Bài giảng Nhiễu và tương thích trường điện từ - TS. Nguyễn Việt Sơn

Chia sẻ: Tieppham Tieppham | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

203
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhiễu và tương thích trường điện từ do Tiến sĩ Nguyễn Việt Sơn biên soạn giới thiệu đến các bạn 6 chương bài học cơ bản, đề cập các nội dung chính như: Giới thiệu chung về nhiễu và EMC, phổ của tín hiệu biến thiên, các mô hình đường truyền dẫn - vấn đề bảo toàn tín hiệu, phần tử không lý tưởng, các dạng nhiễu điện từ trường, chống nhiễu điện từ trường. Cùng tham khảo để học tập hiệu quả hơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiễu và tương thích trường điện từ - TS. Nguyễn Việt Sơn

Nhiễu và tương thích trường điện từ TS. NGUYỄN Việt Sơn BM Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp – Viện Điện Departement 3I Instrumentation and Idustrial Informatics C1 - 108 Hanoi University of Science and Technology 1 Dai Co Viet - Hanoi - Vietnam
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, 2nd edition, Eastern Hemisphere Distribution (United States of America), 2001. 3I-HUST http://www.mica.edu.vn/perso/Nguyen-Viet-Son/EE4523/ 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:  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  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 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  Mở rộng thị trường cho các sản phẩm thương mại  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 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 Truyền dẫn Bộ thu (Bộ phát) (Đường truyền) (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 3I-HUST động của bộ thu. 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  Có nhiều phương pháp chống nhiễu cho hệ thống:  Khử nhiễu từ nguồn phát  Thiết kế đường truyền dẫn chống nhiễu tốt  Chống nhiễu cho bộ thu  Tiêu chí lựa chọn phương pháp chống nhiễu  Hiệu quả chống nhiễu tốt  Đơn giản và dễ thực hiện  Chi phí thực hiện thấp 3I-HUST 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản  EMC thường gồm 4 loại Radiated emissions Conducted emissions Radiated susceptibility Conducted susceptibility 3I-HUST 2012
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 TEMPEST (secure communication and date processing) 3I-HUST 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Các tham số:  Điện áp [V]  Dòng điện [A] Giá trị biến thiên  Cường độ điện trường E [V/m] trong một khoảng  Cường độ từ trường H [A/m] rộng  Công suất [W], mật độ công suất [W/m2]  Đơn vị đo được biểu diễn bằng dB  Đồng nhất các thứ nguyên về cùng một thang biến thiên  Dễ đánh giá sự biến thiên của các tham số  Thu hẹp dải biến thiên của các tham số 3I-HUST 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Xét mô hình truyền dẫn tín hiệu Vin2 2 Vout Pin  Pout  Rin RL  Hệ số truyền đạt công suất: 2 Pout Vout Rin  Pout  KP   2  in decibel  KP  10 log10  dB  3I-HUST Pin Vin RL  Pin  2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Hệ số truyền đạt tín hiệu: Vout dB  Vout  Hệ số truyền đạt áp: KV   KV  20 log10  dB   Vin  Vin  Iout dB  Iout  Hệ số truyền đạt dòng: K I   KI  20 log10  dB   Iin  in  I Ví dụ 1.1: Tính hệ số truyền đạt của hệ thống truyền đạt năng lượng và tín hiệu trong thang dB biết: P1 = 1mW, P2 = 20W, V1 = 10mV, V2 = 20μV, I1 = 2mA, I2 = 0,5A  20   20.106  K dB P  10 log10  3   43dB K  20 log10  dB V 3   54dB  10   10.10   0,5  KIdB  20 log10  3   48dB 3I-HUST 2012  2.10 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC  Giá trị tham số biểu diễn bằng dB cho biết giá trị của tham số đó so với giá trị đơn vị chuẩn  [V]   [V]  dB V  20 log10   ; dBmV  20 log10    1 V   1mV   [A]   [A]  dB A  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 / m  20 log10   ; dBmA / m  20 log10    1 A / m   1mA / m   Việc biểu diễn các giá trị trong thang dB cho phép tính toán một cách đơn giản quan hệ công suất, tín hiệu giữa đầu vào, đầu ra của các khâu truyền đạt dB Pout  KPdB  PindB ; Vout dB  KVdB  VindB dB Iout  KIdB  IindB 3I-HUST 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền  Xét một đường dây dài đều làm việc ở chế độ xác lập điều hòa  Phương trình mô tả sóng điện áp và dòng điện trên đường dây có dạng: . .  .  V( z)  V e z e  j  z  V e z e j z ZC: tổng trở sóng của đường dây .  .  α: hệ số tắt [Np/m] . V  z  j  z V  z j  z I (z)  e e  e e β: hệ số pha [rad/m] ZC ZC 3I-HUST 2012
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền .  .  . .  .  .  z  j  z  z j z V  z  j  z V  z j  z V( z )  V e e V e e ; I (z )  e e  e e ZC ZC  v(z, t )  V e t cos(t   z    )  Ve t cos(t   z    ) V   t V t  i( z, t )  e cos(t   z     ZC )   e cos(t   z      ZC ) ZC ZC . .  V b (z) V 2 z j2 z Z L  ZC n( z)   e e  nz  L  . .  ZL  ZC V f ( z) V  Nếu ZL = ZC (hòa hợp tải), không có sóng phản xạ trên dây . V( z ) Z L  ZC Zin ( z)  .   Zin ( z )  ZC 3I-HUST I ( z) 2012