脉冲干扰抗扰度及测试技术
电源产品电快速瞬变脉冲群抗扰度实验(标准)

电源产品电快速瞬变脉冲群抗扰度实验(1).测试目的:确保电源产品的EMC设计达到预先设计的要求。
(2).测试条件:按IEC61000-4-4(GB/T17626.4)进行检验。
电路中,机械开关对电感性负载的切换,通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。
这类干扰的特点是:脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。
实践中,因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少,但使设备产生误动作的情况经常可见,除非有合适的对策,否则较难通过a.受试样品须进行初始检测。
b. 电快速瞬变原理和要求如下:图1快速瞬变脉冲群发生器注:U—高压电源Rs—波形形成电阻Rc—充电电阻Rm—阻抗匹配电阻Cc—贮能电容Cd—隔直电容图2:接50Ω负载时单个脉冲的图脉冲重复周期(取决于试验电压等级)脉冲群脉冲群持续时间15mS脉冲群周期300mS图3:电快速瞬变脉冲群概略图对电快速瞬变脉冲群的基本要求是:脉冲的上升时间(指10%~90%):5ns±30%;脉冲持续时间(上升沿的50%至下降沿的50%):50ns±30%;脉冲重复频率:5kHz或2.5kHz;脉冲群的持续时间:15ms;脉冲群的重复周期:300ms;发生器的开路输出电压(峰值):(0.25~4)kV;发生器的动态输出阻抗:50Ω±20%;输出脉冲的极性:正/负;与电源的关系:异步。
a.对电源线的试验(包括交流和直流),通过耦合与去耦网络,用共模方式,在每个电源端子与最近的保护接地点之间,或与参考接地板之间加试验电压。
b.对于设备的保护接地端子,试验电压加在端子与参考接地之间。
试验每次至少要进行1min,而且正/负极性都属必须。
(4). 最后检测:a.在室温下,对样品进行电快速瞬变脉冲群测试。
电快速瞬变脉冲群试验等级一般选:——等级1;0.5KV:(电压跌落)设备在测试后,应正常工作,输出电压应即符合正常工作范围内。
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试作业指导书

果超过0.5m ,应把电源线折叠在一起,然后放置在距参考接地板上方 0.1m 处。
1. 目的:评价产品在电快速瞬变脉冲群干扰下的抗干扰能力。
(电路中,机械开关对电感性负载的切换,通常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。
这类 干扰的特点是:脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较 低。
)2. 范围:适用于电源线有接入供电网络的电子电气产品。
3. 定义:暂无4. 职责: 4.1测试员负责雷击浪涌测试的产品接线、过程测试及异常反馈; 4.2审核人员负责试验记录结果或试验过程状态的确认及巡查。
5. 内容:图1.单相供电设备接线图式试验”为例进行配置。
“在设备最终安装条件下对另,我司主要以产品电源线上的抗干扰试验为主,因此重点讲述“电源线抗干扰”试验配置。
一15.2.1台式设备电源线抗干扰试验配置受试设备按生产厂的安装要求与接地系统相连接,不允许有额外的接地,受试设备的的电源线长度如修订日期:页 码:2/16控5.1 试验接线:1)将受试设备的供电网络接入仪器后面板的“ 2) 5.2 试验配置:EUT 电源输入端”,将受试设备的电源端接、地线(PE 线)一一对应。
(标准配置)接线须短而粗,长宽比小于F1科1持按照GB/T17626.4,IEC61000-4-4最新标准的相关要求进行配置。
本配置主要以“在MAI./'■1LJ“EUT 电源输出端”,注意相线(L 线 N线板相连, 将仪器前面板上的接地端子(SG *注意:请尽量使用 50cm 的“带护套 ECT■验室进行的型修订日期:页码:3/16控长度:0. 5m1趙缘支座被试设备群脉冲发竺器按地参考平面图2.台式设备电源线抗干扰试验配置图①长度;0, 5m1屣缘支座被试设备群脉冲发生器接地参考平面图3.台式设备电源线抗干扰试验配置图②\ '蕾考孃地板怪拔堤0.5也乂下'忒刮桌1趙錄支座被试设备长度:0. 5m 5.2.2地面设备信号线抗干扰性试验配置土接线要求与台式设备相同)电源群泳冲注人POUT电:爆15.2测试机台:群脉沖发梓器标准接地板杭州远方EMS61000-4B 智能型群脉冲发生器(ELECTRICAL INTELLIGENT TRANSIENT GENERATOR)5.3.8.2 测试时间小干重复时间修订日期:页 码:4/16控5.3操作步骤: 5.3.1按试验接线图连接好试验接线; 5.3.2打开仪器前面板的电源开关,面板上出现初始化信息后,进入待机状态; 5.3.3设置试验参数(方法别纸参考 附录2:群脉冲试验参数设置) 5.3.4开始测试 按“START ” 键,仪器先调整试验电压至设定值,然后开始测试。
电力系统中常见瞬态脉冲干扰及抑制方法

、
主 要 的 瞬 态 脉 冲干 扰 的产 生
及特点
1 .电快速瞬变脉冲群干扰 电快速瞬变脉冲群干扰是 由了电路中 断开感性负载时产生的。它的特点是干扰 信号不是单个脉冲 , 而是一连 串的脉 冲群 。 方面 由于脉 冲群 可以在电路 的输入端产 生积 累效应 ,使干扰电平的幅度最终 可能 超过 电路的噪声容限。 另一方面脉冲群的 周期较短 , 每个脉冲波的间隔时 间较短 , 当 第一个脉 冲波还未 消失时 ,第二个脉 冲波 紧跟而来 。 于电路 中的输 入电容来说 , 对 在 还未完成放 电时又开始充 电,因此容 易达 到较高的电压 ,这样对 电路 的正常工作影 响甚大。 电快速瞬 变脉 冲群干扰源的 电压的大
一
小取决干 负载 电路的 电感 ,负载断开速度
和介质的耐受能力。 这类干扰 电压的特征是 :幅值高 、频 率高 。 当触点断开时, 电感电路 中的电流企 图继续通过 , 在触点之 间产生高压 , 引起 并 电弧的重燃 ,这样就会产生一连串的电压 脉冲叠加到电子设备连接的电源上 。 电快速瞬变脉冲群干扰电压主要是 共 模 电压。它是通过电容耦合间接传输至其
二、瞬变脉冲干扰的抑 制方法
f 1 .电快速瞬变脉冲群干扰 ( 电快速瞬变脉冲群抗扰 度试验过程 1 ) 中所存在的问题 : 电快速瞬变脉冲群抗扰 度试验是将电
电力系统 中大部分二次设备都集 中在 变 电站 , 而且随 着电网的扩大 、 电压等级的 提高 ,使得二次设备所处的 电磁环境更加 恶劣 。特别是 系统中的瞬态干扰 可能 会导 致保护设备误动 、 监控设备运行不正 常、 数 据丢失甚至设备损坏等 ,给 电力系统运行 造 成 很 大 的损 失 。 产生 瞬态 脉 冲干 扰 的原 因有:雷电放电、 静电放电、电力系统 的开 关动作过程等 。我们在 实验 室中模拟 的常 见的瞬态脉冲干扰有 电快速瞬变脉冲群干 扰、静 电放 电干扰 、浪 涌 ( 冲击 )干扰及 1 MHz(0 k )脉冲群干扰等 。 10 Hz
脉冲干扰

接触放电 电压等级 1 2 3 4 X 空气放电 电压等级 1 2 3 4 X 电压 kV 2 4 8 15 X 电压 kV 2 4 6 8 X
安装条件 抗静电材料 有 有 无 无 X 安装条件 抗静电材料 有 有 无 无 X 合成材料 无 无 有 有 X 合成材料 无 无 有 有 X
环境条件 相对湿度%RH 35 10 50 10 X 环境条件 相对湿度%RH 35 10 50 10 X
2.电快速瞬变脉冲群( Electrical Fast Transient/burst
EFT)
电快速瞬变脉冲群是由电感性负载(如继电器、接触器等)在断开时,由于开关触点间 隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关, 则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。 这种暂态骚扰能量较小, 一般不会引起设备 的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。一般认为 电快速瞬变脉冲群之所以会造成设备的误动作是因为脉冲群对线路中半导体结电容充电, 当 结电容上的能量累积到一定程度,便会引起线路乃至设备的误动作。 (1)EFT 对设备影响的原因 � 通过电源线直接传导进设备的电源, 导致电路的电源线上有过大的噪声电压。 当单独对 火线或零线注入时, 尽管是采取的对地的共模方式注入, 但在火线和零线之间存在着差
�
试验目的:试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟: (1 )操作人员或物体在接 触设备时的放电。 (2 )人或物体对邻近物体的放电。
�
试验方法:该标准规定的试验方法有两种:接触放电法和空气放电法。接触放电法:试验 发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。
� 试验等级及其选择: (X 为开放等级) 实验等级 1 2 3 4 X 开路实验电压(±10% )kV 0.5 1 2.0 4 特定
快速脉冲群测试原理及分析

快速脉冲群测试原理及对策快速瞬变脉冲群干扰机理1.实验的目的电快速瞬变脉冲群EFT试验的目的是验证电子设备机械开关对电感性负载切换、继电器触点弹跳、高压开关切换等引起的瞬时扰动的抗干扰能力。
这种试验方法是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。
容易出现问题的场合有电力设备或监控电网的设备、使用在工业自动化上面的设备、医疗监护等检测微弱信号设备。
2.干扰的特点EFT的特点是上升时间快,持续时间短,能量低,但具有较高的重复频率。
EFT一般不会引起设备的损坏,但由于其干扰频谱分布较宽,会对设备正常工作产生影响。
其干扰机理为EFT对线路中半导体结电容单向连续充电累积,引起电路乃至设备的误动作。
1)电快速瞬变脉冲群测试及相关要求不同的电子、电气产品标准对EFT抗扰度试验的要求是不同的,但这些标准关于EFT抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.4这一电磁兼容基础标准,并按其中的试验方法进行试验。
下面就简要介绍一下该标准的内容。
2)信号发生器和试验波形a)信号发生器其中,U为高压直流电源,Rc为充电电阻,Cc为储能电容,Rs为内部的放电电阻,Rm为阻抗匹配电阻,Cd为隔直电容,R0为外部的负载电阻,Cc的大小决定了单个脉冲的能量,Cc和Rs的配合决定了脉冲波的形状(特别是脉冲的持续时间),Rm决定了脉冲群发生器的输出阻抗(标准规定是50Ω),Cd则隔离了脉冲群发生器输出波形中的直流成分,免除了负载对脉冲群发生器工作的影响。
b)实验波形试验发生器性能的主要指标有三个:单个脉冲波形、脉冲的重复频率和输出电压峰值。
GB/T17626.4要求试验发生器输出波形应如图1,2所示。
EFT是由间隔为300ms的连续脉冲串构成,每一个脉冲串持续15ms,脉冲波形组成,单个脉冲的上升沿5ns,持续时间50ns,重复频率5kHz和100kHz。
为了保证5kHz和100kHz注入的能量具有等效性,当用100kHz的重复频率代替5kHz时,EFT的持续时间从15ms缩减到0.75ms。
脉冲群抗扰度测试方法

脉冲群抗扰度测试方法引言:脉冲群抗扰度测试是一种用于评估系统或设备在面对干扰时的性能的方法。
通过模拟多种干扰信号对系统的影响,可以评估系统在复杂环境下的抗扰性能。
本文将介绍脉冲群抗扰度测试的原理、步骤和应用,并探讨其在实际工程中的意义。
一、脉冲群抗扰度测试原理脉冲群抗扰度测试是基于脉冲信号的特性进行的。
脉冲信号具有宽带性和高峰值功率的特点,可以模拟各种干扰信号对系统的影响。
在测试中,通过发送一系列特定频率和幅度的脉冲信号,观察系统在不同干扰条件下的表现,从而评估系统的抗扰性能。
二、脉冲群抗扰度测试步骤1. 确定测试目标:首先需要明确测试的目标,即要评估的系统或设备。
根据具体需求,选择适当的脉冲信号参数,如频率范围、幅度范围等。
2. 设计测试方案:根据测试目标,设计测试方案。
确定脉冲信号的参数设置,如脉冲宽度、重复频率等。
同时,还需要确定干扰信号的类型和强度,以及测试过程中的其他参数。
3. 进行测试:按照设计的方案,进行脉冲群抗扰度测试。
通过发送脉冲信号和干扰信号,观察系统的响应和性能表现。
可以记录系统的输出信号波形、幅度、相位等参数,并根据测试结果评估系统的抗扰性能。
4. 分析测试结果:根据测试数据,对系统的抗扰性能进行分析。
可以比较不同测试条件下系统的响应差异,评估系统在不同干扰条件下的性能表现。
同时,还可以根据测试结果提出改进建议,优化系统的抗扰性能。
5. 编写测试报告:根据测试结果,编写测试报告。
报告中应包括测试目标、测试方案、测试过程、测试结果和分析等内容。
报告应准确、清晰地描述测试结果,为后续工作提供参考。
三、脉冲群抗扰度测试应用脉冲群抗扰度测试在许多领域都有广泛应用。
以下是一些典型的应用场景:1. 通信系统:在无线通信系统中,脉冲群抗扰度测试可以评估系统在多径传播、多用户干扰等复杂环境下的性能。
通过测试,可以优化系统的通信质量和抗干扰能力。
2. 汽车电子:在汽车电子系统中,脉冲群抗扰度测试可以评估汽车电子设备在行驶过程中对来自引擎、点火系统等的干扰的抵抗能力。
脉冲群测试标准
脉冲群测试标准一、测试范围本测试标准适用于对各类电子、电气产品的脉冲群抗扰度进行测试,以确保产品在受到脉冲群干扰时能够正常工作,不受影响。
二、测试条件1.测试场地:测试场地应宽敞、明亮、整洁,具备电源、测试设备和测试对象所需的合适连接端口。
2.测试温度:测试温度应保持在20℃±5℃范围内。
3.测试湿度:测试湿度应保持在50%±10%范围内。
4.电源条件:为测试设备提供稳定的直流电源,电压波动不应超过±2%。
三、测试设备1.脉冲发生器:用于产生脉冲信号。
2.示波器:用于观察和分析脉冲信号。
3.电压表:用于测量脉冲信号的电压。
4.电流表:用于测量脉冲信号的电流。
5.耦合/去耦网络:用于将脉冲信号耦合到测试对象,并将测试对象的响应信号耦合到示波器。
6.测试线缆:用于连接测试设备和测试对象。
7.测试软件:用于设置和控制测试过程。
四、测试方法1.将测试对象放置在测试台上,连接所有必要的测试设备和测试线缆。
2.根据测试对象的要求,设置合适的测试参数,如脉冲信号类型、幅度、频率等。
3.启动脉冲发生器,产生脉冲信号,通过耦合/去耦网络将信号耦合到测试对象。
4.使用示波器观察和分析脉冲信号的波形和幅度。
5.使用电压表和电流表测量脉冲信号的电压和电流。
6.记录测试数据,包括波形图、电压和电流测量值等。
7.在规定的时间内,对测试对象进行多次测试,以获得稳定的测试结果。
五、测试步骤1.在开始测试前,仔细检查所有设备和线缆的连接是否良好,确保测试安全进行。
2.根据测试对象的要求,设置合适的测试参数。
3.启动脉冲发生器,开始产生脉冲信号。
4.使用示波器观察和分析脉冲信号的波形和幅度,确认信号是否正常。
5.使用电压表和电流表测量脉冲信号的电压和电流,记录测量值。
6.在规定的时间内进行多次重复测试,以获得稳定的测试结果。
7.分析测试数据,评估测试对象的脉冲群抗扰度性能。
8.根据评估结果,对测试对象进行必要的改进或采取其他措施。
电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT)测试
电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT)测试测试电快速瞬变脉冲群抗扰度1. 概述本标准主要介绍国家标准GB/T17626.4:1998《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》的试验方法,对应国际标准IEC61000-4-4:1995《电磁兼容第4部分:试验和测量技术第4分部分:电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》。
本标准为基础标准,规定了电气和电子设备对振荡波抗扰度试验的试验等级和测量方法。
2.电快速瞬变脉冲群EFT测试标准类型分析电快速瞬变脉冲群抗扰度试验主要模拟切换瞬态过程,如切断感性负载、继电器触点弹跳等瞬变骚扰产生的干扰类型。
其主要特点是:上升时间短,高频含量丰富,可以达到三、四百兆左右;重复率高,能量低。
3. 电快速瞬变脉冲群EFT测试标准内容要领3.1 信号发生器3.1.1 发生器电路3.1.2 典型干扰波形3.2 耦合网络耦合/去耦网络耦合电容:33nF。
电容耦合夹典型耦合电容值:50pF~200pF;圆电缆可用直径:4mm~40mm。
3.3 电快速瞬变脉冲群测试配置及方法3.3.1 型式试验•布置• 耦合网络的选择1)电源端口:通过耦合/去耦网络直接施加。
如果线路上的电流大于耦合/去耦网络的电流容量,可通过一个33nF的耦合电容把试验电压施加到受试设备上。
2)I/O端口和通信端口:通过电容耦合夹把试验电压施加到受试设备上。
3)机柜的接地线:通过耦合/去耦网络直接施加。
•电快速瞬变脉冲群测试等级1)电压值;2)持续时间:不小于1min。
3.3.2 安装后试验I/O端口和通信端口:如果因为电缆敷设中机械方面的问题(尺寸、电缆布线面)而不能使用电容耦合夹时,可代之以金属带或导电箔来包覆被试的线路,这种带有箔或带的耦合装置的电容应该与标准耦合夹的电容相等。
其他情况下,用分立的100pF电容来代替耦合夹、金属箔或带的分布电容以把电快速瞬变脉冲群发生器的电压耦合到线路端子上可能是有用的。
3.4 试验判定A、在技术要求限值内性能正常。
自动化设备技术规范的抗干扰能力测试
自动化设备技术规范的抗干扰能力测试在当今高度自动化的工业生产环境中,自动化设备的稳定运行至关重要。
而抗干扰能力则是衡量自动化设备性能的关键指标之一。
为了确保自动化设备在复杂的电磁环境中能够可靠工作,对其进行严格的抗干扰能力测试是必不可少的环节。
一、抗干扰能力测试的重要性随着电子技术的飞速发展,自动化设备所面临的电磁环境日益复杂。
各种电气设备、通信系统以及自然现象产生的电磁干扰,可能会对自动化设备的正常运行造成严重影响。
例如,干扰可能导致设备的控制信号失真、数据传输错误、甚至引发设备故障或误动作,从而给生产带来巨大的损失。
因此,通过抗干扰能力测试,提前发现并解决设备在抗干扰方面存在的问题,可以有效提高设备的可靠性和稳定性,保障生产的顺利进行。
二、常见的干扰类型1、电源干扰电源中的噪声、电压波动、谐波等都可能对自动化设备造成干扰。
例如,电源线上的尖峰脉冲可能会损坏设备的电子元件,而电压的大幅波动则可能导致设备重启或工作异常。
2、电磁辐射干扰来自其他电子设备的电磁辐射,如无线电发射机、电焊机、变频器等,可能会通过空间耦合到自动化设备的敏感电路中,影响其正常工作。
3、静电放电干扰在干燥的环境中,人体或物体上积累的静电可能会在接触设备时瞬间释放,产生强大的静电放电脉冲,对设备的电子元件造成损伤。
4、接地干扰不正确的接地方式可能会导致地电位差,从而在设备之间产生干扰电流,影响设备的性能。
三、抗干扰能力测试的方法1、静电放电抗扰度测试使用静电放电发生器,对设备的金属外壳、按键、接口等部位进行静电放电测试,模拟人体静电放电对设备的影响。
测试等级通常根据设备的使用环境和防护要求确定。
2、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试通过脉冲群发生器,在电源线上施加快速瞬变的脉冲群,以检验设备在电源干扰下的抗扰能力。
3、浪涌抗扰度测试模拟雷电或电网中的浪涌现象,对设备的电源和通信线路施加高能量的浪涌脉冲,观察设备是否能够正常工作。
4、射频电磁场辐射抗扰度测试将设备置于射频电磁场中,检测设备在不同频率和场强下的抗干扰性能。
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验IEC61000-4-4 GB T17626.4标准分析及重点总结
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验IEC61000-4-4GB/T17626.4标准分析及重点总结1.1电快速瞬变脉冲群的起因电路中,诸如来自切换瞬态过程(切断感性负载、继电器触点弹掉等),通常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。
试验的要点是瞬变的高幅值、短上升时间、高重复率和低能量。
1.2电快速瞬变脉冲群抗扰度试验目的为评估电气和电子设备的供电电源端口、信号、控制和接地端口在受到电快速瞬变(脉冲群)干扰时的性能确定一个共同的能再现的评定依据。
1.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级1.4试验配置:接地参考平面应为一块最小厚度为0.25mm的金属板(铜或铝),也可以使用其他的金属材料,但它们的最小厚度应为0.65mm。
接地参考平面最小尺寸为1m ×1m,实际尺寸与受试品的大小有关,参考接地板的外围至少比被试品每边的几何投影尺寸大出0.1m。
注:参考接地板必须与保护接地相连。
在使用耦合夹时,除耦合夹下方的接地参考平面外,耦合板和所有其他导电性结构之间的最小距离0.5m。
除非其他产品标准或者产品类标准另有规定,耦合装置和受试设备之间的信号线和电源线的长度应为0.5m±0.05m。
受试品应放置在接地参考平面上,并用厚度为0.1m±0.01的绝缘支座与之隔开,若被试设备为台式设备,则应位于接地平面上方0.8m±0.08m处。
受试品和所有其它导电性结构(例如屏蔽室的墙壁)之间的最小距离大于0.5m。
如果制造商提供的与设备不可拆卸的电源电缆长度超过0.5m±0.05m,那么电缆超出长度的部分应折叠,以避免形成一个扁平的环形,并放置于接地参考平面上方0.1m处。
1.5实验室的气候条件应该在EUT和试验仪器各自的制造商规定的设备正常工作范围内,如果相对湿度很高,以至于在EUT和试验仪器上产生凝雾,则不应进行试验。
1.6电快速瞬变群脉冲抗扰度实验结果:a)在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常b)功能或性能暂时丧失或降低,但在骚扰停止后能自行恢复,不需要操作者干预;c)功能或性能暂时丧失或降低,但需操作人员干预才能恢复;d)因设备硬件或软件损坏,或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
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脉冲干扰抗扰度及测试技术摘要:电气或电子电路和系统中所遇到的多种电磁干扰并不是连续波干扰,而是脉冲或瞬态形式的干扰。
传统的连续波测试并不能在较短的时间间隙内聚集足够的能量以有效地模拟脉冲或瞬态干扰。
因此,应该使用脉冲干扰的电磁抗扰度测试方法。
分别介绍了ESD、EFT、Surge原理和测试方法及注意事项。
关键字:电磁干扰静电放电电快速瞬变脉冲浪涌Abstract:Electrical or electronic circuits and systems encountered in a variety of electromagnetic interference is not continuous waves interference, but the pulse or transient forms of interference. The traditional continuous wave test can not gather enough energy in order to effectively simulate the pulse or transient interference in a short period of time. Therefore, we should use the pulsed electromagnetic interference immunity test methods. Introduced the ESD, EFT, Surge principles and testing methods and precautions.Keywords: EMI ESD EFT/burst Surge电磁骚扰是指可能引起一个器件、一台设备或一个系统性能下降的任何一种电磁现象。
电磁骚扰可以是自然界的电磁噪声、无用信号或在媒质中传播时自身发生的改变。
电磁干扰(EMI)是电磁骚扰造成的器件、设备或系统的性能下降现象,从它的源到达接收机的主要机制是传导和辐射,如图1所示。
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络,在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
图1 电磁干扰耦合机制1静电放电静电放电(ESD)即累积的静电电荷放电,是一种自然现象,这种放电产生电磁干扰。
当两种不同介电常数的材料互相摩擦时、加热或与带电物体接触将产生静电。
静电放电是把累积的电荷泄放给具有较低对地电阻的另一个物体,这种电磁干扰对它触及的设备和个人产生的效应有多种,从听觉中或设备中的噪声与骚扰到令人不适的电击。
静电放电典型特性如图2所示。
图2 静电放电脉冲典型特性图3 台式设备的ESD试验台平时我们一般不太在意ESD对器件或设备将造成什么影响,其实当涉及不导电的合成材料(如合成地毯、PVC鞋底等)且相对湿度(20%~30%)环境中时,静电电压可能高达20Kv~25Kv,极端环境下电压上限可达30Kv~40Kv,在此电压等级下MOS器件极易受损坏,称为直接放电(如图4所示);同时ESD 能够产生电场和磁场并辐射出去,实际上,即使电子设备或电路不直接受到静电放电的作用,其也有可能受到静电放电的干扰(如图5所示)。
ESD放电枪接收设备图4 直接静电放电受扰设备ESD产生的辐射场ESD放电枪接收设备图5 间接静电放电1.1静电放电发生器静电放电发生器的功能就是产生和释放(对受试设备)所需强度和脉冲波形的电压/电流,脉冲以实现静电放电测试。
原理图如图6所示,R0的作用是对充电电流进行限制,包括电源内阻,R0的外加值在477KΩ~1MΩ之间;储能电容Ch代表了人体的电容,典型值为150pF,Rh为放点电阻,典型值为330Ω;它代表了人体和受试设备之间的电阻。
图6静电放电发生器简化原理图1.2静电放电测试1.2.1空气放电测试。
充电电极与受试设备距离很近,放电时在受试设备和充电电极之间产生电火花。
空气放电法的测试结果非常接近真实情况,因为对于典型的实际情况,带电的人体或家具产生的静电放电都是逐渐地接近接受设备的,在接近的过程中完成放电过程。
实际上,诸如湿度、气压、靠近速度等可能会影响实际测量结果,所以空气放电法是很难复现的。
因此,为了得到合理的测量结果,可能有必要进行上百次测试。
1.2.2接触放电测试。
电极与接受设备一直处于接触状态,通过对静电发生器电路中的开关进行操作以产生静电放电。
接触放电测试通常能够为测试和评估提供可重复的放电波形,脉冲与脉冲之间的变化最小。
然而,这种方法并不能完全重现现实中的静电放电。
试验台如图3所示。
对于接触放电而言,气候参数并不会对测试结果产生严重的影响。
为了尽量减小环境参数因素的影响和确保测试的可重复性,空气放电测试环境条件如下:环境温度为15℃~35℃,相对湿度为30%~60%,气压为68Kpa~106Kpa。
2电快速瞬变脉冲群电快速瞬变脉冲群(EFT/Burst)由一系列重复出现的脉冲或瞬态构成,脉冲或瞬态的持续时间相对较短。
典型的EFT波形如图6所示。
每个脉冲群都包含了几个脉冲,每个脉冲的强度都高达几千伏,上升时间大约为5ns,持续时间通常为50ns。
图7 脉冲群Burst波形图8 EFT的累积效应当电感、电容断开时就会产生EFT类干扰,诸如继电器线圈、定时器、电动机、气体放电灯或电流接触器的感性负载与线路接触或断开时,可能会在开关的机械接触部分产生连续电弧,从而产生EFT 。
EFT 的特点:脉冲序列对设备的正常工作构成干扰或使一个电路发生故障,即便单个脉冲强度不足以影响到设备的性能,但是存在累积效应。
每个脉冲都会对输入电容(包括寄生电容)充电,而如果此电容没有足够时间完全释放其所带的电荷,电压就会缓慢累积,直到达到一个能够使电路发生故障的门限电平(如图7所示)。
电快速瞬变脉冲通常通过电力线、信号线或控制电缆以传导电磁干扰的形式进入到接收设备,其典型脉冲重复率在10KHz~1MHz 之间。
2.1电快速瞬变脉冲群发生器图9 电快速瞬变脉冲群发生器的简化原理图电快速瞬变脉冲群发生器的作用是产生所需的电快速瞬变脉冲测试波形,包括所需的电压、持续时间等要求,实际应用时的要求不尽相同,原理图如图9所示。
EFT 脉冲波形的近似解析表达式:12()(1)t t t t p V t AV e e --=-其中A 为常数,p V 为开路电压的最高峰值,1t =3.5ns ,2t =55.6ns 。
2.2 EFT 抗扰度测试EFT 的特征(脉冲持续时间、脉冲群间隔、脉冲间隔、脉冲强度和脉冲持续时间)差别可以很大,所以,在对接收设备进行抗扰度测试时,不能只针对一组数据,实际上通常假设一种最坏情况,然后检验设备对此EFT 的抗扰度。
EFT 抗扰度测试通常在电磁环境受控(屏蔽室)的实验室内进行,确保电磁环境本身不会对测试结果产生影响。
气候条件一般不会对EFT 测试产生影响,然而为了测试的可重复性,环境温度一般为15℃~35℃,相对湿度为45%~75%,气压为68Kpa~106Kpa ;测试强度要与受试设备的实际工作环境一致,比如保护良好的环境、保护一般的环境、典型工业环境、苛刻的工业环境和一些特殊情况等。
3浪涌浪涌是低压电力线上的持续时间较短的电流、电压或功率的瞬态波形。
低压电力线就是传输家庭、实验室、商业和工业用户的低于1kv 均方根值电压的导线。
设备工作过程中所产生的这种瞬态信息能够引起电磁干扰。
浪涌的典型特征:持续时间小于1ms 或小于电源频率的半周期;幅度高达几千伏或几千安。
浪涌释放能量的计算公式:22112()()()t t t t V t W V t i t dt dt Z=⋅=⎰⎰ 其中V 为源电压,i 为电流,Z 为与源相连的负载阻抗,1t 和2t 表示浪涌的时间节点。
典型波形如图10所示。
浪涌产生的机理是多种多样的,因此浪涌信号的形式也不尽相同。
没有一个3.1浪涌测试浪涌测试包括高压和高能量级的测试,所以,设备或装置的浪涌测试对于人和设备来说都存在潜在的危险,人身和设备的安全是最重要的。
只有对安全事项和测试过程都非常熟悉的有资格的人员才能进行浪涌测试,且在专门的区域进行。
浪涌测试耦合原理图如下图所示,分为串联耦合模式和并联耦合模式。
反向滤波器首先能够确保通过一个合适的阻抗将规定的浪涌波形施加到受试设备;其次,它还可以确保浪涌不会反向进入实验室或电源。
图11 测试浪涌耦合原理图在对被测设备进行浪涌测试时,可以断开电源或连接电源。
为防止浪涌对接收设备产生破坏作用,一般会先进性不加电的测试。
不加电测试有助于对接收设备设计和生产过程中所使用的浪涌保护电路和装置的效果进行评估。
4总结在进行脉冲干扰测试之前,设备的生产商和用户必须对具体的测试计划和浪涌强度达成共识。
在实验室进行测试时,最好使用简单的、定义明确的测试波形,这样可以保证在本实验室、其他实验室或测试场地能够再次得到相同的波形。
但是,自然现象和设备噪声引起的电磁噪声并不像测试波形那样简单和定义明确,因此,使用标准波形测试所得结果并不代表最大强度的干扰类型;通过了实验室测试的设备也不一定能够在实际工作中遇到的各种干扰下正常工作。
设备能通过测试仅意味着在整个生命周期内,实际工作环境中存在的一部分浪涌和瞬态不会对其工作构成影响。
参考文献:[1]V.Prasad Kodali 著,陈淑凤等译工程电磁兼容原理、测试、技术、工艺及计算机模型.北京:人民邮电出版,2006[2]杨克俊.电磁兼容原理与设计技术.北京:人民邮电出版社,2005[3]郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析.北京:电子工业出版社,2010部分数据图像来源于网络。