Nhiễu và tương thích trường điện từ - TS. NguyễnViệt Sơn docx

Departement 3I Instrumentation and Idustrial Informatics C1 - 108 Hanoi University of Science and Technology 1 Dai Co Viet - Hanoi - Vietnam TS. NGUYỄN Việt Sơn BM Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp – Viện Điện Nhiễu và tương thích trường điện từ 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Tài liệu tham khảo 1. Dipak L. Sengupta; Valdis V. Liepa: Applied Electromagnetics and Electromagnetic Compatibility. Wiley (New York), 2006. 2. Morgan, D. A.: A Handbook for EMC Testing and Measurement Series. Peter Peregrinus (London), 1994. 3. Ott, H. W.: Noise Reduction Techniques in Electronics Systems, 2nd edition. Wiley (New York), 1988. 4. Paul, C. R.: Introduction to Electromagnetic Compatibility. Wiley (New York), 1992. 5. Sadiku M. N. O.: Elements of Electromagnetics, 2nd edition. Sauders/Harcourt Brace, 1994. 6. Richard L. O.: EMI Filter design, 2 nd edition, Eastern Hemisphere Distribution (United States of America), 2001. http://www.mica.edu.vn/perso/Nguyen-Viet-Son/EE4523/ 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Nội dung môn học  Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu và EMC  Nhiễu, các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC  Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên  Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu tuần hoàn  Phổ của một số dạng tín hiệu cơ bản  Tín hiệu không tuần hoàn và phổ của tín hiệu không tuần hoàn 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Nội dung môn học  Chương 3: Các mô hình đường truyền dẫn - Vấn đề bảo toàn tín hiệu  Mô hình - Phương trình cơ bản của đường dây truyền dẫn  Đường truyền trên mạch in  Ghép nối đường truyền - Vấn đề bảo toàn tín hiệu  Chương 4: Phần tử không lý tưởng  Đường truyền dẫn không lý tưởng  Các phần tử thụ động (passive element)  Vật liệu sắt từ  Các vi mạch số 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Nội dung môn học  Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường  Nhiễu truyền dẫn  Hiện tượng phát sóng điện từ xung quanh đường truyền  Hiện tượng xuyên âm  Các ảnh hưởng từ nguồn  Chương 6: Chống nhiễu điện từ trường  Màn chắn điện từ  Các giải pháp sử dụng nối đất  Các bộ lọc và hệ thống cách ly  Các yêu cầu thiết kế hệ thống để chống nhiễu điện từ trường 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu, các nguồn nhiễu điện từ cơ bản II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & tương thích điện từ I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Các thiết bị điện, thiết bị thu phát, đường truyền tin chịu sự tác động rất lớn các sóng điện từ.  Nguồn tạo ra các sóng điện từ:  Đèn, rơ-le, động cơ điện 1 chiều, đèn huỳnh quang …  Đường dây cao thế tạo ra điện từ trường ở tần số 50/60 Hz  Các thiết bị số (PC, PLC, micro controler, …)  …  Ví dụ: Bật đèn neon khi đang nghe radio, xe máy/oto chạy qua khi đang xem tivi CRT, để loa gần màn hình CRT 3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Yêu cầu thiết kế:  Thiết bị điện tương thích trường điện từ (ElectroMagnetic Compatibility – EMC) là hệ thống/thiết bị điện có khả năng hoạt động “tương thích” với những hệ thống/thiết bị điện khác và:  Không gây nhiễu cho môi trường  Không chịu ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường  Không gây ra nhiễu cho chính nó  Chịu ảnh hưởng ít nhiễu sự can thiệp không mong muốn của nhiễu điện từ từ các thiết bị khác  Giảm tối thiểu phát xạ nhiễu điện từ sang các thiết bị xung quanh 3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Mục đích thiết kế EMC:  Đảm bảo sự hoạt động ổn định các chức năng của thiết bị  Cho phép thiết bị hoạt động tốt trong các điều kiện khác nhau  EMC là yêu cầu bắt buộc thiết kế và tích hợp triển khai hệ thống số:  Nâng cao độ tin cậy của hệ thống  Tăng tốc độ hoạt động (clock speeds)  Tăng tốc độ truyền thông tin  Mở rộng thị trường cho các sản phẩm thương mại 3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Một hệ thống truyền dẫn bao gồm 3 phần:  Nguồn: Thiết bị tạo ra năng lượng, tín hiệu  Truyền dẫn: Môi trường truyền năng lượng, tín hiệu  Bộ thu: Thiết bị tiếp nhận năng lượng, tín hiệu từ nguồn phát ra. Nguồn (Bộ phát) Truyền dẫn (Đường truyền) Bộ thu (Nhận)  Nhiễu điện từ có thể xuất hiện trên cả 3 khối: Nguồn, truyền dẫn và bộ thu.  Việc đánh giá hệ thống EMC hay không dựa trên việc đánh giá hoạt động của bộ thu. [...]... về nhiễu & EMC I Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Có nhiều phương pháp chống nhiễu cho hệ thống:   Thiết kế đường truyền dẫn chống nhiễu tốt   Khử nhiễu từ nguồn phát Chống nhiễu cho bộ thu Tiêu chí lựa chọn phương pháp chống nhiễu   Đơn giản và dễ thực hiện  3I-HUST 2012 Hiệu quả chống nhiễu tốt Chi phí thực hiện thấp Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I Nhiễu và các nguồn nhiễu. .. các thiết bị điện có được vị trí và mở rộng được thị trường 3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & tương thích điện từ III Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC  Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế EMC  Chống nhiễu đối với các điều kiện làm việc đặc biệt của thiết bị:  Bộ thu phát AM/FM, radar hoạt động gần các đường dây truyền tải cao áp, nhiễu từ nguồn cung cấp: Sét, chập mạch,... của nước sở tại  Thỏa mãn các yêu cầu này không đồng nghĩa với việc thiết bị đó không gây nhiễu (chống nhiễu) với (từ) các thiết bị khác  3I-HUST 2012 Các yêu cầu này là bắt buộc đối với mỗi nhóm sản phẩm Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & tương thích điện từ III Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC  3I-HUST 2012 Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm  Các yêu cầu (chính sách) của các cơ... nguồn nhiễu điện từ cơ bản  EMC thường gồm 4 loại Radiated emissions Radiated susceptibility 3I-HUST 2012 Conducted emissions Conducted susceptibility Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản ESD (electrostatic discharge) EMP (electromagnetic pulse) Lightning 3I-HUST 2012 TEMPEST (secure communication and date processing) Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu &... m/s)  r r ɛr: hằng số điện môi của các chất điện môi μr: hệ số từ thẩm  3I-HUST 2012 Tổn hao trên đường truyền gồm 2 nguyên nhân:  Tổn hao trên điện dẫn  Tổn hao trên điện môi f  giá trị tổn hao trên đường  Điện trở của dây dẫn tăng tỉ lệ với truyền được tính theo từng giá trị tần số làm việc của tín hiệu Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC II.1 Tổn hao... trong thiết kế chống nhiễu và EMC  Ưu điểm của thiết kế EMC  Giảm thiết các chi phí bổ sung khi thiết kế thiết bị phù hợp với các yêu cầu về EMC  Đảm bảo kế hoạch phát triển dài hạn sản phẩm  Đảm bảo sự hoạt động ổn định của sản phẩm trong các điều kiện thực tế khác nhau 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên I Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu... Thỏa mãn điều kiện hòa hợp tải Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & tương thích điện từ III Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC  Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm  Các yêu cầu (chính sách) của các cơ quan nhà nước  Nhằm mục đích giảm sự tác động, gây nhiễu giữa các thiết bị, hệ thống  Một thiết bị, hệ thống điện sẽ có được thị trường nếu nó thỏa mãn các yêu cầu của nước sở tại  Thỏa... tuyến điện trên cả nước Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & tương thích điện từ III Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC  Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm  Các yêu cầu của các nhà sản xuất  Hướng đến từng sản phẩm cụ thể  Đảm bảo chất lượng, độ tin cậy, độ bền của sản phẩm  Thỏa mãn các yêu cầu của người tiêu dùng Các yêu cầu EMC là yếu tố quan trọng giúp cho các thiết bị điện có... 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Các tham số:   Dòng điện [A]  Cường độ điện trường E [V/m]  Cường độ từ trường H [A/m]   Điện áp [V] Công suất [W], mật độ công suất [W/m2] Giá trị biến thiên trong một khoảng rộng Đơn vị đo được biểu diễn bằng dB   Dễ đánh giá sự biến thiên của các tham số  3I-HUST 2012 Đồng nhất các thứ nguyên về cùng một thang biến...  20 log10   ; dBmA  20 log10  1 A  1mA      [W]   [W]  dB W  10 log10  ; dBmW  dBm  10 log10   1 W  1mW     3I-HUST 2012 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Cường độ điện trường E [V/m], từ trường H [A/m]  [V/m]   [V/m]  dB V / m  20 log10  ; dBmV / m  20 log10    1 V / m   1mV / m    [A/m]   [A/m]  dB A / . học công nghiệp – Viện Điện Nhiễu và tương thích trường điện từ 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Tài liệu tham khảo 1. Dipak. sắt từ  Các vi mạch số 3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ  Nội dung môn học  Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường  Nhiễu