電光調Q干擾消除方法分析
高壓窄脈衝干擾消除方法分析
電光調Q是一種高壓窄脈衝，具有高電壓、大電流、寬頻帶範圍強干擾的特性，電子設備在如此干擾的環境中，往往出現死機、誤動作、花屏、甚至燒損等故障，這類故障的形成原因複雜，使用傳統的處理故障手段力所不及。
一 窄脈衝頻帶寬度分析
LH-T100模組具有高壓脈衝速度爲5~10nS的特定，高壓恢復時間約10uS，輸出退壓波形如圖1所示；
圖1
參考文獻：“基於 MOS開關的高頻高壓脈衝源中電磁相容問題研究”一文中，分析了一個脈衝源的輸出可以視爲一個矩形週期信號, 脈寬110nS , 重複週期80kHz, 波形如圖2所示。

經過分析可知, 脈衝信號的主帶寬爲9.1MHz。比一般的低頻率脈衝信號的主帶寬要高, 同時由於脈衝信號幅值爲4kV，帶外頻率的干擾也不能忽視, 這樣干擾信號的頻譜分佈範圍 寬。在低頻段其產生的干擾以近場干擾爲主, 高頻段以輻射干擾爲主, 需要在電磁相容措施中區別考慮。
作者使用3DB帶寬及RMS頻率含義，當技術指示從模擬領域轉換到數位領域的時候，通常需要將頻率響應轉換成上升時間。例如，示波器製造商通常會給每個垂直放大器標出一個 工作帶寬，也爲每個探頭號標出相應的 帶寬。但在有些時候，某些製造商可能採用的是一個3DB帶寬或一個RMS帶寬。無論哪種情況，帶寬和上升時間之間的轉換都將取決於示波器頻率響應曲線的精確波形。通常我們並不需要計算出一個精確的上升時間，針對本書的使用目的，這裏建立了一個便於使用的近似關係式，從而可以忽略有關頻率響應精確波形的複雜細節。在下面的變換中，我們將頻率響應轉換爲10~90%上升時間。無論我們規定上升時間是採用10~90%形式，還是採用脈衝中心低斜率的倒數，或是標準偏差方法的形式。相對於高度和定位數位電路問題時所需的精確度，其結果幾乎沒有差別。
F_3db=K/T

F=脈衝響應下降3DB時的頻率值



電磁干擾傳播路徑分爲輻射干擾和傳導干擾, 輻射干擾通過空間傳播, 傳導干擾通過電路傳播。經過分析可知, 脈衝源中的干擾同樣按照傳播路徑不同可以分爲以下幾種:
l 脈衝輸出及開關電路產生的輻射於擾通過空間傳播, 將影響5V及驅動電路的PCB 線路板及信號線。
2 MOS開關模組產生的傳導干擾將沿線影響5V直流源和觸發信號的驅動電路。在電磁相容設計中需針對不同的干擾傳播路徑採取相應的抑制措施。
三 脈衝干擾消除措施
3.1 電磁
分爲主動 和被動 。主動 是將干擾源限制在一定空間內。被動 是對敏感設備的保護,將干擾隔離在外。按照 的場的類型可以分爲電 、磁 和電磁 。其中電 主要針對近場包括對靜電和低頻電場的 ; 磁 是對近場包括橫流磁場和低頻磁場的 ; 電磁 是對輻射場的 。要實現對場的 必須選擇好 材料。電 和電磁 的材料一般是良性導體, 磁 則主要依賴高導磁材料所具有的低磁阻使得 體內部(外部) 的磁場大大減弱。以往的 設計多採用銅、鋁材料, 但是它們的磁導率低 ,對於磁 的效果幾乎爲零。
傳統用於 盒設計的銅、鋁材料其相對磁導率都比較低而被捨棄, 終確定選取鐵材料做脈衝源的 盒。
3.2 濾波電路設計
共模干擾實質是干擾電流在電纜中的所有導線上的幅度、相位相同, 其電流是在電纜與大地之間形成的迴路中流動。差模干擾, 是指干擾電流在信號線與信號地線之間流動的干擾。在信號電纜中, 差模電流主要是電路的工作電流。共模扼流圈是將信號線及其回線繞在同一磁芯上。
脈衝信號的主頻帶帶寬爲500MHz，干擾信號的頻譜則 爲寬廣, 因此工作頻率成爲選擇鐵磁材料的關鍵因素。經過對比發現金屬性材料的工作頻率 僅爲500 kHz,磁性粉材料也僅爲1MHz, 對 頻率的干擾信號抑制作用不強。以往選用的錳鋅鐵氧體材料同樣存在這樣問題。只有鎳鋅鐵氧體的工作頻率在百兆赫, 終可以確定鎳鋅鐵氧體爲繞制共模電感的材料。
四 干擾消除模組
根據以上分析，這裏採用措施如圖5.兩級共模濾波加6kV隔離電源模組隔離的措施進行干擾消除，徹底消除圖4所示的干擾路徑。一級共模濾波採用日本TDK公司生產的共模線圈，具有較寬的頻帶抑制功能，6kV隔離模組採用國產 高低溫隔離模組，具有短路保護，過熱保護等特點，穩定可靠，二級濾波採用鎳鋅鐵氧體瓷材料，消除100MHz以上的射頻干擾，三種解決措施，同時作用，將傳統的高壓窄脈衝消除到未加措施的1~5%水準。