей и гальванизированных монтажных панелей.

Уровень электромагнитных помех во многом зависит от технологии производства кристаллов силовых полупроводниковых элементов, электрических связей ключей. Снижение помех достигается совершенствованием элементной базы, введение в конструкцию модуля CAL-диодов, отличающихся плавной характеристикой восстановления.

К недостаткам этого метода относятся высокая стоимость таких силовых ключей, несовершенство полупроводниковых кристаллов.

Еще один способ борьбы с генерацией электромагнитных помех – использование от 12-18-пульсных до 54-пульсных схем, настройка ШИМ-модулятора, управляющего ключами, введение в конструкцию разделительного многообмоточного трансформатора для гальванического разделения цепи входа и инвертора.

Применение многопульсных схем позволяет значительно снизить искажения. Так, THID 6-пульсного преобразователя составляет 60%, 12-пульсного – не более 7%. Однако, стоимость таких преобразователей намного выше. Разделительный трансформатор значительно увеличивает габариты и массу преобразователя частоты. Сфера применения таких устройств – электроприводы выше 1 кВ.

Самый широко применяемый метод для обеспечения ЭМС – встроенные или внешние фильтры. Устройства несколько усложняют конструкцию электропривода, однако, такой способ борьбы с ЭМП обходится дешевле дорогих полупроводниковых элементов и многопульсных схем.

Фильтры электромагнитных помех встраивают во входную цепь и звено постоянного тока преобразователя частоты или подключают перед устройством и электродвигателем. Рассмотрим типы фильтров ЭМП для частотных преобразователей.

Слово редактора

Перед вами третий выпуск ежегодника «Электромагнитная совместимость в электронике». Как и в прошлых ежегодниках, в этом выпуске вы найдете наиболее интересные, на наш взгляд, публикации различных отраслевых изданий, посвященных проблемам ЭМС.

На этот раз наиболее наполненной оказалась рубрика «Разработка и конструирование». В ней рассматриваются и общие вопросы многоуровневой защиты всего изделия, и вопросы использования отдельных компонентов, позволяющих снизить уровень излучения электромагнитных помех

Конечно, мы не обошли вниманием IX Всероссийскую научно-техническая конференцию «ЭМС‑2020», думаем, вам будет интересно прочитать краткий отчет о ней и, возможно, вы захотите принять участие в следующей конференции

Рубрики «Пассивные компоненты» и «ЭМП-фильтры» поистине неисчерпаемы, пока будут существовать стандарты ЭМС, будут и появляться статьи о выборе синфазных и дифференциальных дросселей, помехоподавляющих конденсаторов и готовых сетевых фильтрах

Также мы советуем обратить внимание на материал о фильтрующих разъемах: часто фильтры, встроенные в разъемы, помогают решить проблему помех, особенно если речь идет о разветвленных соединениях

Экранирование и заземление в некоторых случаях могут стать ключевыми факторами в решении проблем ЭМС, статьи о них вы найдете в соответствующих рубриках. Можно все тщательно предусмотреть «на бумаге», но рано или поздно понадобится провести испытания на ЭМС в сертифицированной лаборатории.

Однако прежде чем заканчивать разработку и предоставлять в лабораторию готовое изделие, рекомендуется выполнить предварительные испытания на ЭМС собственными силами — так вы сможете сэкономить и деньги, и время.

Конечно, результаты испытания отдельных узлов, к тому же, скорее всего, не в заводском исполнении, не дадут полного представления о готовом изделии, поэтому помимо испытаний хорошо бы сделать моделирование с использованием САПР. В наших рубриках «САПР» и «Испытания на ЭМС» вы найдете подробную информацию по рассмотренным вопросам. Для самостоятельного проведения предварительных испытаний вам понадобятся измерительные приборы, информацию о некоторых из них можно найти в рубрике «Приборы и системы».

Мы надеемся, что материал ежегодника окажется полезным разработчикам в их повседневной практической деятельности. Ждем ваши комментарии и приглашаем к сотрудничеству в качестве читателей, критиков и авторов. Наверняка инженеры со стажем разыщут в своей практике немало интересных случаев, которые могут оказаться интересными их коллегам. Не обязательно писать многостраничные статьи, достаточно короткого пересказа в нескольких фразах.

По всем вопросам можно обращаться по адресу [email protected]

Следующий ежегодник планируется к выпуску в 2021 г.

С наилучшими пожеланиями,

редакция ежегодника «ЭМС»

Возможно, вам также будет интересно

В силу своей природы все изолированные DC/DC-преобразователи содержат переключающие элементы, генерирующие электрические шумы и электромагнитные помехи (ЭМП), что в свою очередь оказывает влияние на такую характеристику конечного продукта, как электромагнитная совместимость (ЭМС). Паразитные индуктивности и емкости связаны с переключающим транзистором, приводящим в действие высокоиндуктивную нагрузку, в частности трансформатор, это означает, что резонансы здесь просто неизбежны.

В настоящее время все больше внимания уделяется проблемам негативного влияния на человека электромагнитных полей (ЭМП) и радиоизлучений. Электромагнитные поля — это особая форма существования материи, характеризующаяся совокупностью электрических и магнитных свойств. Электромагнитные поля окружают нас повсюду, но мы не можем их почувствовать и вообще заметить, поэтому мы не видим излучений милицейского радара и полей, наводимых

Компания Good Will Instrument представляет анализатор спектра в полосе частот до 3,25 ГГц. Анализатор спектра GSP-79330 выпускается на базе платформы GSP-7930 и представляет собой ее модернизированную версию.
Новая модель получила модернизированную аппаратную часть, а также встроенные фильтры (200 Гц, 9 кГц, 120 кГц, 1 МГц) для предварительного тестирования на ЭМС в базовой версии прибора, что значительно расширяет область применения этих анализаторов.
GSP-79330 обладает низким уровнем шума: –142 дБм, если встроенный предусилитель включен, и –118 дБм, когда предусилитель выключен. С уровнем …

Механизмы сцепления

Некоторые из используемых технических терминов могут иметь разные значения. Некоторые явления можно обозначать разными терминами. Эти термины используются здесь широко, что согласуется с другими статьями энциклопедии.

Базовая компоновка излучателя или источника шума , тракта связи и жертвы, приемника или поглотителя показана на рисунке ниже. Источником и жертвой обычно являются электронные устройства, хотя источником может быть природное явление, такое как удар молнии , электростатический разряд (ESD) или, в одном известном случае , Большой взрыв в зародыше Вселенной.

Четыре режима связи электромагнитных помех (EMI).

Существует четыре основных механизма связи: проводящий , емкостной , магнитный или индуктивный и радиационный . Любой путь сцепления можно разбить на один или несколько из этих механизмов сцепления, работающих вместе. Например, нижний путь на схеме включает в себя индуктивные, проводящие и емкостные режимы.

Проводящая муфта

Кондуктивная связь возникает, когда путь связи между источником и жертвой формируется прямым электрическим контактом с проводящим телом, например линией передачи, проводом, кабелем, дорожкой печатной платы или металлическим корпусом.

Кондуктивный шум также характеризуется тем, как он проявляется на разных проводниках:

Синфазная связь: шум появляется синфазно (в одном направлении) на двух проводниках.
Дифференциально-модовая связь: шум возникает в противофазе (в противоположных направлениях) на двух проводниках.

Индуктивная связь

Индуктивная связь возникает, когда источник и жертва разделены на небольшое расстояние (обычно меньше длины волны ). Строго говоря, «индуктивная связь» может быть двух видов: электрическая индукция и магнитная индукция. Обычно электрическую индукцию называют емкостной связью , а магнитную индукцию — индуктивной связью .

Емкостная связь

Емкостная связь возникает, когдамежду двумя соседними проводниками существуетпеременное электрическое поле, расстояние между которыми обычно меньше длины волны, что вызывает изменение напряжения на принимающем проводе.

Магнитная муфта

Индуктивная связь или магнитная связь возникает, когдамежду двумя параллельными проводниками существуетпеременное магнитное поле, которое обычно меньше длины волны друг от друга, вызывая изменение напряжения вдоль принимающего проводника.

Радиационная связь

Излучательная связь или электромагнитная связь возникает, когда источник и жертва разделены большим расстоянием, обычно превышающим длину волны. Источник и жертва действуют как радиоантенны: источник излучает или излучает электромагнитную волну, которая распространяется через пространство между ними и воспринимается или принимается жертвой.

Фильтр электромагнитных помех для подавления кондуктивных выбросов

Измерение напряжения шумов и помех в цепях питания и излучаемых радиопомех

Измерение напряжения шумов и помех выполняется в соответствии с основным стандартом IEC CISPR 16-2-1 . В этом стандарте описываются типы измеряемых помех, оборудование, которое должно использоваться для разных измерений, и измерительная установка для настольных и напольных устройств. Уровень помех в проводах питающей сети оценивается в диапазоне частот 9 кГц…30 МГц. К измерительным приборам помимо приемника электромагнитных помех относятся схемы стабилизации полного сопротивления линии LISN (Line Impedance Stabilizing Network), пробники напряжения, токовые клещи и емкостные пробники напряжения. Длина кабеля между тестируемым устройством и LISN не должна превышать 80 см. Приемник электромагнитных помех оценивает асимметричное шумовое напряжение, которое разделяется в LISN для отдельных проводов кабеля.

Метод измерения излучаемых радиопомех с частотой выше 30 МГц описан в базовом стандарте IEC CISPR16-2-3 . Измерительная среда представляет собой полностью безэховую комнату с токопроводящим полом или в меньших масштабах — полностью безэховую камеру.