EMC经典问答85问（15-18问）

Posted 2023-04-09 2013crazy

15、我们现在测量 PCB 电磁辐射很麻烦，采用的是频谱仪加自制的近场探头，先不说精度的问题，光是遇 到大电压的点都很头疼，生怕频谱仪受损。不知能否通过仿真的方法解决。 答：首先，EMI 的测试包括近场探头和远场的辐射测试，任何仿真工具都不可能替代实际的测试；其次， Ansoft 的 PCB 单板噪声和辐射仿真工具 SIwave 和任意三维结构的高频结构仿真器 HFSS 分别可以仿真单板 和系统的近场和远场辐射，以及在有限屏蔽环境下的 EMI 辐射。 仿真的有效性，取决于你对自己设计的 EMI 问题的考虑以及相应的软件设置。例如：单板上差模还是共模辐射，电流源还是电压源辐射等等。就 我们的一些实践和经验，绝大多数的 EMI 问题都可以通过仿真分析解决，而且与实际测试比较，效果非常好。 16、听说 Ansoft 的 EMC 工具一般仿真 1GHz 以上频率的，我们板上频率最高的时钟线是主芯片到 SDRAM 的 只有 133MHz，其余大部分的频率都是 KHz 级别的。我们主要用 Hyperlynx 做的 SI/PI 设计，操作比较简单， 但是现在整板的 EMC 依旧超标，影响画面质量。另外，你们的工具和 Mentor PADS 有接口吗？ 答：Ansoft 的工具可以仿真从直流到几十 GHz 以上频率的信号，只是相对其它工具而言，1GHz 以上的有损传输线模型更加精确。据我所知，HyperLynx 主要是做 SI 和 crosstalk 的仿真，以及一点单根信号线的 EMI辐射分析，目前还没有 PI 分析的功能。影响单板的 EMC 的原因很多，解决信号完整性和串扰只是解决 EMC的其中一方面，电源平面的噪声，去耦策略，屏蔽方式，电流分布路径等都会影响到 EMC 指标。这些都可以再 ansoft 的 SIwave 工具中，通过仿真进行考察。补充说明，ansoft 的工具与 Mentor PADS 有接口。 17、请说明一下什么时候用分割底层来减少干扰，什么时候用地层分区来减少干扰。 答：分割底层，我还没听说过，什么意思？是否能举个例子。 地层分割，主要是为了提高干扰源和被干扰体之间的隔离度，如数模之间的隔离。当然分割也会带来诸如跨分割等信号完整性问题，利用 ansoft 的SIwave 可以方便的检查任意点之间的隔离度。当然提高隔离度，还有其它办法，分层、去耦、单点连接、都是办法，具体应用的效果可以用软件仿真。 18、电容跨接两个不同的电源铜箔分区用作高频信号的回流路径，众所周知电容隔直流通交流，频率越高 电流越流畅，我的疑惑是现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的，那么如前所述电容通过的是什么 呢?"交流的信号"吗? 答 1：这个问题很有点玄妙，没见过很服人的解释。对于交流，理想的是，电源和地“短路”，然而实际上其间的阻抗不可能真的是 0 欧。你说的电容，容量不能太大，以体现出“低频一点接地，搞频多点接地”这一原则。这大概就是该电容的存在价值。经常遇到这样的情况：2 个各自带有电源的部件连接后，产生了莫名其妙的干扰，用个瓷片电容跨在 2 个电源间，干扰就没了。 答 2：该电容是用来做稳压和 EMI 用的，通过的是交流信号。“现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的”的确如此，不过别忘了，数字电路本身就会产生交流信号而对电源造成干扰，当大量的开关管同时作用时，对电源造成的波动是非常大的。不过在实际中，这种电容主要是起到辅助的作用，用来提高系统的性能，其它地方设计的好的话，完全可以不要。 答 3：交流即是变化的。对于所谓的直流电平，比如电源来说，由于布线存在阻抗，当他的负载发生变化，对电源的需求就会变化，或大或小。这种情况下，“串联”的布线阻抗就会产生或大或小的压降。于是，直流电源上就有了交流的信号。这个信号的频率与负责变化的频率有关。电容的作用在于，就近存储一定的电荷能量，让这种变化所需要的能量可以直接从电容处获得。近似地，电容（这时可以看成电源啦）和负载之间好像就有了一条交流回路。电容起到交流回路的作用，大致就是这样的吧……

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电气专业知识问答 问：真空断路器结构及运行特点是什么？

【电气专业知识问答】

问：真空断路器结构及运行特点是什么？

答：以上海西门子开关有限公司3AF型真空断路器为例说明如下。

（1）由装有真空灭弧室的三个极柱环氧浇铸绝缘子、弹簧储能的操动机构及其控制元件，绝缘支撑以及连接断路器和动触头的绝缘操作杆等部件组成。

1）真空灭弧室：在氧化铝绝缘套管内，有一对触头，它们之间的间隙即是灭弧室。触头的外端面有螺纹孔，供连接用，静触头与灭弧室外壳是固定在一起的，动触头受导管控制，可保证在运动时不会偏离中心轴线。金属波纹管连接着动触头和灭弧室外壳，确保灭弧室具有可靠的密封特性。灭弧室内真空度很高，在灭弧室腔中介质绝缘强度恢复得很快，工频电流甚至可在过零前、触头之间的间隙很小时即被熄灭。最后开断相的熄弧时间约1lms。由于燃弧时间短，断口中消耗的能量少，也就是能量转变值低，通常灭弧系统是不需要维修的。3AF型真空断路器由于采用了特殊的触头材料，其截流值不大于4A。截流被限制到最低的数值，可避免在感性负载回路中出现有危害的操作过电压。

2）提动机构：操动机构是弹簧储能机构，真空断路器合闸所需能量储存于合闸弹簧中，储能的方式有两种，由电动机驱动齿轮箱储能或由人力储能，使用摇柄插入插孔内摇动。储能完毕的弹簧被棘齿锁住。进行合闸操作时，合闸弹簧被解锁，通过连杆的传动以及主轴和绝缘拉杆的作用，实现了三相触头的合间动作。合间弹簧中储能的一部分转移到触头弹簧和分闸弹簧上，用于保持触头接触压力，而后者上的压力通过棘齿的作用，再释放出来作为分间时所需的能量。当上述运作完成后，电动机自动启动，再使合闸弹簧储能。断路器处于合闸状态时，合闸弹簧和分闸弹簧均已储能。

（2）操作。

1）合间：在合闸操作中，不论用手按下合闸按钮或远方操作合闸线圈，均能使控制储能弹簧的棘爪解锁，于是，合闸弹簧向下拉动拐臂，转动储能轴上的凸轮，使之进入到合闸位置。这时，滚轮与凸轮脱离，力通过连杆作用到主轴，使之旋转一个角度，将断路器合间，其中有一个阻尼器使主轴在断路器合闸后不再继续旋转。在主轴向合闸位置转动时，轴上的3对拐臂驱动了触头弹簧和绝缘拉杆以及与动触头相连的拐臂，于是三相触头闭合，地头弹簧上的储能用干保持触头所需的接触压力。与此同时，主轴上的拐臂对分间弹簧储能，主轴上连接的另一个拉杆使“合/分”指示牌翻动，显示“合”的标志。与此同时，主轴还拉动了操纵计数器的不锈钢短连杆和另一个带动辅助开关的不锈钢长连杆，实现了计数器计数和辅助开关至“合闸位置”的切换，辅助开关切换到合闸位置的动作。释能之后，开关闭合，电动机供电回路再次接通。齿轮传动机构立即工作，将合闸弹簧储能。如用手动操作，即再次用人工对合闸弹簧储能。

2）分闸（或称脱扣）：既可按下分闸按钮，也可以靠分励脱扣器的动作来驱动棘爪，使机械解锁，实现分间操作。触头弹簧和分间弹簧中储存的能量使真空灭弧室的触头分离，并转动主轴恢复到分间位置。主轴又带动辅助开关使之恢复到分闸位置，并且还带动“合/分”指示牌转动，显示“分”的位置。在分间过程中的最后时刻，断路器运动部分的动能由液压式减震器所吸收，分间弹簧的剩余能量作用于动触头，使动触头维持在分闸状态。

（3）连锁。

1）机械连锁：隔离开关的操动机构装有一套机械连锁装置。这套装置将隔离开关与其相关的断路器用机械方法加以连锁。机械连锁的接头部分可以辨别断路器的合、分闸位置。如果与断路器相关的隔离开关处于不能确保在合间位置时，断路器就不能闭合；当断路器处于合闸状态时，连锁装置可以阻止操作隔离开关。

2）电气连锁：隔离开关或它的操动机构上装有电磁锁扣位置，它由断路器辅助触头来控制，这样仅在断路器分闸后才可以操作隔离开关。另一方面，断路器电气合闸闭锁由隔离开关或操动机械来控制，在断路器操动机构上安装一个电气锁扣装置，当隔离开关处于合间位置时，断路器才可以合闸。电气合闸闭锁可以带测量元件，也可以不带测量元件，前者用于与欠电压脱扣器配合，它只允许电源电压大于85%额定电压时才可以操作断路器，而在电源电压小于80%额定电压时，则限制操作断路器。不带测量元件的合闸闭锁，用于阻止断路器在不符合连锁条件时的合间操作。与隔离开关、断路器小车或移开部分的连锁，它还能在辅助电源正常或失败的情况下提供一个机械措施，用于阻止手动或遥控合间操作。

（4）为防止切断直流感性负荷可能会产生危害控制线路中电子元件的操作过电压，当用直流控制电路元件时，断路器中的电动机合间线圈、分励脱扣器以及辅助接触器（防跳继电器）可以接有由两个独立的压敏电阻回路组成的压敏电阻模块。