PDF《一次解决机房电磁干扰问题经验浅谈》

方案设计 | Engineering Design

42 | ・基础设施・2018年第37卷第2期 一次解决机房电磁干扰问题经验浅谈 电磁干扰会造成电子设备不能工作或性能下降,对人 员的健康造成影响.

阐述现实工作中如何找出干扰源并加 以治理. 汪建龙/技师 汪建龙/国网上海市电力公司闸北发电厂 王力坚/中国工业合作协会机房 技术专业委员会 关晨/北京工翔科技有限公司 在实际工作中,电子设备和系统受 强电设备电磁干扰或系统的电磁影响造 成不能工作或性能下降的情况非常多. 电磁干扰为什么会对电气、电子设备 或系统,特别是对含有半导体器件的设备 或系统产生严重的破坏作用呢?分析起来 损坏效应归纳起来主要有以下几点. (1)高压击穿 当器件接收电磁能量后可转化为大电流,在高阻处也可转化为高电压, 结果可引起接点、部件或回路间的电击 穿,导致器件损坏或瞬时失效.例如, 脉宽为0.1 ms、电流幅值为1 A的电流脉 冲,可在1 pF的电容接点上产生100 kV电压,该接点被击穿后还会产生数百千 赫兹的衰减正弦波振荡,并辐射出电 磁波. (2)器件烧毁或受瞬变干扰 除高压击穿外,器件因瞬变电压造 成短路损坏 的原因一般都归结于功率过大而烧毁,或PN结的电压过高而击 穿,无论是集成电路、存储器还是晶体 管、二极管和晶闸管等都是一样的.大 多数半导体器件的最低损坏的有效功率 为1 ms、10 W或10 μJ,一些敏感器件 为1 ms、1 W或1 μJ.一般硅晶体管的E 极和B极之间的反向击穿电压为2~5 V, 而且其还随温度的升高而下降,干扰电 压很容易使其损坏. 关于半导体器件损坏或受瞬变干扰 的过程还可能出现以下几种情况: 1)所有CMOS器件都用氧化膜绝缘 或用它保护集成电路中的不同元器件, 但氧化膜的厚度只有几微米,一旦电压 超过氧化膜的绝缘强度便会将它击穿, 造成短路. 2)当电流通过PN结时,由于电流的 不均匀往往会烧毁镀敷的金属导体,造 成开路. 3)出现因瞬变电压的能量尚不足以 立即损坏器件,但会使其性能下降,影 响功能,丢失数据,产生误动作,使半 导体器件进入不能自动复原的导通状态 (也称为死机);

而切断电源重新开机 后又恢复正常工作. 4)器件存在潜伏性的损毁现象, 即器件反复经受瞬变电压的冲击,每次 都使性能降低一些,累积起来后会在某 一天使产品出现灾难性的损坏.以整流 二极管为例,在经受很高的瞬变电压之 后,二极管的反向漏电 流会增加.每经 受一次冲击,反向漏电流会增加一些, 表面看来设备仍能工作,性能没有明显 变化,但发热增加,到最后终会因偶然 的一个瞬变电压而导致二极管烧毁.这 种潜伏性损毁在半导体器件中是屡见不 鲜的,半导体器件在制造时产生的缺陷 也会造成潜伏性损毁.对于无源器件, 瞬变电压也同样会使其烧毁或性能降 低,如降低耐压值和额定工作电压以及 其他电气性能. 关键词/Keywords 电磁干扰・ 设备安全・ 人员健康・ 定位・ 解决方案・ Engineering Design | 方案设计 www.eage.com.cn 2018年1月下・基础设施・ |

43 一次解决机房电磁干扰问题经验浅谈 (3)浪涌冲击 对有金属屏蔽的电子设备,即使壳体外的微 波能量不能直接辐射到设备内部,但是在金属屏 蔽壳体上感应的脉冲大电流,像浪涌一样在壳体 上流动,壳体上的缝隙、孔洞和外露引线一旦将 一部分浪涌电流引入壳内电路,就足以使内部的 敏感器件损坏. (4)影响电路正常工作传递 电磁干扰对低压电子电路也有较大影响.对 模拟电路的影响随干扰强度的增大而增大,直接 影响电路的工作性能和参数;