電快速瞬變脈沖群是由于切換感性負(fù)載而產(chǎn)生。該切換瞬變通常被稱為快速瞬變,主要表現(xiàn)為脈沖群的高幅值、上升時(shí)間快、低能量、高重復(fù)率。電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)主要評估電氣和電子設(shè)備供電電源端口、信號端口、控制端口、接地端口在受到脈沖群干擾時(shí)候的抗干擾能力。電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)依據(jù)國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.4-2018,IEC61000-4-4:2012《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》進(jìn)行測試。
一、電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)相關(guān)關(guān)鍵詞1、脈沖群burst數(shù)量有限且清晰可辨的脈沖序列或持續(xù)時(shí)間有限的振蕩。
2、輔助設(shè)備AE為受試設(shè)備正常運(yùn)行提供所需信號的設(shè)備和校驗(yàn)受試設(shè)備性能的設(shè)備。3、耦合coupling線路間的相互作用,將能量從一個(gè)線路傳送到另一個(gè)線路。4、共模耦合 common mode同時(shí)耦合到接地參考平面的所有導(dǎo)線。5、耦合夾coupling clamp在與受試線路沒有任何電連接情況下,以共模的形式將騷擾信號耦合到受試線路的、具有規(guī)定尺寸和特性的一種設(shè)備。6、耦合網(wǎng)絡(luò)coupling network用于將能量從一個(gè)線路傳送到另一個(gè)線路的電路。7、去耦網(wǎng)絡(luò)decoupling network用于防止施加在受試設(shè)備上的電快速瞬變電壓影響其他不被試驗(yàn)的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的電路。8、性能降低 degradationg裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏離。9、電快速瞬變脈沖群:簡稱 EFT/B;10、電磁兼容簡稱EMC設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。11、受試設(shè)備:簡稱EUT;12、接地參考平面 ground reference plane 一塊導(dǎo)電平面,其電位用作公共參考電位。13、抗擾度immunity裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾哦不降低運(yùn)行性能的能力。14、端口port-受試設(shè)備和外部電磁環(huán)境中的特殊接口。15、脈沖寬度pulse width瞬時(shí)值達(dá)到首個(gè)脈沖上升沿的50%時(shí)和達(dá)到最后下降沿的50%的時(shí)間間隔。16、上升時(shí)間 rise time脈沖瞬時(shí)值首次從脈沖幅值的10%上升到90%所經(jīng)歷的時(shí)間。17、非對稱模式(耦合)相對于接地參考平面的單線耦合。18、保護(hù)地protective earth-簡稱PE。
電快速瞬變脈沖群具備如下特點(diǎn)
1、 幅值在100V至數(shù)千伏; 2、 脈沖頻率在1kHz至1MHz; 3、單個(gè)脈沖的上升沿在納秒級,脈沖持續(xù)時(shí)間在幾十納秒至數(shù)毫秒; 4、EFT所形成的騷擾信號頻譜分補(bǔ)非常寬,數(shù)字電路對它比較敏感,易受到干擾。
試驗(yàn)等級應(yīng)按照最真實(shí)的安裝和環(huán)境條件加以選擇,在進(jìn)行抗擾度試驗(yàn)時(shí),應(yīng)確定設(shè)備 在預(yù)期工作環(huán)境中的性能等級。對于受試設(shè)備的1/0、控制、信號和數(shù)據(jù)端口,試驗(yàn)電壓為電源端口試驗(yàn)電壓的一半。
根據(jù)通常的安裝實(shí)踐,建議按照電磁環(huán)境的要求來選擇電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)的等級,具體試驗(yàn)等級如下。
(1) 等級1:具有良好保護(hù)的環(huán)境a. 在被切換的電源和控制線路中,電快速瞬變脈沖被全部抑制。b. 電源線(交流和直流〉與來自屬于較高嚴(yán)酷度等級的其他環(huán)境中的控制和測量線路 分離。
c. 電源電纜帶有屏蔽層,屏蔽層的兩端在設(shè)施的接地參考平面接地,并通過濾波進(jìn)行 電源保護(hù)。
例如計(jì)算機(jī)房。對于此級別試驗(yàn),只使用形式試驗(yàn)中的電源線路及安裝后試驗(yàn)中的接地 線路和設(shè)備機(jī)柜。
(2) 等級2:受保護(hù)的環(huán)境
a. 僅應(yīng)用于繼電器(無接觸器)切換的電源線路和控制線路中,電快速瞬變脈沖群被 部分抑制。
b. 所有線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路分離。
c. 無屏蔽的電源電纜和控制電纜與信號電纜和通信電纜在結(jié)構(gòu)上分離。例如工廠和發(fā)電廠的控制室或終端室可作這類環(huán)境的代表。
(3) 等級3:典型的工業(yè)環(huán)境
a. 僅采用繼電器(無接觸器)切換的電源線路和控制線路中,對電快速瞬變脈沖群無 抑制。
b. 工業(yè)線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路分離不徹底。
c. 電源、控制、信號和通信線路采用專用電纜。丄電源、控制、信號和通信線路之間的分離不徹底。
d. 存在由電纜托架(同保護(hù)接地系統(tǒng)相連)中的導(dǎo)電管道、接地導(dǎo)體和接地網(wǎng)提供的 接地系統(tǒng)。
例如工業(yè)過程設(shè)備的使用場所、發(fā)電廠和戶外高壓變電站的繼電器房等。
(4) 等級4:嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境
a. 由繼電器和接觸器切換的電源和控制線路中,對電快速瞬變脈沖群無抑制。b. 工業(yè)線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路不分離。
c. 電源、控制、信號和通信電纜之間不分離。丄控制和信號線共用多芯電纜。等級5:需加分析的特殊環(huán)境
根據(jù)騷擾與設(shè)備的電路、電纜、線路等電磁分離程度的優(yōu)劣以及安裝質(zhì)量,可能需要采用高于或低于上述的環(huán)境等級。應(yīng)該指出,較高嚴(yán)酷等級的設(shè)備線路可以進(jìn)入嚴(yán)酷等級較低的環(huán)境。
四、脈沖群試驗(yàn)所用設(shè)備
脈沖群發(fā)生器、交流、直流電源端口的耦合網(wǎng)絡(luò)、去耦網(wǎng)絡(luò)、容性耦合夾、接地參考平面、互聯(lián)線纜等。
、電快速瞬變脈沖群測試需要注意的問題
1.試驗(yàn)電壓正負(fù)極性都要測試;
2.每個(gè)端口試驗(yàn)時(shí)間≥1min;
3.注入方法:CDN注入→耦合夾注入→電容注入→金屬箔注入;
4.試驗(yàn)中或試驗(yàn)后觀察EUT的任何影響,及影響的持續(xù)時(shí)間;
七、電快速瞬變脈沖群測試中容易忽視的問題
1.EUT與其他所有導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)(包括發(fā)生器、輔助設(shè)備、屏蔽室的墻壁)的距離不滿足≥0.5m的距離要求;
2.沒有把EUT所有線纜應(yīng)放置在GRP上方0.1m的絕緣支撐上,且超長線纜沒有進(jìn)行捆扎;
3.臺式設(shè)備與耦合設(shè)備距離為不滿足0.5m要求;
4.EUT互聯(lián)線沒有規(guī)定長度要求,AE過于隨便;
5.性能檢測用示波器應(yīng)該隔離,探頭盡量短。八、電快速瞬變脈沖群EFT/B常見整改方案
1.減小PCB接地線公共阻抗:增加PCB接地導(dǎo)線的面積,減小電感量成分;
2.加接EFT電感瞬態(tài)干擾抑制網(wǎng)絡(luò):在電感元件上并接壓敏電阻、阻容電路、二極管、TVS管、背靠連接的穩(wěn)壓二極管等;3、 電源或信號干擾源輸入口,使用濾波器或吸收器等濾波元器件,選用磁珠的內(nèi)徑越小、外徑越大、長度越長越好;4.電子元器件選擇時(shí),選用性能可靠的關(guān)鍵器件;最好做過芯片級的電磁兼容仿真試驗(yàn),質(zhì)量可靠的元器件選用可提升對電快速瞬變脈沖信號的抑制能力;5. PCB布局時(shí),將干擾源遠(yuǎn)離敏感電路;6. PCB布線時(shí)注意線纜的隔離,強(qiáng)弱電的布線隔離、信號線與功率線的隔離,各類走線要盡量短; 7.正確使用接地技術(shù),減小環(huán)路面積; 8.安裝瞬態(tài)干擾吸收器;
9.軟件設(shè)計(jì)時(shí),考慮避免干擾對系統(tǒng)的影響,軟件上應(yīng)正確檢測和處理告警信息,及時(shí)恢復(fù)產(chǎn)品的狀態(tài);
10. I/O信號進(jìn)出由完全隔離的變壓器或光耦連接,更好的實(shí)現(xiàn)隔離;
11. 使用高阻抗的共模或差模電感濾波器;
12.在PCB層電源輸入位置要做好濾波,通常采用的是大小電容組合,根據(jù)實(shí)際情況可以酌情再添加一級磁珠來濾除高頻信號;
13.組裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),做好生產(chǎn)工藝流程控制,盡量保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,減少因個(gè)別產(chǎn)品質(zhì)量問題帶來的測試不合格現(xiàn)象。
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