電快速瞬變脈沖群抗擾度(EFT)測試.doc

電快速瞬變脈沖群抗擾度1. 概述 本標(biāo)準(zhǔn)主要介紹國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.4：1998電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗的試驗方法，對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-4：1995電磁兼容 第4部分：試驗和測量技術(shù) 第4分部分：電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。 本標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了電氣和電子設(shè)備對振蕩波抗擾度試驗的試驗等級和測量方法。2.電快速瞬變脈沖群EFT測試標(biāo)準(zhǔn)類型分析 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗主要模擬切換瞬態(tài)過程，如切斷感性負(fù)載、繼電器觸點彈跳等瞬變騷擾產(chǎn)生的干擾類型。其主要特點是：上升時間短，高頻含量豐富，可以達(dá)到三、四百兆左右；重復(fù)率高，能量低。3. 電快速瞬變脈沖群EFT測試標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要領(lǐng)3.1 信號發(fā)生器3.1.1 發(fā)生器電路3.1.2典型干擾波形3.2耦合網(wǎng)絡(luò) 耦合/去耦網(wǎng)絡(luò) 耦合電容：33nF。 電容耦合夾 典型耦合電容值：50pF200pF； 圓電纜可用直徑：4mm40mm。3.3電快速瞬變脈沖群測試配置及方法3.3.1型式試驗 布置 耦合網(wǎng)絡(luò)的選擇 1） 電源端口：通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)直接施加。如果線路上的電流大于耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的電流容量，可通過一個33nF的耦合電容把試驗電壓施加到受試設(shè)備上。 2） I/O端口和通信端口：通過電容耦合夾把試驗電壓施加到受試設(shè)備上。 3） 機(jī)柜的接地線：通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)直接施加。 電快速瞬變脈沖群測試等級 1） 電壓值； 2） 持續(xù)時間：不小于1min。3.3.2 安裝后試驗 I/O端口和通信端口：如果因為電纜敷設(shè)中機(jī)械方面的問題（尺寸、電纜布線面）而不能使用電容耦合夾時，可代之以金屬帶或?qū)щ姴瓉戆脖辉嚨木€路，這種帶有箔或帶的耦合裝置的電容應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)耦合夾的電容相等。其他情況下，用分立的100pF電容來代替耦合夾、金屬箔或帶的分布電容以把電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的電壓耦合到線路端子上可能是有用的。3.4 試驗判定 A、 在技術(shù)要求限值內(nèi)性能正常。 B、 功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復(fù)。 C、 功能或性能暫時降低或喪失，但需要操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位。 D、 因設(shè)備（元件）或軟件損壞，或數(shù)據(jù)丟失而造成不能自行恢復(fù)或正常狀態(tài)的功能降低或損失。4.電快速瞬變脈沖群EFT測試新、舊標(biāo)準(zhǔn)對比 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗作為設(shè)備抗擾度試驗的一個重要組成部分在國際上己經(jīng)有20多年的歷史。在此期間，我國也兩度將有關(guān)脈沖群試驗的國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn)，分別是GB/T13926.4-1992工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性 電快速瞬變脈沖群要求和GB/T17626.4-1998電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。目前，最新的IEC61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)草案（FDIS文件）已經(jīng)出版。變化原由： 實際情況為脈沖群中單個脈沖的重復(fù)頻率的實際值為10kHz到1MHz，但早先采用固定調(diào)節(jié)火花氣隙的發(fā)生器難以再現(xiàn)這種相對較高的重復(fù)頻率，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了頻率較低的、有代表性的專用脈沖。即試驗波形與實際情況相差較多。隨著脈沖形成器件的更新，特別是高速高壓電子開關(guān)的選用，把脈沖頻率提高到與實際情況相符合，是理所當(dāng)然的事情，這使得脈沖群抗擾度試驗更加切合實際的干擾情況。4.1 信號發(fā)生器技術(shù)參數(shù)變化4.1.1 信號發(fā)生器電路變化 在脈沖群發(fā)生器中，原標(biāo)準(zhǔn)與新的標(biāo)準(zhǔn)草案在發(fā)生器組成的主要元件上有一個明顯區(qū)別：原標(biāo)準(zhǔn)講的是火花氣隙（spark gap）；新的標(biāo)準(zhǔn)草案講的是高電壓開關(guān)（high voltage switch）。4.1.2 特性參數(shù)變化 1). 標(biāo)準(zhǔn)草案給出了兩種不同負(fù)載條件下的輸出電壓范圍，1000負(fù)載的輸出電壓為0.24kV3.8kV；50負(fù)載的輸出電壓為0.125V2kV。 2). 標(biāo)準(zhǔn)草案將在50負(fù)載上的每個2kV脈沖提供的能量為4mJ取消了，代之以脈沖發(fā)生器性能的可比性（見表2）。 在表中可以看到一點：脈沖的重復(fù)頻率提高并不會造成對受試設(shè)備注入能量的增加，這是因為重復(fù)頻率自5kHz提高到100kHz（頻率提高了20倍），但脈沖群的持續(xù)時間卻從15ms縮減到0.75ms（持續(xù)時間縮減到原來的二十分之一），因此注入受試設(shè)備的脈沖總量沒變（仍為75個），注入受試設(shè)備的干擾能量也就沒變，只是單位時間內(nèi)的脈沖密集程度有了增加?？紤]到國外專家對脈沖群試驗的故障機(jī)理解釋為是干擾脈沖對線路結(jié)電容的充電，脈沖頻率越高，單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)越多，對結(jié)電容的電荷積累也越快，越容易達(dá)到線路出錯的閾限。因此，新的標(biāo)準(zhǔn)草案把測試頻率提高，其本質(zhì)上是將試驗的嚴(yán)酷程度進(jìn)行了提高。4.1.3電快速瞬變脈沖群測試校準(zhǔn)特性及方法變化 對發(fā)生器的性能必須進(jìn)行校驗，以便對所有參與做試驗的試驗發(fā)生器的性能建立一個共同依據(jù)。校驗可采用下列步驟： 在試驗發(fā)生器的輸出端依次分別接入50和1k的同軸衰減器，并用示波器加以監(jiān)測。監(jiān)測用示波器的3dB帶寬，以及體現(xiàn)試驗發(fā)生器負(fù)載的50和1k的同軸衰減器的頻率響應(yīng)要求達(dá)到400MHz以上。其中50是試驗發(fā)生器的匹配負(fù)載；1k試驗負(fù)載則體現(xiàn)了發(fā)生器的一個復(fù)合負(fù)載。不同的試驗發(fā)生器只有在兩種極端的負(fù)載條件下?lián)碛邢嗤匦裕拍鼙ＷC在實際的抗擾度試驗中有相互可比的試驗結(jié)果。校驗中要測量單個脈沖的上升時間、持續(xù)時間和重復(fù)頻率；以及脈沖群的持續(xù)時間和重復(fù)周期，詳細(xì)記錄在案。用于實驗室型式試驗的一般試驗配置新標(biāo)準(zhǔn)草案用于實驗室型式試驗的一般試驗配置 注：l =耦合夾與EUT之間的距離，應(yīng)該是0.5m0.05m； （A）=電源線耦合的位置； （B）=信號線耦合的位置電快速瞬變脈沖群測試按照新標(biāo)準(zhǔn)草案的配置，地面安裝設(shè)備、臺式設(shè)備、以及其他結(jié)構(gòu)形式的設(shè)備，都將放置在一塊參考接地板的上方。被試設(shè)備與參考接地板之間用0.1m0.01m厚的絕緣支撐物隔開。新標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定，凡是安裝在天花板上或是墻壁上的設(shè)備都按臺式設(shè)備來做試驗。試驗發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)也直接放在參考接地板上，并與參考接地板保持低阻抗連接。電快速瞬變脈沖群測試新標(biāo)準(zhǔn)草案的這些變化顯得尤其重要：首先將試驗發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)直接放置在參考接地板上，并且和參考接地板相連，因為脈沖群試驗對被試線路進(jìn)行共模試驗，是將干擾加在被試線路與大地之間的試驗，而試驗中的參考接地板就代表了大地。所以將試驗發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)放在參考接地板上是由試驗的性質(zhì)決定的，為了不使脈沖群干擾產(chǎn)生過多衰減，試驗發(fā)生器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)與參考接地板的連接應(yīng)當(dāng)是低阻抗的。電快速瞬變脈沖群測試新標(biāo)準(zhǔn)草案指出與被試設(shè)備連接的所有電纜要放在離地高度為0.1m的絕緣支架上。因為被試設(shè)備的連接電纜與參考接地板之間構(gòu)成了一個分布電容，不一樣的離地高度，構(gòu)成的分布電容也是不同的。不同的分布電容，對脈沖群高頻諧波從連接電纜上的逸出情況也將是不一樣的，會直接影響試驗結(jié)果。新標(biāo)準(zhǔn)草案對臺式設(shè)備試驗配置方式的改變，對臺式設(shè)備的試驗嚴(yán)酷度以及試驗結(jié)果的一致性有了極大的提高。按照原標(biāo)準(zhǔn)的試驗配置，臺式設(shè)備放在木頭桌子上，試驗發(fā)生器放在參考接地板上（試驗發(fā)生器的接地端子以低阻抗與參考接地板連接），迭加了干擾電壓的電源線則從地面處再伸展到臺式設(shè)備的電源輸入端。因此電源線的實際離地高度要在80cm以上，使得電源線相對參考平面的阻抗不能固定（不同的擺放位置有不同的阻抗），而且電源線過大的高頻阻抗（相對于電源線離開參考地平面為10cm的布局來說），使得電源線上的脈沖群干擾的高頻成分大量逸出，導(dǎo)致實際進(jìn)入被試設(shè)備的干擾變?nèi)酢Ｒ虼死迷瓨?biāo)準(zhǔn)和新標(biāo)準(zhǔn)草案提供的試驗配置對同一臺設(shè)備做試驗時，可以得出截然不同的結(jié)果。 此外，電快速瞬變脈沖群測試新標(biāo)準(zhǔn)草案特別指出，在耦合裝置與被試設(shè)備之間的電源線和信號線的長度0.5m0.05m，而不是原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1m。很顯然，原標(biāo)準(zhǔn)給出的長度不明確，從01m都屬適合范圍，但是不同的線長，脈沖群高頻諧波的逸出情況是不同的，被試設(shè)備受到的干擾實際上是遺留在線上的傳導(dǎo)干擾和逸出到空間的輻射干擾的綜合結(jié)果。不同的線長，被試設(shè)備受到的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的比例是不同的，沒法保證試驗結(jié)果的可比性。因此，明確被試線路的長度，對試驗結(jié)果的可比性、一致性特別重要。 電快速瞬變脈沖群測試新標(biāo)準(zhǔn)草案還規(guī)定，如果制造商提供的不可拆卸的電源電纜的長度超過0.5m0.05m，超長的電纜應(yīng)折疊起來，避免成為一個扁平線圈，同時擺放在離參考接地板0.1m高的地方。而不是原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電源電纜超過1m時，超長部分挽成一個直徑為0.4m的扁平線圈，平放在離參考接地板0.1m高的地方。顯然新標(biāo)準(zhǔn)草案的提法比較合理，對超長線的處理也比較容易。 在電快速瞬變脈沖群測試新標(biāo)準(zhǔn)草案中首次提出了機(jī)架安裝設(shè)備的試驗配置（如圖所示），避免了由于試驗人員對標(biāo)準(zhǔn)的理解不一所導(dǎo)致的試驗結(jié)果不一。電快速瞬變脈沖群測試機(jī)架安裝設(shè)備的配置 注意：耦合夾可以安裝在屏蔽室的墻上，或任何接地的表面上。耦合夾同時還要與被試設(shè)備連在一起。對于電纜在其頂部進(jìn)出的大型地面安裝設(shè)備，耦合夾應(yīng)該放在高出被試設(shè)備10cm處，讓電纜經(jīng)過參考接地板中心后再下垂。 最后，新標(biāo)準(zhǔn)草案還要求不需經(jīng)受快速瞬變脈沖試驗的線路要圈起來，并盡可能地遠(yuǎn)離受試線路，以減少線路之間的耦合。 關(guān)于在I/O和通信端口上的試驗配置，原標(biāo)準(zhǔn)與新標(biāo)準(zhǔn)草案都采用電容耦合夾來做試驗。但是原標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)兩臺設(shè)備同時進(jìn)行試驗時，受試設(shè)備與耦合夾的距離l1=l21m；當(dāng)只對一臺設(shè)備進(jìn)行試驗時，為了去耦，l2至少要5m，或l25l1。在新標(biāo)準(zhǔn)草案中，兩臺設(shè)備同時試驗時，受試設(shè)備與耦合夾的距離l1=l2=0.5m0.05m；當(dāng)僅對一臺設(shè)備進(jìn)行試驗時，在不需要進(jìn)行試驗的這臺設(shè)備與耦合夾之間必須插入一個去耦網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備在安裝現(xiàn)場的試驗配置，包括電源端子和I/O以及通信端口上的試驗，在新標(biāo)準(zhǔn)草案與原標(biāo)準(zhǔn)中都保持基本不變。只是經(jīng)軟線和插頭連接到電源的非固定