開關電源適配器電磁干擾對電子設備的危害
                        發布時間:2021-12-09 17:31:38 瀏覽次數:2016 作者:admin 返回列表

                        電子設備和系統受強電設備干擾或系統內部的電磁影響造成性能下降或不能工作的情況是電磁干擾最為常見的危害。在軍事上,由于飛機和軍艦等軍事裝備中防御電子系統和進攻電子系統的相互干擾不能同時兼容工作,而遭到對方發射導彈的攻擊的戰例也很多。

                        概括而言,電磁能量的人類活動有三大危害:①電磁干擾會破壞或降低電子設備的工作性能;②電磁干擾能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸,造成武器系統的失靈、儲油罐起火爆炸,帶來巨大的經濟損失和人身傷亡;③電磁干擾能量可對人體組織器官造成傷害,危及人類的身體健康。

                        電磁干擾對電氣、電子設備或系統,特別是對含有半導體器件的設備或系統會產生嚴重的破壞作用。損壞效應歸納起來主要有:

                        1. 高壓擊穿:當器件接收電磁能量后可轉化為大電流,在高阻處也可轉化為高電壓,結果可引起接點、部件或回路間的電擊穿,導致器件損壞或瞬時失效。例如,脈寬為0.1微秒、電流幅值為1A的電流脈沖,可在1PF的電容接點上產生100KV電壓,該接點被擊穿后還會產生數百KHz的衰減正弦波振蕩,并輻射出電磁波。

                        2. 器件燒毀或受瞬變干擾:除高壓擊穿外,器件因瞬變電壓造成短路損壞的原因一般都歸結于功率過大而燒毀,或PN結的電壓過高而擊穿,無論是集成電路、存儲器還是晶體管、二極管、晶閘管等都是一樣的。大多數半導體器件的最低損壞的有效功率為1微秒、10瓦特或10uJ,一些敏感器件為1微秒、1瓦特或1uJ。一般硅晶體管的E極和B極之間的反向擊穿電壓為2~5V,而且它還隨溫度的升高而下降,干擾電壓很容易使其損壞。

                        關于半導體器件損壞或受瞬變干擾的過程還可能出現以下幾種情況:

                        a) 所有CMOS器件都用氧化膜絕緣或用它保護集成電路中的不同元器件,但氧化膜的厚度只有幾微米,一旦電壓超過氧化膜的絕緣強度便會將它擊穿,造成短路。

                        b) 當電流通過PN結時,由于電流的不均勻往往會燒毀鍍敷的金屬導體,造成開路。

                        c) 出現因瞬變電壓的能量尚不足以立即損壞器件,但會使其性能下降,影響功能,丟失數據,產生誤動作,使半導體器件進入不能自動復原的導通狀態(也稱為死機);而切斷電源重新開機后又恢復正常工作。

                        d) 器件存在潛伏性的損毀現象,即器件的反復經受瞬變電壓的沖擊,每次都使性能降低一些,累積起來后會在某一天使產品出現災難性的損壞。以整流二極管為例,在經受很高的瞬變電壓之后,二極管的反向漏電流會增加。每經受一次沖擊,反向漏電流會增加一些,表面看來設備仍能工作,性能沒有明顯變化,但發熱增加,到最后終會因偶然的一個瞬變電壓而導致二極管燒毀。這種潛伏性損毀在半導體器件中是屢見不鮮的,半導體器件在制造時產生的缺陷也會造成潛伏性損毀。對于無源器件,瞬變電壓也同樣會使其燒毀或性能降低,如降低耐壓值和額定工作電壓以及其他電氣性能。

                        3. 浪涌沖擊:對有金屬屏蔽的電子設備,即使殼體外的微波能量不能直接輻射到設備內部,但是在金屬屏蔽殼體上感應的脈沖大電流,像浪涌一樣在殼體上流動,殼體上的縫隙、孔洞、外露引線一旦將一部分浪涌電流引入殼內電路,就足以使內部的敏感器件損壞。

                        4. 影響電路正常工作傳遞:電磁干擾對低壓電子電路也有較大影響。對模擬電路的影響隨干擾強度的增大而增大,直接影響電路的工作性能和參數;對數字電路,電磁干擾容易導致信號電平的變化,從而影響數據鏈傳輸的準確性。

                        隨著國際電磁兼容法規的日益嚴格,開關電源適配器及其他的電子產品的電磁兼容的性能越來越受重視。

                        開關電源適配器、充電器、電源變壓器或電子設備。系統應具有抵抗一定電磁干擾的能力。即它應不會受到處于同一電磁環境中的其他電子設備或電子系統發射的干擾而產生不允許的工作性能下降的現象。

                        開關電源、適配器、充電器、變壓器或電子設備系統不產生超過規定限度的電磁干擾。

                        上面所定義的電磁環境概念是指“存在于給定場所的所有電磁現象的總和”,可見電磁環境是由空間、時間、頻譜三個要素組成的,所以要解決開關電源適配器的電磁兼容問題就離不開這三個因素。電磁兼容研究技術研究在有限的空間。時間和頻譜資源下,開關電源適配器和電子設備在電磁環境下能正常工作的一門科學。


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