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    9/22/2007

    UL审核

     UL审核
    UL检验员的检验基本上属于机械性作业。依据不同的产品,检验员的检验依据有公告(Bulletin)、细则(Procedure)、FUII(如果有,包含在细则中)和UL标准(如果FUII中有要求)。 
    如果检验员访问工厂时,工厂正在生产UL产品,或有库存的UL产品,则检验员会用以下方式之一抽取样品: 
    1. 从生产线上抽取各个部件加上从仓库中抽取的一个完整产品。 
    2. 从仓库中抽取各个部件加上生产线上的完整产品。 
    3. 从仓库抽取完整产品用于拆分。 
    抽样的具体数量决定于细则、FUII(跟踪检验指示)、SAP(标准附页)或来自于UL实验室的直接命令。检验员每次检验并不一定检验所有产品,但他们会尽量在一年或至少两年内检验所有的产品类别或型号。 
    一般来说,UL对工厂生产体系的要求不是太高,只要求对仪器设备每年一次计量,保存好工厂自己的检验记录,以及对不合格品有一定的控制手段即可。检验时,现场代表(UL检验员)会把注意力主要集中在产品本身,他们将根据上述的检验依据逐条核对产品的结构,部件及装配。对于涉及到产品安全的零部件,一般细则中会指明要求为UL认证产品,并且会注明生产厂家和型号;对于外壳、护罩等注塑件,一般情况下细则会指明其原材料和尺寸要求。现场代表会核对以上各项以及细则中所规定的UL标记。   
    另外,如果细则或FUII或标准中要求对产品进行现场测试,现场代表会要求工厂检验员做相应的各项测试,而现场代表则在旁作见证。如果细则中还要求送样到UL作跟踪测试,工厂应配合检验员制作相应样品,经检验员写好样品标签,提供地址并封样后,由工厂寄往相应的UL实验室。 
    如果工厂所生产的产品完全符合UL相应检验标准的要求,也无其它违反跟踪服务协议的地方,检验员会出具跟踪检验报告(Inspection Report);工厂代表在确认其内容准确无误后应在报告上签字;一次检验即告完成。如果检验过程中出现了与检验标准不符合的情况时,检验员会出具变更通知书(Variation Notice),并根据具体情况采取相应措施。 
    对于未授权产品使用UL标记,检验员会要求去除UL标记;对于产品不符合UL要求,检验员会在要求工厂去除UL标记或返工使之符合要求;如果工厂对上述处理意见不同意,则可以暂时保留UL标记,但必须停止出货,检验员会把情况通知相应的实验室,由UL作出答复决定是否可以保留UL标记;如果只出现一些小的问题,并不影响到产品的安全性,检验员会作出临时接受的决定,并报告给相应的实验室;如果是一些明显的标准错误,如打字错误或是单位错误,则并不影响工厂产品的合格性,但作为UL的文档处理,检验员也会出具变更通知书。一般情况下,除非是UL公司的责任,检验员都会要求工厂对不符合的各项向相应的实验室作出解释,UL会根据你的解释作出相 
    应的答复。 
    当然,检验员的判断只是临时性的,最后的决定权当然在UL各个实验室。如果工厂对检验的作法有不同意的地方,完全可以向相应的实验室反映,此时,检验员有义务提供相应的联系人和联系方法。在确认变更通知书所记录的内容无误后,工厂代表应在通知书上签字。   
    UL认证工厂审查    
    在中国的UL区域检查员联系生产工厂进行首次工厂检查(Initial Production Inspection,简称IPI),检查员检查您们的产品及其零部件在生产线和仓库存仓的情况,以确认产品结构和零件是否与跟踪服务细则一致,如果细则中要求,区域检查员会进行目击实验。当检查结果符合要求时,申请人获得授权使用UL标志。  
    继IPI后,检查员会不定期地到工厂检查,检查产品结构和进行目击实验。检查的频率由产品类型和生产量决定,大多数类型的产品每年至少检查四次(跟踪服务的费用不包括在测试费用中)。检查员的检查是为了确保产品继续与UL要求相一致,在您计划改变产品结构或部件之前,请预先通知UL。对于变化较小的改动,不需要重复任何实验,UL可以迅速修改跟踪服务细则,使检查员可以接受这种改动。当UL认为产品的改动影响到其安全性能时,需要申请公司重新递交样品进行必要的检测。    
    UL认证跟踪检验    
    作为UL认证的一个有机组成部分,为了保证UL的列名、认可产品继续符合UL的标准和要求,UL制定了"跟踪检验"系统。"跟踪检验"就是由UL派出分布在全世界各地的现场代表到当地的工厂生产现场对UL的产品进行跟踪检验。其目的就是通过对工厂的生产过程、检验过程以及产品,对照UL的标准和跟踪检验细则进行核查,保证制造厂商的生产过程、检验过程和产品始终符合UL的要求。   
    跟踪检验的依据    
    为了保证UL的"跟踪检验"系统的实施,UL与制造厂商之间已经签署了一份"跟踪检验协议",根据"跟踪检验协议"的规定,现场代表将定期地、不预先通知地巡查工厂,工厂不得无故拒绝现场代表的检查。  
    现场代表到工厂后主要根据"跟踪检验细则"进行检验。"跟踪检验细则"是由UL工程部,在对送检的样品进行测试后编制的,这一文件包括对该产品的全面描述,还包括照片]说明书等。它还规定制造工厂在生产期间经常要做到的各种试验,其中某些试验要求对产品100%的进行,如耐压试验。某些检验则可以抽样进行,同时,还规定了现场代表在工厂现场检查时必须抽查的试验项目。现场代表根据这类试验的详细资料和规定来判断检验结果是否合格。   
    跟踪检验产品的分类   
    UL的跟踪检验分为R类和L类。L类服务主要用于和生命安全有关的产品,如灭火器、烟雾探测器,防火门和一些产量相当大的产品,如电力设备,电线和断路器。对于属于L类的产品,生产厂必须直接向UL订购标签贴在产品上。R类服务主要用于电气设备,如电扇、电视机、吹风机、烤箱和其它通常用相应的流水线来生产的产品。    
    UL认证跟踪检验频率    
    UL对工厂实施跟踪检验频次有明确的规定。 
    R类服务 
    在正常情况下,对于大多数的R类工厂,检验员访问频次为每年四次,但并不排除一季度两次的可能性,除非有特殊指令,总数不得超过四次。如果检验时出现产品不符合UL要求而需要返工时,UL检验员会额外增加一次检验以确认出货时产品已经返工,且符合UL要求。 
    对于On-Call服务,则为至少每年一次。 
    QMFZ2,QMFZ3 - Plastics(塑料)每季度一次直到获得所有UL实验室所需要的跟踪检验样品。 
    WPYR2 - Special-Use Switches(特殊用途开关),见下表: 
    还有不少产品,只有最少的检验次数,如标签,印刷材料等产品,只要求每年一次,最多不超过每年两次。   
    L类服务   
    对于L类工厂,检验频次决定于UL标签的使用数量(通常和产品的产量成正比)和产品的复杂程度。UL规定了需要一次检验的产品的数量,同时也规定每一季度最大的检验次数。 
    如台灯每3200个检验一次,每季度上限为18次,也就是说,即使工厂在当季度生产了大于3200×18=57,600个产品,其检验次数仍为18次。对于你的产品,你可以向负责你工厂的UL现场代表或与我们联系,获得一次检验所需的产品数量。   
    特殊检验服务(SPI)   
    如果你违反了与UL所签署的《跟踪检验协议》,你就有可能受到UL的严厉处罚,包括对你工厂实施特殊检验。   
    UL认证跟踪检验收费标准    
    UL的跟踪检验费用由两大部分组成,其一是年度服务费,其二是跟踪检验费用。在今年,其年度服务费为580美元,在每年的一月份,UL会将帐单寄到工厂,这对于R类和L类产品都相同;如果,跟踪检验细则中要求送样到美国进行测试,则UL还会向工厂收取测试费用;对于跟踪检验费用,R类和L类产品有着很大的区别:   
    R类服务   
    R类服务,其跟踪检验费与检验次数有直接的关系。如果检验员在访问工厂时,工厂正在生产或库存有UL产品,则每次检验费用为280美元;反之,则为93.5美元;如果因产品返工而导致增加检验次数,则该次检验也按93.5美元计算。检验费用与产品的复杂程度与检验员在工厂所需的时间无直接关系。如果属于特殊检验,则一般情况下由检验在工厂所花的时间和当时检验的费率来决定,该费率在UL决定实施特殊检验时会通知工厂。帐单一般会在检验实施后的一个月内寄到。  
    L类服务   
    对于L类服务,UL是通过标签来收取跟踪检验费用的。在工厂向UL申请购买标签时,标签的价格包含了两方面的费用:标签的成本和服务费(即UL的跟踪检验费用)。因此,UL现场代表在检验工厂时,UL不再向工厂收费,除非是大量的产品复验或是UL对工厂实施了特殊检验。 
    不管是R类还是L类服务,UL都要求工厂在收到帐单后尽快寄出,否则,当这个时限超过3个月,UL会取清你的档案。如果你对费用还有不明白的地方,你可以和当地的检验中心联系或同UL会计部联系。    
    办理UL认证需提交的资料    
    产品申请UL标志包括五个步骤: 
    1.申请人递交有关公司及产品资料书面申请:您应以书面方式要求UL公司对贵公司的产品进行检测。 
    公司资料:用中英文提供以下单位详细准确的名称、地址、联络人、邮政编码、电话及传真。 
    (a).申请公司:提出产品检测申请并负责全部工程服务费用的公司  
    (b).列名公司:在UL公司出版的各种产品目录列出名称的公司  
    (c).生产工厂:产品的制造者和生产者。 
    产品资料:产品的资料应以英文提供。首先确定您的产品是否属于UL检测的范围,可向UL办事处咨询。 
    (a).产品的名称:提供产品的全称。 
    (b).产品型号:详列所有需要进行实验的产品型号、品种或分类号等。 
    (c).产品预定的用途:例如:家庭、办公室、工厂、煤矿、船舶等。 
    (d).零件表:详列组成产品的零部件及型号(分类号)、额定值、制造厂家的名称。对于绝缘材料 
    ,请提供原材料名称,例如:GE Polycarbonate,Lexan Type 104。当零部件已获得UL认证或认或,请证明该零部件的具体型号,并注明其UL档案号码。 
    (e).电性能:对于电子电器类产品。提供电原理图(线路图)、电性能表。 
    (f).结构图:对于大多数产品,需提供产品的结构图或爆炸图、配料表等。 
    (g).产品的照片、使用说明、安全等项或安装说明等。

    完全天线手册

    基本概念:
      把高频电能变为电磁场能量或把电磁场能变为高频电能的装置称为天线。天线有各种各样的形式,如直线导线、环形导线等构成的线天线和由金属板或金属网构成的面天线。按用途,天线可分为发射和接收两大类。
      发射天线的作用就是把发射机末级回路的高频电流变换成电磁波并向特定的方向发射出去。接收天线则是把以自由空间为传媒的电磁波还原为高频电流经馈线送入接收机。由此可见,天线的作用就是在高频电流和电磁波之间进行能量转换。因此,从理论上讲,发射天线可以当作接收天线使用, 接收天线也可以充当发射天线使用。
      目前,用于接收卫星电视广播的天线有: 螺旋天线 (用于接收L波段电视广播)、抛物面天线(前馈型。常用于接收C波段、Ku波段卫星电视广播的正馈、偏馈天线)、卡塞格伦天线(后馈)、平板天线等。
      天线的主要特征参数有:1、方向图、主瓣宽度与副瓣电平;2、增益;3、极化;4、电压驻波比;5、频带宽度;6、噪声温度;7、效率等。 工程上常用这些参量来衡量天线的技术特征。接收卫星电视广播要求接收天线具有高增益、 高效率、低噪声、宽频带、天线指向调整范围宽等特性。
    天线是FM DX的耳朵,微弱的电波从天线经过馈线进入接收机,才能让我们听到远方电台的声音。一个接收系统的好坏,天线占了一半。我们希望天线能有高的增益,把微弱的信号变得响亮,我们希望天线能有一定的选择能力,把传呼台干扰和本地强台挡在外面,我们希望天馈系统尽量减小损耗,把每一微伏的信号都送到接收机的前端。
    对于大多数使用便携式收音机来收听FM DX的人说,他们的天线也许只是收音机上的拉杆天线,这样的天线虽然简单方便,但是对于FM DX来说,无论如何是不够的,尽管拜电离层的恩赐,这样的天线系统也不是没有可能接收到DX信号。 
    电波:
    在讲天线之前,不能不先提一提电波。 我们制作天线的目的是为了捕捉电波,因此,在考虑天线的问题之前,绝对有必要先研究一下电波的问题。
    电波传播,主要有三种途径:
    l       直接波: 这是指从发射天线到接收天线之间,不经过任何发射,直接到达,电波就象一束光一样,所以有人称它为视线传播。视线传播这个名字也表明了这种传播方式能够传播的距离不远。这有两个原因,首先是电波从发射点出发,其能量是以幂级数递减的,而接收机要能良好地解调出广播,需要一定的信号强度。所以太远的地方,信号太弱,不足以解调。如果只是这个原因,那么拼命提高发射功率或增加接收天线的增益,也许就可以扩大收听的范围了。但是,还有一个重要的问题是,地球是圆的,在地球上任何一点发出的电波,按直线前进的方向,最终将离开地球射向天空。主要是由于第二个原因,一般地讲,地面上一个发射台发出的直线波,只能传播到70km远处地面上的接收处。如果双方的高度增加,那么这个距离还可以增加,但总是有限的。所以,70km,是本地收听的极限,实际上,由于山脉、丘陵、房屋的阻挡、反射,这个距离还要大打折扣,一般可以估计的距离是35km。
    l       电离层发射波: 这是指电波通过电离层的发射达到接收方。这里面的名堂很多。电离层本身是有多个层次的,支持短波(1.8MHz到30MHz)反射的电离层是F1和F2层。F1和F2并不是甘心反射所有的无线电波,它们能反射的最高频率是有限的,超过这个频率的电波完全得不到反射,而是穿过电离层射向太空。如果没有这个特性,那么通讯卫星就不可能存在了,通讯卫星就是在电离层外工作的。这个最高频率叫作MUF(Max Usable Frequency)。 MUF与很多因素有关,主要是和太阳黑子活跃程度以及季节有关。太阳黑子活跃,MUF就高,天气热,MUF也高。MUF最高能高到多少呢?一般在太阳黑子活跃期的夏天,MUF在20MHz到 40MHz之间,很少超过50MHz。在低的时候甚至会低到10MHz以下。但是在太阳黑子异常活跃的时候,MUF也有可能偶然达到100MHz。这时候,就有可能通过F层发射收到DX FM了。但是这不是FM DX的主要形式,FM DX主要是通过另外一个电离层E层。本来E层的出现是破坏F层,所以我们不妨记F层为Friend层,E层为Enemy层。但是Es层的出现,却会形成一个短期内密度极高的反射层。反射层的密度高,意味着能更好地反射电波。所以Es层开通的时候,DX电台的信号会异常地强。在6米和10米业余波段工作的业余电台都知道, Es层开通的时候,很小的功率,甚至5W,也有可能做DX联络。Es的开通,主要是提供了 800km以内电波的传播路径。由于信号很强,其实很多时候并不需要很好的设备就可以接收,需要的是耐心和运气。除了这两种反射,FM DX还有可能通过对流层反射和流星余迹到达你的接收机。
    l       地波和大气波导: 本来来说,理论上VHF是不存在地波的。但是无数的实践表明,VHF 也存在着某种程度的地波传播。所以我们能稳定地接收200km左右电台的信号。江苏和安徽两省的业余电台,每年国庆的时候都进行全省VHF移动通讯实验,也证明了VHF电波可以在200km左右的距离得到传播。大气波导是另外一种可能传播VHF电波的手段,不过人们研究得还不够多。 
          既然存在着这些可能,那么如何知道我收到的信号是以什么方式来的呢?一般来说,如果收到的信号来自70km以内的电台,基本上可以认为是直接波;如果是200km以内,而且信号稳定(不一定强),那么大概是地波;如果是800km以内,信号很强,但是极不稳定,而且偶尔才出现,多半是Es层传播;如果距离更远,信号很弱,大概是F层或其他形式的电离层传播了。
      知道这些有什么用呢?用处在于帮助我们选择对天线的要求。比如,F层的传播有一个特点是越距,大约500km以内的电台是不可能通过F层的传播来的,这个距离内的电台信号只能以Es层来。就象在杭州想要接收台湾的FM电台信号,只能PNP(Plug and pray),等 Es层,那么天线就要考虑适合Es层的特点。
    还有一个很重要的因素是极化方式,这是很容易被很多爱好者忽略的问题。电波的极化方式有三种:水平极化、垂直极化和圆极化。不管理论上怎么计算,简单的判断方法,就是看振子的方向,振子是水平放的就是水平极化,垂直的就是垂直极化,圆极化不用在 FM广播,可以不管。极化方式之所以重要,是因为要求发射方与接收方的极化方式必须一致,才能有好的接收效果。我国广播的极化方式是水平极化,所以,接收天线也应水平架设。如果极化方式不一致,会有10dB到20dB的损失。可是,经过电离层的反射过来的电波,早就被反射得七荤八素、颠三倒四,说不定是什么极化方式了。所以,接收DX信号,其实垂直极化也不错,附带的一个好处,就是可以削弱本地电台的影响。
    天线的特性全接触:
    l       共振: 任何天线都谐振在一定的频率上,我们要接收哪个频率的信号,就希望天线谐振在那个频率上。天线谐振是对天线最基本的要求,要不然,就没那么多讲究了,随便扔根线出去不也是天线嘛。天线的谐振问题涉及到的主要数据是波长及其四分之一。计算波长的公式很简单,300/f。其中f的单位是MHz,而得到的结果的单位是米。1/4波长是称作基本振子,如偶极天线是一对基本振子,垂直天线是一根基本振子。不过天线中的振子的长度并不正好是1/4波长,因为电波在导线中行进的速度与在真空中的不同,一般都要短一些,所以有一个缩短因子。这个因子取决于材料。
    l       带宽: 这也是一个重要但容易被忽略的问题。天线是有一定带宽的,这意味着虽然谐振频率是一个频率点,但是在这个频率点附近一定范围内,这付天线的性能都是差不多好的。这个范围就是带宽。 我们当然希望一付天线的带宽能覆盖一定的范围,最好是我们所收听的整个FM广播波段。要不然换个台还要换天线或者调天线也太麻烦了。天线的带宽和天线的型式、结构、材料都有关系。一般来说,振子所用管、线越粗,带宽越宽;天线增益越高,带宽越窄。
    l       阻抗: 天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然有其阻抗。我们对阻抗的要求就是匹配:和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。和天线相连的是馈线,馈线的阻抗是确定的,所以我们希望天线的阻抗和馈线一样。一般生产的馈线,主要是300欧姆、75欧姆和50欧姆三种阻抗,国外过去还有450欧姆和600欧姆阻抗的馈线。 基本偶极天线的阻抗是75欧姆左右,V型偶极天线是50欧姆左右,基本垂直天线阻抗 50欧姆。其他天线一般阻抗都不是50或75欧姆,那么在把它们与馈线连接之前,需要有一定的手段来做阻抗变换。
    l     平衡: 对称的天线是平衡的,如偶极天线、八木天线,而同轴电缆是不平衡的,把这两者连接起来,就需要解决平衡不平衡转换的问题。
    l       增益: 天线是无源器件,但是天线是可以有增益的。这个增益当然是相对增益,是相对于基本偶极天线而言的。FM DX所用的天线,当然希望增益越高越好。不过别忘了,增益高往往伴随着带宽窄。
    l     方向性: 不是所有的天线都有方向性的。便携式收音机上的拉杆天线就没有方向性。偶极天线有弱的方向性,八木等定向天线可以得到较好的方向性。好的方向性意外着能够集中收集所需方向的电波,还有一个重要的能力就是能部分地减弱本地电台信号的影响。但是定向天线并不是什么情况下都好。当没有目标而等待的时候,定向天线就有可能使你错过天线背面的信号。所以比较合理的方式,是用一个垂直天线和一付定向天线配合使用,用垂直天线等待,听到信号后,再用定向天线转过去对准了听。
    l       仰角: 天线的仰角是指电波的仰角,而并不是天线振子本身机械上的仰角。仰角反映了天线接收哪个高度角来的电波最强。对于F层传播,我们希望仰角低,可以传播地远,对于 Es层,电波主要是从高处来,我们希望仰角高。仰角的高低取决于天线型式和架设高度。一般来说,垂直天线具有低仰角,其他天线的仰角随架设高度变化。
    l       架设高度: 天线有一个架设高度。这个高度实际上是两个高度,一个高度我们考虑它的水平面高度,这个高度对于本地信号有些用,对于DX其实用处不大。第二个常常被忽略的高度是地面高度,是指天线到电气地面的高度。比如架设在钢筋水泥房顶的天线,虽然房子高有20米,但是天线距房顶只有1米,那么这付天线的高度只是1米。 天线的高度对不同的天线有不同的影响,一般会影响天线的阻抗和仰角。通常我们认为天线的地面高度应在0.4个波长以上,才比较不受地面的影响。
    l       驻波比: 最后介绍这个最不被中国的爱好者熟悉的特征。 驻波比反映了天馈系统的匹配情况。它是以天线作为发射天线时发射出去和反射回来的能量的比来衡量天线性能的。驻波比是由天馈系统的阻抗决定的。天线的阻抗与馈线的阻抗与接收机的阻抗一致,驻波比就小。驻波比高的天馈系统,信号在馈线中的损失很大。 
     

    如何提高抗干扰能力和电磁兼容

    在研制带处理器的电子产品时,如何提高抗干扰能力和电磁兼容性?
    一、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰:
    1、微控制器时钟频率特别高,总线周期特别快的系统。
    2、系统含有大功率,大电流驱动电路,如产生火花的继电器,大电流开关等。
    3、含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。
    二、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施:
    1、选用频率低的微控制器:
    选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波,方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度,比基波小,但频率越高越容易发射出成为噪声源,微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。
    2、减小信号传输中的畸变
    微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右,输入电容10PF左右,输入阻抗相当高,高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力,即相当大的输出值,将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端,反射问题就很严重,它会引起信号畸变,增加系统噪声。当Tpd>Tr时,就成了一个传输线问题,必须考虑信号反射,阻抗匹配等问题
    信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关,即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为,信号在印制板引线的传输速度,约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr(标准延迟时间)为3到18ns之间
    在印制线路板上,信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线,线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说,信号在印刷线路上的引线越短越好,最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少,最好不多于2个
    当信号的上升时间快于信号延迟时间,就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配,对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输,要避免出现Td>Trd的情况,印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
    用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则:
    信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。
    3、减小信号线间的交叉干扰:
    A点一个上升时间为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。信号在AB线上的延迟时间是Td。在D点,由于A点信号的向前传输,到达B点后的信号反射和AB线的延迟,Td时间以后会感应出一个宽度为Tr的页脉冲信号。在C点,由于AB上信号的传输与反射,会感应出一个宽度为信号在AB线上的延迟时间的两倍,即2Td的正脉冲信号。这就是信号间的交叉干扰。干扰信号的强度与C点信号的di/at有关,与线间距离有关。当两信号线不是很长时,AB上看到的实际是两个脉冲的迭加。
    CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高,噪声高,噪声容限也很高,数字电路是迭加100~200mv噪声并不影响其工作。若图中AB线是一模拟信号,这种干扰就变为不能容忍。如印刷线路板为四层板,其中有一层是大面积的地,或双面板,信号线的反面是大面积的地时,这种信号间的交叉干扰就会变小。原因是,大面积的地减小了信号线的特性阻抗,信号在D端的反射大为减小。特性阻抗与信号线到地间的介质的介电常数的平方成反比,与介质厚度的自然对数成正比。若AB线为一模拟信号,要避免数字电路信号线CD对AB的干扰,AB线下方要有大面积的地,AB线到CD线的距离要大于AB线与地距离的2~3倍。可用局部屏蔽地,在有引结的一面引线左右两侧布以地线。
    4、减小来自电源的噪声
    电源在向系统提供能源的同时,也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线,中断线,以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路,即使电池供电的系统,电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。
    5、注意印刷线板与元器件的高频特性
    在高频情况下,印刷线路板上的引线,过孔,电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电容的分布电感不可忽略,电感的分布电容不可忽略。电阻产生对高频信号的反射,引线的分布电容会起作用,当长度大于噪声频率相应波长的1/20时,就产生天线效应,噪声通过引线向外发射。
    印刷线路板的过孔大约引起0.6pf的电容。
    一个集成电路本身的封装材料引入2~6pf电容。
    一个线路板上的接插件,有520nH的分布电感。一个双列直扦的24引脚集成电路扦座,引入4~18nH的分布电感。
    这些小的分布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可以忽略不计的;而对于高速系统必须予以特别注意。
    6、元件布置要合理分区
    元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题,原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上,要把模拟信号部分,高速数字电路部分,噪声源部分(如继电器,大电流开关等)这三部分合理地分开,使相互间的信号耦合为最小。
    7、处理好接地线
    印刷电路板上,电源线和地线最重要。克服电磁干扰,最主要的手段就是接地。
    对于双面板,地线布置特别讲究,通过采用单点接地法,电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的,电源一个接点,地一个接点。印刷线路板上,要有多个返回地线,这些都会聚到回电源的那个接点上,就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分,是指布线分开,而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号,屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆,一端接地为好。
    对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。
    8、用好去耦电容。
    好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时,每个集成电路的电源,地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf的去耦电容有5nH分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
    1uf,10uf电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统也需要这种电容。
    每10片左右的集成电路要加一片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选10uf。最好不用电解电容,电解电容是两层溥膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用胆电容或聚碳酸酝电容
    去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f计算;即10MHz取0.1uf,对微控制器构成的系统,取0.1~0.01uf之间都可以。
    三、降低噪声与电磁干扰的一些经验。
    能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方。
    可用串一个电阻的办法,降低控制电路上下沿跳变速率。
    尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。
    使用满足系统要求的最低频率时钟。
    时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地
    用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短
    I/O驱动电路尽量靠近印刷板边,让其尽快离开印刷板。对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。
    MCD无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源地的端都要接,不要悬空。
    闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。 (10) 印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。
    印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。
    单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗,经济是能承受的话用多层板以减小电源,地的容生电感。
    时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。
    模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟。
    对A/D类器件,数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。
    时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小,时钟元件引脚远离I/O电缆。
    元件引脚尽量短,去耦电容引脚尽量短
    关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地。高速线要短要直。
    对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线平行。
    石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
    弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路。
    任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小。
    每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
    用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电容时,外壳要接地  

    电涌保护器SPD应用常识

    一、   什么是SPD(SPD介述)
    SPD这一名词英语全称是surge protectiye device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       1~3.5
    谐振     1~3.5                 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。
    1、       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
    注: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)

    注: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。
    注: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。
    注:LPZ0A与LPZ0B区之间无界面。 
     

    固体放电管

    固体放电管
    固体放电管是基于晶闸管原理和结构的一种两端负阻器件。可以吸收突波,抑制过高电压,达到保护易损组件的目的。该器件是在硅单晶片两面同时掺杂同种杂质而形成。简单的结构如图1所示。图中p区和n区连结在一起。选用不同的材料和工艺,可以做出各种不同电压和电流的放电管。  

    图1 结构图

      固态放电管的工作原理和一个两端的可控硅相似,简述如下:
      从结构图可以看出,固态放电管两面的结构基本上是相同的。在使用中两个极都有加高电位的可能性。在分析工作原理时,假定A接高电位,K接低电位,该器件的特性曲线如图2所示,可以把导通与阻断的过程分为四个阶段。  

    图2 V-I曲线

      1)阻断区:图2中的0到VBR段。
      此时器件所加电压低于击穿电压,J1正偏,J2为反偏,电流很小,J2起到了阻挡电流的作用。外加电压几乎都加在了J2上,由于漏电流很小,固态放电管电阻很大,故称为阻断区。
      2)雪崩区:VBR到VBO段
      所加电压从VBR逐渐增加到VBO时,J2的空间电荷区内的电场很强,区的宽度被拉得很宽,区内的载流子在足够强的电场作用下,产生了倍增效应,通过J2的载流子突然增加,电流也突然增大,这就是雪崩区。
      3)负阻区:VBO到A段
      当外加电压增加到大于VBO时由于雪崩效应而产生了大量的电子空穴对,此时这些载流子在电场的强烈的抽取作用下,进入N2区,大量的电子与空穴因不能很快复合而分别积累在N2区和P2区,因而使J2空间电荷区的电场减弱,降落在J2上的电压将下降,雪崩效应随之减弱,但外加电压并不变,这样加在其它结上的正偏压要增加,从而使通过J2的电流增大,于是,出现了电压不变而电流增加的负阻现象。
      4)导通区:A到B段
      雪崩效应,使J2空间电荷区越变越窄且由反偏变成了正偏,这样器件的阻抗变得很低,电流变得很大,于是器件由高阻的阻断状态,变成了低阻的导通状态,其伏安特性曲线类似于整流元件的正向特性。
      从上述原理中可以看出,当外加电压低于VBR时,漏电流很小,处于断开状态。不影响被保护组件的正常工作。当外加电压大于VBO时,放电管很快进入导通状态,压降很小,起到了保护作用。外加电压去掉后,电流很快就降到低于维持电流IH,放电管自然恢复,回到断开状态。
      综上所述,该器件的优点是导通电压小,几乎无热耗,可重复使用,能承受较大的冲击电流,响应快,使用安全、可靠,其性能优于其它瞬间过压保护元器件。
      固态放电管与其他瞬间过电压保护器件的比较见表1。

    表1 固态放电管与其它瞬间过压保护器件性能比较

    器件类别    固态放电管    气体放电管    TVS二极管
    保护方式    负阻            负阻            箝位
    原理    固态四层可控硅结构    气体电离导电    雪崩二极管
    响应时间    <1ns    >1μs    >1ns
    电容    50pF    1pF    50pF
    最大瞬间电流(8/200)μs    3000A    20000A    50A
    最大漏电流    1μA    1pA    20μA
    重复使用可靠性    无限重复使用    可能蜕化    可能损坏
    主要优点    精确导通,无限重复快速响应    瞬间电流最大    低电压使用,价廉
    主要缺点    瞬间电流较小    响应时间缓慢    瞬间电流最小
    注:固态放电管使用时注意事项
    1)击穿电压必须大于被保护组件的最大工作电压
    2)转折电压必须小于被保护组件所允许的瞬间峰值电压
    PS:
    固体放电管的特点是响应速度快(10~20ns级),吸收电流大、动作电压稳定、使用寿命长。其工作原理是:当外界干扰低于触发电压时,放电管处于截止状态;当干扰电压超出触发电压时,放电管工作在负阻区。此时电流极大,使干扰能量转移。随着干扰的减少,通过放电管的电流回落,当干扰电流低于维持电流时,放电管从低阻区回到高阻区,完成一次放电过程。 

    气体放电管在浪涌抑制电路的应用

    气体放电管在浪涌抑制电路的应用
    1.浪涌电压的产生和抑制原理
      在电子系统和网络线路上,经常会受到外界瞬时过电压干扰,这些干扰源主要包括:由于通断感性负载启停大功率负载,线路故障等产生的操作过电压;由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。这种过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰。浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。消除浪涌噪声干扰,防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。为了避免浪涌电压损害电子设备,一般采用分流防御措施,即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接,使浪涌电流分流入地,达到削弱和消除过电压、过电流的目的,从而起到保护电子设备安全运行的作用。
    2.浪涌电压抑制器件分类
      浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。第一种类型为橇棒(crow bar)器件。其主要特点是器件击穿后的残压很低,因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放,而且也使功耗大大降低。另外该类型器件的漏电流小,器件极间电容量小,所以对线路影响很小常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关(CSSPD)等
      另一种类型为箝位保护器,即保护器件在击穿后,其两端电压维持在击穿电压上不再上升,以箝位的方式起到保护作用。常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV),瞬态电压抑制器(TVS)等。
    3.气体放电管的构造及基本原理
      气体放电管采用陶瓷密闭封装,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体(氩气或氖气)构成,基本外形如图1所示。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时,气体放电管便开始放电,并由高阻变成低阻,使电极两端的电压不超过击穿电压。

    4.气体放电管与其它浪涌抑制器件参数比较
    1)火花间隙(Arc chopping)
      为两个形状象牛角的电极,彼此间有很短的距离。当两个电极间的电位差达到一定程度时,间隙被击穿打火放电,由此将过电流释放入地。
    优点:放电能力强,通流容量大(可做到100kA以上),漏电流小;
    缺点:残压高(2~4kV),反应时间慢(≤100ns),有跟随电流(续流)。
    2)金属氧化物压敏电阻(Metal oxide varistor)
      该器件在一定温度下,导电性能随电压的增加而急剧增大。它是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻。没有过压时呈高阻值状态,一旦过电压,立即将电压限制到一定值,其阻抗突变为低值。
    优点:通流容量大,残压较低,反应时间较快(≤50ns),无跟随电流(续流);
    缺点:漏电流较大,老化速度相对较快
    3)瞬态抑制二极管(Transient voltage suppressor)
      亦称齐纳二极管,是一种专门用于抑制过电压的器件。其核心部分是具有较大截面积的PN结,该PN结工作在雪崩状态时,具有较强的脉冲吸收能力。
    优点:残压低,动作精度高,反应时间快(<1ns),无跟随电流(续流);
    缺点:耐流能力差,通流容量小,一般只有几百安培
    4)气体放电管(Gas discharge tube)
      气体放电管可以用于数据线、有线电视、交流电源、电话系统等方面进行浪涌保护,一般器件电压范围从75~10000V,耐冲击峰值电流20000A,可承受高达几千焦耳的放电。
    优点:通流量容量大,绝缘电阻高,漏电流小
    缺点:残压较高,反应时间慢(≤100ns),动作电压精度较低,有跟随电流(续流)。
      各种浪涌抑制器件的共同特点为器件在阈值电压以下都呈现高阻抗,一旦超过阈值电压,则阻抗便急剧下降,都对尖峰电压有一定的抑制作用。但各自都有缺点,因此根据具体的应用场合,一般采用上述器件中的一个或者几个的组合来组建相应的保护电路。各种浪涌抑制器件的参数对比见表1所列。

    5.气体放电管的主要参数
    1)反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间,气体放电管反应时间一般在μs数量极。
    2)功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量,其定义为在固定的8×20μs电流波形下,所能承受及散发的电流。
    3)电容量指在特定的1MHz频率下测得的气体放电管两极间电容量。气体放电管电容量很小,一般为≤1pF
    4)直流击穿电压当外施电压以500V/s的速率上升,放电管产生火花时的电压为击穿电压。气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压,其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。
    5)温度范围其工作温度范围一般在-55℃~+125℃之间。
    6)电流—电压特性曲线以美国克来电子公司CG2-230L气体放电管为例,如图2所示。
    7)绝缘电阻是指在外施50或100V直流电压时测量的气体放电管电阻,一般>1010Ω。

    6.气体放电管的应用示例
    1)电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用
      如图3所示。特点为低电流量,高持续电源,无漏电流,高可靠性。

    2)气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路
      图4是气体放电管和压敏电阻组合构成的浪涌抑制电路。由于压敏电阻有一致命缺点:具有不稳定的漏电流,性能较差的压敏电阻使用一段时间后,因漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns,气体放电管的反应时间为100ns,则图4的R2,G,R3的反应时间为150ns,为改善反应时间加入R1压敏电阻,这样可使反应时间为25ns。

    3)气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用
      自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成,利用各种浪涌抑制器件的特点,可以实现可靠保护。气体放电管一般放在线路输入端,做为一级浪涌保护器件,承受大的浪涌电流。二级保护器件采用压敏电阻,在μs级时间范围内更快地响应。对于高灵敏的电子电路,可采用三级保护器件TVS,在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。如图5所示。当雷电等浪涌到来时,TVS首先起动,会把瞬间过电压精确控制在一定的水平;如果浪涌电流大,则压敏电阻起动,并泄放一定的浪涌电流;两端的电压会有所提高,直至推动前级气体放电管的放电,把大电流泄放到地。

    压敏电阻器

    压敏电阻器VSR
    MOV       金属氧化压敏电阻(metal-oxide varistor )
    Varistor     压敏电阻   简称VSR
    压敏电阻器简称VSR,是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件。它在电路中用文字符号“RV”或“R”表示,图1-21是其电路图形符号。

    (一)压敏电阻器的种类
    压敏电阻器可以按结构、制造过程、使用材料和伏安特性分类。
    1.按结构分类 压敏电阻器按其结构可分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器等。
    结型压敏电阻器是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触,才具有了非线性特性,而体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的。
    2.按使用材料分类 压敏电阻器按其使用材料的不同可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗(硅)压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器等多种。
    3.按其伏安特性分类 压敏电阻器按其伏安特性可分为对称型压敏电阻器(无极性)非对称型压敏电阻器(有极性)。
    (二)压敏电阻器的结构特性与作用
    1.压敏电阻器与普通电阻器不同,它是根据半导体材料的非线性特性制成的。
    图1-22是压敏电阻器忍气吞声外形,其内部结构如图1-23所示。


    普通电阻器遵守欧姆定律,而压敏电阻器的电压与电流则呈特殊的非线性关系。当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时,压敏电阻器的电阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过。当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时,压敏电阻器将迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流也急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时,压敏电阻器又能恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端电压超过其最限制电压时,压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行恢复
    2.压敏电阻器的作用与应用 压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。
    图1-24是压敏电阻器的典型应用电路。

    (三)压敏电阻器的主要参数
    压敏电阻器的主要参数有标称电压、电压比、最大控制电压、残压比、通流容量、漏电流、电压温度系数、电流温度系数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态电容等。
    1.标称电压 标称电压是指通过1mA直流电流时,压敏电阻器两端的电压值。
    2.电压比 电压比是指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA时产生的电压值之比。
    3.最大限制电压 最大限制电压是指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值。
    4.残压比 流过压敏电阻器的电流为某一值时,在它两端所产生的电压称为这一电流值为残压。残压比则的残压与标称电压之比
    5.通流容量 通流容量也称通流量,是指在规定的条件(以规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流)下,允许通过压敏电阻器上的最大脉冲(峰值)电流值
    6.漏电流 漏电流与称等待电流,是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下,流过压敏电阻器的电流
    7.电压温度系数 电压温度系数是指在规定的温度范围(温度为20~70℃)内,压敏电阻器标称电压的变化率,即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时,温度改变1℃时压敏电阻两端的相对变化。
    8.电流温度系数 电流温度系数是指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时,温度改变1℃时,流过压敏电阻器电流的相对变化。
    9.电压非线性系数 电压非线性系数是指压敏电阻器在给定的外加电压作用下,其静态电阻值与动态电阻值之比。
    10.绝缘电阻 绝缘电阻是指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值。
    11.静态电容 静态电容是指压敏电阻器本身固有的电容容量。

    TVS瞬态干扰抑制器性能与应用

    瞬态干扰
      瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号,其特点是作用时间极短,但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动;当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上,使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时,便会损坏控制系统内部的设备,因此必须采用抑制措施。

    硅瞬变吸收二极管
      硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管,是箝位型的干扰吸收器件;其应用是与被保护设备并联使用。 硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力,及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压,以及感应雷所产生的过电压。 TVS管有单方向(单个二极管)双方向(两个背对背连接的二极管)两种,它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10%左右,以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压,使TVS漏电流影响电路正常工作;也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。 TVS管有多种封装形式,如轴向引线产品可用在电源馈线上;双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。

    TVS的特性
      TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压-电流特性曲线如图所示。

    TVS电压-电流特性
    正向特性与普通二极管相同,反向特性为典型的PN结雪崩器件。

    TVS的电流-时间和电压-时间曲线。
    在浪涌电压的作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR,而被击穿。随着击穿电流的出现,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的过程。当TVS两极受到反向高能量冲击时,它能以10~12s级的速度,将其两极间的阻抗由高变低,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电位箝位于预定值,有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点,目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。

    TVS的主要参数
      *最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID
      *最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时,低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说,VWM=0.85VBR;对于10%的VBR来说,VWM=0.81VBR
      *最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。
      *电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大将使信号衰减。因此,C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
      *最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM下,箝位电压VC越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏TVS。
      *箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s;对双极性TVS小于1×10-12s。

    TVS的分类
      TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种;按用途可分为通用型和专用型;按封装和内部结构可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上,低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。

    TVS的选用
      *确定被保护电路的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和最大可承受电压。
      *TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
      *TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压
      *在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000ms的非重复脉冲给出的,而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的,当脉冲宽度不同时其峰值功率也不同。如某600WTVS,对1000ms脉宽最大吸收功率为600W,但是对50ms脉宽吸收功率就可达到2100W,而对10ms的脉宽最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率还和脉冲波形有关:如果是半个正弦波形式的脉冲,吸收功率就要减到75%,若是方波形式的脉冲,吸收功率就要减到66%。
      *平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS,如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合,有必要引入平均稳态功率的概念。举例说明,在一功率开关电路中会产生120Hz,宽度为4ms,峰值电流为25A的脉冲群。选用的TVS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V。此中平均稳态功率的计算为:脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083s,峰值吸收功率是箝位电压与脉冲电流的乘积11.2V×25A=280W,平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积,即280×(0.000004S/0.0083S)=0.134W。也就是说,选用的TVS平均稳态功率必须大于0.134W。
      *对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件
      *根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理多线保护选用TVS阵列更为有利
      *温度考虑瞬态电压抑制器可以在-55℃~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度下工作,由于其反向漏电流ID是随温度增加而增大;功耗随TVS结温增加而下降,从+25℃到+175℃,大约线性下降50%;击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此,必须查阅有关产品资料,考虑温度变化对其特性的影响。

    TVS管在使用中应注意的事项
      对瞬变电压的吸收功率(峰值)与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率(峰值),而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测,事前要有估计。对宽脉冲应降额使用
      对小电流负载的保护,可有意识地在线路中增加限流电阻,只要限流电阻的阻值适当,不会影响线路的正常工作,但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护
      对重复出现的瞬变电压的抑制,尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。

    降额使用
      作为半导体器件的TVS管,要注意环境温度升高时的降额使用问题。 特别要注意TVS管的引线长短,以及它与被保护线路的相对距离。 当没有合适电压的TVS管供采用时,允许用多个TVS管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。
      TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素,在这种情况下,一般用一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接,由于快恢复二极管有较小的结电容,因而二者串联的等效电容也较小,可满足高频使用的要求。 
     

    常见的几种屏蔽材料

       导电布

    织物类型
    金属镀层
    电阻率
    应用
    优点
    聚酯纤维
    镍/铜/镍
    Ω < 0.05
    ohms/square
    导电泡棉
    特殊形状,适应
    特定环境的安装
    泡棉
    泡棉类型
    压缩变形
    (ASTMD 3574)
    颜色
    应用
    优点
    聚氨酯
    5 to 10%
    黑或灰
    导电泡棉
    可阻燃压缩
    衬垫形状复杂
    热塑性橡胶(TPE)
    < 20%
    黄或白
    导电泡棉
    形状复杂
    可阻燃
    金属化泡棉
    < 5%
    灰色
    I/O衬垫
    形状复杂
    Ω ≤0.08
    ohms/square
     
    压敏胶带
    压敏胶带
    不锈钢上180°
    剥离强度(ASTM3330)
    耐热性
    (3MTMInternalTest)
    应用
    优点
    3MTM9485
    或相同产品
    75 oz/in(82N/100mm)
    短期:450°F(232°C
    长期:300°F(149°C
    高粘性抗剪切
    高剥离强度
    及高耐热性
    Nitto D5052
    或相同产品
    87 oz/in(95N/100mm)
    短期:311°F(155°C
    长期:240°F(160°C
    高粘性抗剪切
    高内粘强度、高剥离强度及高耐热性
    3MTM950
    或相同产品
    75 oz/in(82N/100mm)
    短期:250°F(121°C
    长期:180°F(82°C
    高粘性
    高剥离强度

    铜箔布

    织物类型
    电阻率
    应用
    优点
    纯软质铜+聚脂纤维
    Ω ≤0.02
    ohms/square
    导电泡棉
    任意成型,可阻燃
    导电性好,并导热

    纯度高于99.95%,感压性导电胶,其功能为消除电磁干扰,隔离电磁波对人体的伤害,避免不需要电压与电流而影响功能。

    产品参数
     
    产品型号 基材厚度(mm) 背胶厚度(mm) 背胶 导电性能
    SQ-Cu22Z 0.022mm 0.035~0.040mm 压克力胶
    SQ-Cu50Z 0.050mm 0.035~0.040mm 压克力胶
    SQ-Cu22D 0.022mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
    SQ-Cu50D 0.050mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
       用途
       PDA、PDP、LCD显示器、笔记本电脑、复印机等各种电子产品内需电磁屏蔽的地方

    铝箔

    产品说明:
      纯度高于99.4%,感压性导电胶,其功能为消除电磁干扰,隔离电磁波对人体的伤害,避免不需要电压与电流而影响功能。

    铝箔胶带

    产品参数
    产品型号 基材厚度(mm) 背胶厚度(mm) 背胶 导电性能
    SQ-al 35Z 0.025mm 0.035~0.040mm 压克力胶 -
    SQ-al 50Z 0.050mm 0.035~0.040mm 压克力胶 -
    SQ-al 35D 0.035mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
    SQ-al 50D 0.050mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
     用途
     PDA、PDP、LCD显示器、笔记本电脑、复印机等各种电子产品内需电磁屏蔽的地方。

    铜铝箔麦拉胶带

    剖面图

    产品参数
     
    产品型号 基材厚度(mm) 背胶厚度(mm) 背胶 导电性能
    SQ-CuM 17D 0.017mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
    SQ-alM 25D 0.025mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin
    SQ-alM 38D 0.038mm 0.035~0.040mm 导电性压克力胶 0.03-0.05ohms/sqin

    铍铜簧片

    铍铜EMI弹片是用铍铜合金制成的指形弹片。可用在存在EMI/RFT或ESD问题的范围很广的电子设备中。铍铜弹片能在多种环境中良好的工作,多种选择镀层,可确保与其它接触面的相容性。它不会燃烧,也不会受射线或紫外线的影响。因此在计算机、军事导航系统和商用电子设备中都使用铍铜弹片等为EMI屏蔽。

    EMI屏蔽性能

     

    名称 屏蔽效能(符合MIL-G-83528)
      100KHz 10MHz 1GHz
    dB dB dB
    标准弹片 110 100 90
    软弹片 92 85 75
     

    液態吸波塗料型 PUE-2R

    PUE-2R 是本公司針對市場電磁波專業需求之發展之二液型聚胺基甲酸酯 (Polyurethane) 彈性體 (Elastomer) 電磁波吸波材料 . PUE-2R 分 A 液及 B 液兩部份 . A 液是採用多元醇樹脂與磁性與介電性電磁波吸收材料預先?合混鍊 . B 液為硬化劑 , 具氰胺關能基 (cyanide). 使用時將 A 液、 B 液 兩部份按說明比例混合 , 充分繳拌均勻後再塗抹或灌模 . 在室溫下 2~6 小時即可自行硬化 . 若欲快速硬化,可用加熱處理 適合業界大量生產 .

    若在夏季室溫高 , 反應速度太快時 , 可將 B液略為減少.減少量以不超過原設計量30%為限. B液較少時雖然硬化時間拉長,但將使成品變柔軟且具黏手性. B液多加在低溫下(14度C以下)會加速乾燥, 但也以不超過原設計量25%為限. 否則成品會變脆.

    若使用於灌模或一次厚塗 (0.5mm以上), 請勿加任何溶劑, 否則除了起泡外硬化的品質與物化性會變差.

    二液態吸波塗料型係用於不規則表面 EMI 吸波用,本公司針對不同的頻 率,研發各種型號液態吸波塗料亦可做黏著劑用。常用於ㄧ般排線產生 EMI 之處理。可將排線固定黏於機 ( 箱體 ) ,美觀又實用,吸波能力因頻率不同ㄧ般吸波功能約 -5dB~-15dB 。

    PUE-2R 的吸波頻率範圍與其硬化後的厚度有關 . 厚度愈厚 , 其吸波頻率往低頻移動 . 參考下圖 :

     

    PUE-2R 乾膜厚度與吸收頻率關係

    複合型吸波貼片- MR 系列

    •  頻率範圍: 30M HZ ~ 18 G HZ 視用途提供不同規格產品

    •  材料及加工方法 :

    使用 Polyurethane elastomer 基材為連續相,以磁性及介電性吸收材料混合為分散相,積層乾燥而成。

    •  吸收能力: -10dB~-20dB

    •  厚度:0.5mm~2mm

    •  產品尺寸:30cmx30cm

    化學及機械性質

    密度 (g/ ㎝ 3 )

    1.45

    水蒸氣穿透率 (g/m 2 /24h)

    1.0 以下

    耐鹽霧性 (5 %食鹽水 ,34C)

    100h 以上

    伸張率 (elongation % )

    150 %

    鉛筆硬度

    HB~B

    耐磨耗性 ( Taper 重量損失 )( g/500 次 )

    0.1 以下

    破斷回數

    1000 以上

    耐熱性

    120C

    耐電壓

    1000V 電阻 200M ohm 以上

    耐污染性

    Grease, gasoline 無異狀 , 不腫漲

    耐屈曲性

    3mm F OK

    耐酸性 (5 %醋酸 )

    無異狀

    耐燃性 (JIS A-1321)

    1 級試驗合格

    防黴性 (JIS A-2911)

    無異狀

     複合型吸波貼片- TPU 系列

    •  頻率範圍: 30M HZ - 18G HZ 視用途提供不同規格產品

    •  材料及加工方法:

    使用 Polyurethane elastomer 基材為連續相,以磁性及介電性吸收材為分散相,押出或射出成型。

    •  吸收能力: -10Db~-20dB

    •  厚度: 0.5mm~2mm

    •  產品尺寸:30cmx30cm

    化學及機械性質

    密度 (g/ ㎝ 3 )

    1.45

    水蒸氣穿透率 (g/m 2 /24h)

    1.0 以下

    伸張率 (elongation % )

    170 %

    鉛筆硬度

    B

    耐磨耗性 (Taper 重量損失 )(g/500 次 )

    0.1 以下

    破斷回數

    1000 以上

    耐熱性

    150C

    耐電壓

    1000V 電阻 2 00M ohm 以上

    耐污染性

    Grease, gasoline 無異狀 , 不腫漲

    耐屈曲性

    3mm F OK

    耐酸性 (5 %醋酸 )

    無異狀

    耐燃性 (JIS A-1321)

    1 級試驗合格

    防黴性 (JIS A-2911)

    無異狀

    特低頻電磁性隔離板

    •  頻率範圍: 2k HZ 以下 ~50 HZ

    •  材料及加工方法:

    使用 Polyurethane elastomer 其材為連續相,以高導磁性材料 (high permeability powder ) 混合為分散相,積層乾燥而成。

    •  隔離效率: -8dB 以上

    •  產品呎吋:依據實際需求訂製

    •  隔離材料機械性質:彎曲強度 1200psi 以上

    •  防火等級:第一級、不自燃、不助燃

    •  耐污染性:無異狀 , 不腫漲

    •  防燃性 (JIS A-2911) :無異狀

    •  耐熱性: 150 ℃

    •  耐酸性: 1 % ( 重量百分比 )H 2 SO 4 浸泡 24 小時無腐蝕現象。

    •  耐鹼性: 3 % ( 重量百分比 )NAOH 浸泡 24 小時無腐蝕現象。

    •  鹽霧測試:飽和食鹽水噴霧 720 小時無鏽腐蝕。

     介電性電磁波吸收貼片

    一般對電磁波干擾是使用導電材料阻閣 (Shielding),但電磁波對導電體有反射、 繞射 、爬行 (creeping)等現象,並非消失無影蹤,其依然間接或直接干擾敏感之電子電路甚至傷害人體,本公司研發電磁波吸收材料以其特殊之吸收機關(Mechanism)可將電磁波能量,90%以上轉變成熱能,而無反射、繞射、爬行等現象是根本解決的方法。本公司乃專業介電性(DAB)電磁波材料製造商,專門製造超強耐化學腐蝕,質輕薄短小之電磁波吸波貼片,除使用方便外,亦有立竿見影效果系列產品,此產品是屬於即時拆貼即時使用之簡易貼。

    EMS篇通俗易懂的设计通论

     关于EMS,电磁抗干扰学习笔记(学习国内的EMC大牛amo,业内无人不知啊)

    EMS是抗扰度的设计,是抵御外界环境的能力。按着amo的理解分为端口型,整机型。就是说有些干扰是专门施加在端口上的(电源端口,信号端口),然后看产品是否符合performance Criteria A,Criteria B,Criteria C,Criteria D. 整机型是对个整个产品做测试。

    兼有的只有4-2  ESD 静电放电 既是端口型,也是整机型。

    整机型:4-3 RS射频电磁场4-8  PFM 工频磁场

    端口型:4-4  EFT 瞬变脉冲群(施加在电源端口和信号端口上),4-5 SURGE雷击(浪涌),4-6  CS射频传导,4-11 DIPS电压跌落中断

    1.  端口型的产品想抵制EMS干扰,全靠端口的保护电路,滤波电路。

    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

    滤波部分,先是X1Y1+共模电感+(有需要的时候加差模电感)+X2 Y2+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,典型值都是mH级的,太大了会产生别的问题。

    原理:因为干扰有共模差模之分,差模电感,X电容,差模防雷器件,就是对付差模成份的干扰。对应于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,对应的测试就是EFTsurge的共模测试

    DIPS,考量电源的瞬时断电,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,注意cost down不要太过。

    CS,是从电源端口,信号端口施加上的,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。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

    信号端口的设计常见的是TVS+(电容)+共模电感(隔离变压器)

    原理同电源端口,主要关心的是信号速率跟电容密切相关,注意信号质量。(常见电容值,以及相关信号质量测试)

    信号端口的防雷设计,滤波设计很有讲究,请SKYHUA把端口设计的东东贴上来,供大家参考。(补信号端口的设计)

    2,整机型的,此类型的测试都比较复杂 

    ESD,大部分的contact测试都是打PGNDGNDPE,跟端口没什么关系。总的原则,contact就是疏导,把噪声到地上去是最好的,保证所有的接地要良好(放电点的接地),面面之间的搭接要良好,保证低阻抗回路,但是这些是针对带金属框的产品,还带PE线的。 

    PINLN电源供电的,即使有铁壳,也没有PE。疏导的时候,需要GNDN连接良好,大地回不了,公网还是能回的,要是不能回,就说明ESD放电回路断了,同时枪头也就无法放电了。产品电荷累积到一定量之后,会找个最低阻抗放电的。这里就是,尽量让ESD能量回到N上,这里阻抗最低。 

    当没有金属壳,但端口是金属的。一样用,在影响到信号之前,先回到N上去。这时候GND要大一些,防静电带的作用差不多就是这个。GND为什么要大,如果只是用trace线来走有很大的风险,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。唯一需要注意的,就是GND也可能耦合到信号上。所以这种情况下使用端口设计里提到的TVS换成varistor ,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放电的原则就是,不让打进去,在键盘,窗口,栅格等地方一律挡住。原理很简单,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,用麦拉片挡,要是麦拉没有空间放,可以把结构改一下,把缝隙处的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 最难的整机型设计,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,通常是程序跑飞,死机。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。所以对于悬空的线,不让他成为天线,或者让这根线尽可能的短。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。常用的就是在产生问题的线上加个小电容,破坏一下天线。 

    PFM 工频磁场,原理跟RS相像,不过是工频!

    iNARTE认证

    iNARTE(国际无线电与电信工程师协会)是由原美国无线电与电信工程师协会(National Association of Radio and Telecommunications Engineers)发展成为国际的认证组织,是
    静电放电控制(Electrostatic Discharge control )、电磁兼容/电磁干扰(Electromagnetic Compatibility/Interference),产品安全(Product Safety (PS)、电信
    (Telecommunications)工和无线系统装置(Wireless Systems Installation)领域的国际认可的工程师和技术员非营利职业认证协会。现在有26个国家16000多名工程师和技术
    员获得iNARTE认证。 iNARTE 的认证得到美国法院和国际社会认可,也是世界许多大公司招聘人才的前提要求和可信证明,作为个人,iNARTE 的认证提高就业的竞争力,向应聘单
    位证明您有一定的教育学历, 工作经验、品行修养和创新能力的证明,是获得国际大公司就业的通行证。
    美国NARTE认证不但重视理论,要通过8小时严格的考试,更重视相关的实际工作经验,还要有相关的教育学历和有关ESD同行的推荐。其认证分两个级别,Technician 的认证要有6
    年相关的工作经验,Engineer 的认证要9年的相关工作经验,参加NARTE相关的培训可以获得全面系统的相关知识。
    ESD 工程师认证要求:
    1.递交ESD工程师认证申请表考试费。 (申请表的提交意味协议遵守NARTE要求品行规范)
    2.提供9年以上ESD工作经验证明。
    3.提供相关教育和参加ESD培训的证明。(提交复印件,必要时验证原件)
    4.推荐信,至少提交1份您单位主管的推荐信,2份同行的推荐信,这是对你道德修养和创新工作能力的证明之一。
    5.提交10 个原创的ESD选择问题并提供正确答案和解答。
    6.通过8小时ESD工程师考试。
    ESD 技术员认证要求:
    1.递交ESD技术员认证申请表考试费。 (申请表的提交意味协议遵守NARTE 要求品行规范)。
    2.提供6年以上ESD工程经验证明。
    3.提供相关教育和参加ESD培训的证明。(提交复印件,必要时验证原件)
    4.推荐信,至少提交1份您单位主管的推荐信,2份同行的推荐信,这是对你道德修养和创新工作能力的证明之一。
    5.提交10 个原创的ESD选择问题并提供正确答案和解答。
    6.通过通过8小时ESD技术员考试。
    所有申请工程师级别的人员必须参加上午4小时,下午4小时共8小时的考试,以下为考虑主要范围,但不限于此内容:
    EMC工程师考试 范围
    跨接/接地/屏蔽/接口控制/滤波/材料及特殊器件/传导干扰/辐射干扰/美军标准_规范_手册*/EMC测试计划/测试设备/测试设施/安全/术语/数学频谱分析/静电放电/电磁脉冲/雷电
    防护/跨系统和内部系统设计/设备设计/电磁干扰的预测/电磁干扰分析/电磁场理论/天线/滤波理论
    ESD工程师考试 范围
    ESD 控制方案建立和管理/损失分析/数学物理基础/安全/ESD 标准与规范*/术语/静电测试和测量/ESD保护区/ESD保护的分析/工厂设备生产_维修设施/ESD评估_稽查&审核/ESD控制/评估/洁净室设备和物料控制/人体ESD评估和控制/服装ESD控制和评估/制造工厂处理规程/现场ESD控制材料的测试/生产援助和工具评估/ESD材料测试&测量/现场ESD控制/ESD电离设备&系统/接地技术/对ESD包装材料的实验室试验&分析/ESD设备设计/元件级和系统级ESD控制设计/元件级和系统级ESD预测/元件级和系统级ESD分析/元器件敏感度和系统设备抗扰度测试与测量
    * 近50个标准中,每次考其中的约8个