電快速脈沖群測試及對策

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電快速脈沖群實驗（IEC 61000-4-4 EFT/Burst Test)及其對策綜述 一試驗波形電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負載而引起的瞬時擾動的抗干擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控制線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗。此波形不是感性負載斷開的實際波形（感性負載斷開時產(chǎn)生的干擾幅度是遞增的），而實驗所采用的波形使實驗等級更為嚴酷。 電快速脈沖群是由間隔為300ms的連續(xù)脈沖串構(gòu)成，每一個脈沖串持續(xù)15ms，由數(shù)個無極性的單個脈沖波形組成，單個脈沖的上升沿5ns，持續(xù)時間50ns，重復(fù)頻率5K。根據(jù)傅立

2、葉變換，它的頻譜是從5K-100M的離散譜線，每根譜線的距離是脈沖的重復(fù)頻率。二實驗設(shè)備1. 電快速脈沖發(fā)生器其中儲能電容的大小決定單個脈沖的能量；波形形成電阻和儲能電容配合，決定了波形的形狀；阻抗匹配電阻決定了脈沖發(fā)生器的輸出阻抗（標準為50歐姆）；隔直電容則隔離了脈沖發(fā)生器中的直流成分。 2.耦合/去耦網(wǎng)絡(luò) 交/直流電源端口的耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN-Couple and Decouple networks），這個網(wǎng)絡(luò)提供了在不對稱條件下把試驗電壓施加到受試設(shè)備的電源端口的能力。這里所謂不對稱干擾是指電源線與大地之間的干擾?？梢钥吹綇脑囼灠l(fā)生器來的信號電纜芯線通過可供選擇的耦合電容加到相應(yīng)的

3、電源線（L1、L2、L3、N及PE）上，信號電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的機殼相連，機殼則接到參考接地端子上。耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的作用是將干擾信號耦合到EUT并阻止干擾信號干擾連接在同一電網(wǎng)中的不相干設(shè)備。一些電快速脈沖發(fā)生器已將耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)集成于一體。 3.電容耦合夾關(guān)于電容耦合夾的應(yīng)用，在GB/T17626.4的第6.3節(jié)中指出，耦合夾能在受試設(shè)備各端口的端子、電纜屏蔽層或受試設(shè)備的任何其他部分無任何電連接的情況下把快速瞬變脈沖群耦合到受試線路上。受試線路的電纜放在耦合夾的上下兩塊耦合板之間，耦合夾本身應(yīng)盡可能地合攏，以提供電纜和耦合夾之間的最大耦合電容。耦合夾的兩端各有一個高壓同軸接頭，

4、用其最靠近受試設(shè)備的這一端與發(fā)生器通過同軸電纜連接。高壓同軸接頭的芯線與下層耦合板相連，同軸接頭的外殼與耦合夾的底板相通，而耦合夾放在參考接地板上。 三.實驗設(shè)置 下面是在實驗室進行電快速脈沖群抗擾度試驗時所必須的配置： 1.參考接地板用厚度為0.25mm以上的銅板或鋁板（需提醒的是，普通鋁板容易氧化，易造成試驗儀器、受試設(shè)備的接地電纜與參考接地板之間塔接不良，宜慎用）；若用其他金屬板材，要求厚度大于0.65mm。 參考接地板的尺寸取決于試驗儀器和受試設(shè)備，以及試驗儀器與受試設(shè)備之間所規(guī)定的接線距離（1m）。參考接地板的各邊至少應(yīng)比上述組合超出0.1m。 參考接地板應(yīng)與實驗室的保護地相連。 2

5、.試驗儀器（包括脈沖群發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)）放置在參考接地板上。試驗儀器用盡可能粗短的接地電纜與參考接地板連接，并要求在搭接處所產(chǎn)生的阻抗盡可能小。3.受試設(shè)備用0.1±0.01m的絕緣支座隔開后放在參考接地板上（如果受試設(shè)備是臺式設(shè)備，則應(yīng)放置在離參考接地板高度為0.8±0.08m的木頭桌子上）。受試設(shè)備（或試驗桌子）距參考接地板邊緣的最小尺寸滿足項1（0.1m）的規(guī)定。受試設(shè)備應(yīng)按照設(shè)備的安裝規(guī)范進行布置和連接，以滿足它的功能要求。另外，受試設(shè)備應(yīng)按照制造商的安裝規(guī)范，將接地電纜以盡量小的接地阻抗連接到參考接地板上（注意，不允許有額外的接地情況出現(xiàn)）。當受試設(shè)備只有兩

6、根電源進線（單相，一根L，一根N），而且不設(shè)專門接地線時，受試設(shè)備就不能在試驗時單獨再拉一根接地線。同樣，受試設(shè)備如果通過三芯電源線進線（單相，一根L，一根N，及一根電氣接地線），未設(shè)專門接地線時，則此受試設(shè)備也不允許另外再設(shè)接地線來接地，而且受試設(shè)備的這根電氣接地線還必須經(jīng)受抗擾度試驗。 4.受試設(shè)備與試驗儀器之間的相對距離以及電源連線的長度都控制在1m，電源線的離地高度控制在0.1m，如有可能，最好用一個木制支架來擺放電源線。當受試設(shè)備的電源線為不可拆卸，而且長度超過1m時，那么超長部分就應(yīng)當挽成個直徑為0.4m的扁平線圈，并行地放置在離參考接地板上方0.1m處。受試設(shè)備與試驗儀器之間的距

7、離仍控制為1m。標準還規(guī)定，上述電源線不應(yīng)采用屏蔽線，但電源線的絕緣應(yīng)當良好。 5.試驗應(yīng)在試驗室中央進行，除了位于受試設(shè)備、試驗儀器下方的參考接地板以外，它們與其他所有導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)（例如屏蔽室的墻壁和實驗室里的其他有金屬結(jié)構(gòu)的試驗儀器和設(shè)備）之間的最小距離為0.5m。6.當使用耦合夾做被試系統(tǒng)的抗擾度試驗時，耦合夾應(yīng)放置在參考接地板上，耦合夾到參考接地板的邊緣尺寸的最小距離為0.1m。同樣，除了位于耦合夾下方的參考接地板以外，耦合夾相對所有其他導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)之間的最小距離是0.5m。如果試驗是針對系統(tǒng)中一臺設(shè)備（如EUT1）的抗擾度性能測試來說時，則耦合夾與EUT1的距離關(guān)系保持不變，而將耦合夾相

8、對EUT2的距離增至5m以上（標準認為較長的導(dǎo)線足夠使線路上的脈沖群信號損耗殆盡）。耦合夾也可由1米長的鋁箔包裹受試電纜代替，前提是它可以提供和耦合夾一樣的等效電容（100pF）。如果現(xiàn)場條件不允許放置1m長的鋁箔也可以適當縮短長度，但仍要保證等效耦合電容。也可以將發(fā)生器的輸出通過100pF的高壓陶瓷電容直接加到受試電纜的芯線或是外皮。7在電源線上的試驗通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)以共模方式進行，在每一根線（包括設(shè)備的電氣接地線）對地（對參考接地板）施加試驗電壓。要求每一根線在一種試驗電壓極性下做三次，每次一分鐘，中間相隔一分鐘。在一種極性做完后，換做另一個極性。一根線做完后，換做另一根線。當然也可以把

9、脈沖同時注入兩根線，甚至幾根線。 四試驗等級 試驗等級所代表的典型工作環(huán)境如下：1級，具有良好保護的環(huán)境。計算機機房可代表此類環(huán)境；2級，受保護的環(huán)境。工廠和發(fā)電廠的控制室可代表此類環(huán)境；3級，典型工業(yè)環(huán)境。發(fā)電廠和戶外高壓變電站的繼電器房可代表此類環(huán)境；4級，嚴酷的工業(yè)環(huán)境。為采取特別安裝措施的電站或工作電壓高達50萬伏的開關(guān)設(shè)備可代表此類環(huán)境；X級，由廠家和客戶協(xié)商決定。電快速脈沖干擾成分：傳導(dǎo)干擾和輻射干擾由于脈沖群的單個脈沖波形前沿tr達到5ns，脈寬達到50ns，這就注定了脈沖群干擾具有極其豐富的諧波成分。幅度較大的諧波頻率至少可以達到1/tr，亦即可以達到64MHz左右，相應(yīng)的信號

10、波長為5m。對于一根載有60MHz以上頻率的電源線來說，如果長度有1m，由于導(dǎo)線長度已經(jīng)可以和信號的波長可比，不能再以普通傳輸線來考慮，信號在線上的傳輸過程中，部分依然可以通過傳輸線進入受試設(shè)備（傳導(dǎo)發(fā)射）；部分要從線上逸出，成為輻射信號進入受試設(shè)備（輻射發(fā)射）。因此，受試設(shè)備受到的干擾實際上是傳導(dǎo)與輻射的結(jié)合。很明顯，傳導(dǎo)和輻射的比例將和電源線的長度有關(guān)，線路越短，傳導(dǎo)成分越多，而輻射比例越小；反之，輻射比例就大。這正是同等條件下，為什么金屬外殼的設(shè)備要比非金屬外殼設(shè)備更容易通過測試的道理，因為金屬外殼的設(shè)備抗輻射干擾能力較強。并且輻射的強弱還和電源線與參考接地板之間的相對距離有關(guān)（它反映了

11、受試設(shè)備與接地板之間的分布電容），EUT離參考接地板越近，則分布電容就越大（容抗越小），干擾信號越不容易以輻射方式逸出；反之亦反。由此可見，試驗用的電源線長短，電源線離參考接地板的高度，乃至電源線與受試設(shè)備的相對位置，都可成為影響試驗結(jié)果的因素。因此，為了保證試驗結(jié)果的可重復(fù)性和可比性，注意試驗配置的一致性就變得十分重要。信號線和電源線在一起的直流設(shè)備的測試)對于像帶有USB數(shù)據(jù)線并通過USB線供電的一類信號線和電源線在一起的設(shè)備，如移動硬盤、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等，我們要采用電容耦合夾的干擾注入方式。因為如果我們選用耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)，那么去耦網(wǎng)絡(luò)中的去耦電容（0.1uF左右），以及去耦電感（100H），

12、會使工作信號發(fā)生嚴重失真，特別是對于USB2.0等高速端口，影響更為嚴重。從而讓實驗不能如實反映設(shè)備的真實狀態(tài)。但如果是單獨的直流電源線（不含信號線），我們?nèi)耘f采用耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)來施加干擾。電快速脈沖干擾是共模性質(zhì)的在標準提供的實驗設(shè)置圖中可以看到從試驗發(fā)生器來的信號電纜芯線通過可供選擇的耦合電容加到相應(yīng)的電源線（L1、L2、L3、N及PE）上，信號電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的機殼相連，機殼則接到參考接地端子上。這就表明脈沖群干擾實際上是加在電源線與參考大地之間，因此加在電源線上的干擾是共模干擾。而對于采用耦合夾的實驗方式來說，電快速脈沖將通過耦合板與受試電纜之間的分布電容進入受試電纜，而

13、受試電纜所接收到的脈沖仍然是相對參考接地板來說的。因此，通過耦合夾對受試電纜所施加的干擾仍然是共模性質(zhì)的。確定了干擾的性質(zhì)，那么我們就可以采取相應(yīng)的措施使設(shè)備順利通過實驗。那么我們不難看出，電源濾波器中所使用的X電容（差模電容）對于EFT干擾是沒有抑制作用的。如果設(shè)備是金屬外殼，Y電容（共模電容）會起作用，將高頻EFT旁路到外殼上面，然后通過設(shè)備外殼和參考地間的分布電容回到信號源，從而不會進入電路。電快速脈沖干擾導(dǎo)致設(shè)備失效的機理根據(jù)國外學(xué)者對脈沖群干擾造成設(shè)備失效的機理的研究，單個脈沖的能量較小，不會對設(shè)備造成故障。但脈沖群干擾信號對設(shè)備線路結(jié)電容充電，當上面的能量積累到一定程度之后，就可能

14、引起線路（乃至系統(tǒng)）的誤動作。因此，線路出錯會有個時間過程，而且會有一定偶然性（不能保證間隔多少時間，線路一定出錯，特別是當試驗電壓達到臨界點附近時）。而且很難判斷究竟是分別施加脈沖，還是一起施加脈沖，設(shè)備更容易失效。也很難下結(jié)論設(shè)備對于正向脈沖和負向脈沖哪個更為敏感。實踐表明，一臺設(shè)備往往是某一條電纜線，在某一種試驗電壓，對某個極性特別敏感。實驗顯示，信號線要比電源線對電快速脈沖干擾敏感得多。設(shè)備通過電快速脈沖測試的有效措施首先我們先分析一下干擾的注入方式：EFT干擾信號是通過耦合去耦網(wǎng)絡(luò)中的33nF的電容耦合到主電源線上面（而信號或控制電纜是通過電容耦合夾施加干擾，等效電容是100pF）。

15、對于33nF的電容，它的截止頻率為100K，也就是100KHZ以上的干擾信號可以通過；而100pF的電容，截止頻率為30M，僅允許30MHz頻率以上的干擾通過。電快速脈沖的干擾波形為5ns/50ns，重復(fù)頻率5K，脈沖持續(xù)時間15ms，脈沖群重復(fù)周期300ms。根據(jù)傅立葉變換，它的頻譜是從5K-100M的離散譜線，每根譜線的距離是脈沖的重復(fù)頻率。知道以上幾點，施加干擾的耦合電容扮演了一個高通濾波器的角色，因為電容的阻抗隨著頻率的升高而下降，那么干擾中的低頻成分不會被耦合到EUT，而只有頻率較高的干擾信號才會進入EUT。當我們在EUT電路中再加入共模電感（特別要注意的是，這里的共模電感一定要加在

16、主電源線及其回線上，否則會發(fā)生飽和從而達不到衰減干擾的目的）就可以衰減掉一些高頻干擾成分，因為電感的阻抗隨著頻率的增加而升高。因此，實際施加到EUT上面的干擾信號只有中間頻率部分。但要注意的是，耦合電容和共模電感組成了一條LC串聯(lián)諧振電路，諧振點處的干擾信號幅度最強（諧振點處阻抗最小），而如果此時的電快速脈沖波形恰好在過零點，那么EUT在諧振頻率處不會有問題；但如果諧振頻率恰好發(fā)生在脈沖的峰值時刻，那么EUT就會受到很強的干擾從而失效。所以，要根據(jù)EUT對何種干擾頻率敏感的特性來調(diào)整共模電感的電感量：增大電感值，諧振頻率降低，對頻率較低的干擾抑制效果好；減小電感值，諧振頻率升高，對頻率較高的干

17、擾抑制效果明顯，從而達到通過試驗的目的。EFT/ESD問題的測量和定位上網(wǎng)時間 : 2006年05月08日        大部分電子產(chǎn)品需要通過電快速瞬變脈沖群（EFT）（根據(jù)IEC61000-4-4）和靜電放電（ESD）(根據(jù)IEC61000-4-2)等項目的標準測試。EFT和ESD是兩種典型的突發(fā)干擾，EFT信號單脈沖的峰值電壓可高達4kV，上升沿5ns。接觸放電測試時的ESD信號的峰值電壓可高達8kV，上升時間小于1ns。這兩種突發(fā)干擾，都具有突發(fā)、高壓、寬頻等特征。 在進行標準的EFT/ESD測試時，把干擾脈沖從設(shè)備外部耦合到

18、內(nèi)部，同時監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài)。如果設(shè)備沒有通過這些標準的測試，測試本身幾乎不能提供任何如何解決問題的信息。 要想定位被測物(EUT)對突發(fā)干擾敏感的原因和位置，必須進行信號測量。但是如果采用示波器進行測量的話，EUT內(nèi)部的干擾會產(chǎn)生變化。例如圖1中，使用金屬導(dǎo)線的探頭連接到示波器，會形成一個額外的干擾電流路徑，從而影響測試結(jié)果，很難定位產(chǎn)生ESD/EFT問題的原因。 圖1 用示波器測量EFT/ESDEFT/ESD干擾電路正常工作的機理 在進行EFT/ESD等抗擾度測試時，需要把相應(yīng)的突發(fā)干擾施加到EUT的電源線，信號線或者機箱等位置。干擾電流會通過電纜或者機箱，流入EUT的內(nèi)部電路，可能會引起

19、EUT技術(shù)指標的下降，例如干擾音頻或視頻信號，或者引起通信誤碼等；也可能引起系統(tǒng)復(fù)位，停止工作，甚至損壞器件等。 電子產(chǎn)品的抗干擾特性，取決于其PCB設(shè)計和集成電路的敏感度。電路對EFT/ESD信號敏感的位置，一般能被精確定位。形成這些"敏感點"的原因，很大程度上取決于GND/VCC的形狀以及集成電路的類型和制造商。 實踐發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生EFT/ESD問題的最主要的原因是，干擾電流的主要部分會流入低阻抗的電源系統(tǒng)。干擾電流能通過直接的連接進入GND系統(tǒng)，再由線路連接，從另外一個地方耦合出來；干擾電流也能通過直接連接進入GND系統(tǒng)，然后通過和金屬塊(例如機箱)等物體的容性耦合方式，

20、以電場的方式(場束)耦合出來。 圖2中，干擾脈沖電流I通過電纜或者電容滲透到PCB內(nèi)。由干擾電流產(chǎn)生電場干擾(電場強度E)或者磁場干擾(磁場強度B)。磁脈沖場B或電脈沖場E是影響PCB最主要的基本元素，一般來說，敏感點要么僅對磁場敏感，要么僅對電場敏感。 干擾電流I通過電源線注入到設(shè)備內(nèi)部。由于旁路電容C的存在，一部分電流IA離開了被測物，內(nèi)部的干擾電流Ii被減少了。圖中所示的由干擾電流Ii產(chǎn)生的磁場B會影響它周圍幾厘米范圍內(nèi)的電路模塊，一般電路模塊內(nèi)只會有很少的信號線會對磁場B敏感。 需要注意，磁場不僅僅由電源線電纜上干擾電流I以及排狀電纜上的電流產(chǎn)生，旁路電容C的電流路徑以及內(nèi)部GND和V

21、CC上的電流，會擴大干擾范圍。 在電源系統(tǒng)(主要是GND)上流動的干擾電流，產(chǎn)生的很強的寬頻譜電磁場，能干擾其周圍幾厘米范圍內(nèi)的集成電路或者信號線，如果敏感的信號線或者器件，例如復(fù)位信號、片選信號、晶體等，正好放置在干擾電流路徑周圍，系統(tǒng)就可能由此引起各種不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 一般情況下，一塊PCB上只會存在少量的敏感點，而且每個敏感點也會被限制在很少的區(qū)域。在把這些敏感點找出來，并采取適當?shù)氖侄魏螅湍芴岣弋a(chǎn)品的抗干擾性能。 由此可見，為了定位EUT不能通過EFT/ESD測試的原因，我們就必須首先找出這些突發(fā)干擾在系統(tǒng)內(nèi)部的電流路徑，再找出該路徑周圍存在哪些敏感的信號線和器件(敏感點)，之后可以采

22、取改善接地系統(tǒng)以改變電流路徑，或者移動敏感信號線和器件的位置等方法，從根本上以最低的成本解決EFT/ESD問題。 E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng) 由于EFT/ESD信號具有高壓和寬頻譜等特征，傳統(tǒng)的示波器和頻譜分析儀很難測量干擾電流的路徑。本文介紹的E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，專門用于測量和排除EFT/ESD問題。E1系統(tǒng)由四大部分組成(圖3)： 1產(chǎn)生突發(fā)干擾的突發(fā)干擾信號源SGZ21 SGZ21產(chǎn)生連續(xù)的類似于EFT或者ESD的干擾脈沖，脈沖的上升沿時間為2ns，下降沿時間為約10ns。這些脈沖包含的能量比標準的EFT脈沖或ESD脈沖小，因此能在不損壞被測設(shè)備的情況下，把干擾直接耦合到EUT的內(nèi)部PCB上。

23、SGZ21輸出的脈沖信號，其脈沖幅度是連續(xù)變化的，峰值在01500V之間，按統(tǒng)計平均分布。利用這種方法，配合傳感器，加上SGZ21內(nèi)置的光纖輸入計數(shù)器，能對PCB進行特別快速的抗干擾性能評估。 SGZ21采用電氣隔離(無大地參考)的對稱輸出。干擾脈沖能被容性耦合，極性可變。這樣，就能采用各種耦合方式，例如： a. 把發(fā)生器的輸出直接連接到被測物的GND系統(tǒng)上，把干擾電流直接注入到GND系統(tǒng)。 b. 把干擾電流注入到GND，然后從VCC返回。 c. 干擾電流可以注入到變壓器、分配器或者光耦的初級，從次級返回。 2接收突發(fā)干擾的瞬態(tài)磁場探頭MS02 流過EUT的干擾電流會產(chǎn)生磁場。通過磁場的強度和

24、方向等信息能提供干擾電流的分布情況。MS02瞬態(tài)磁場探頭是一個無源探頭，通過光纖連接到SGZ21計數(shù)器的輸入，利用計數(shù)器的讀數(shù)，可以測量突發(fā)電磁場的相對強度。 如果MS02檢測到磁場脈沖，它就會發(fā)出一個光脈沖。光脈沖的數(shù)量，可以在SGZ21計數(shù)器上讀到，這個值和測量到的平均磁場強度成一定的比例。只有穿過探頭環(huán)的磁力線才會被檢測到，因此通過旋轉(zhuǎn)探頭的方向，找到最大計數(shù)值，可以檢測到磁力線的方向，從而準確探測干擾電流的方向。見圖4 3將信號源的電輸出變?yōu)橥话l(fā)電磁場的電場和磁場場源探頭組 場源探頭組，包括各種尺寸和形狀的磁場場源探頭和電場場源探頭，最小分辨率可小于1mm。可以連接到SGZ21信號源的

25、輸出，向被測電路中的接地系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、集成電路、引腳、分立元件、關(guān)鍵布線、電纜、接插件等地方注入干擾，用于精確定位電路敏感點位置。 在利用SGZ21信號源和瞬態(tài)磁場探頭找出干擾電流的路徑之后，使用場源探頭，可以檢查該路徑周圍是否存在敏感的信號線或者器件，如果是器件，還應(yīng)該檢查是器件的哪個引腳。 不同的電路結(jié)構(gòu)，可能會對磁場敏感，也可能會對電場敏感。E1中的場源，有的是產(chǎn)生磁場的，有的是產(chǎn)生電場的，這樣可以確認EUT對哪種類型的干擾場敏感。 4檢測集成電路敏感度的IC傳感器等 為了評估電路修改的有效性，特殊設(shè)計的IC傳感器S31能和EUT內(nèi)部器件一樣，感應(yīng)突發(fā)干擾對數(shù)字邏輯的影響，并把干擾情況

26、通過光纖傳遞到計數(shù)器。 E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，配置有多種EMC傳感器，可以監(jiān)測PCB上的關(guān)鍵信號線、電源、地、電纜、接插件等被干擾的情況。 利用E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)定位EFT/ESD問題的方法 E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，在設(shè)備內(nèi)部仿真干擾的過程。能采用不同的方式，向電子模塊直接注入干擾電流、電場和磁場，以定位電路板上的電磁薄弱點，理解耦合機理，并完成最優(yōu)化的設(shè)計修改。 E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)不能按照某個標準進行兼容性測試。所以建議先對被測物進行標準的抗干擾測試，然后對可能的故障原因進行分析，再利用E1來找出更多的故障原因，并利用E1在產(chǎn)品開發(fā)場地進行設(shè)計修改的評估。 測量的目的是再現(xiàn)在標準抗干擾測試時的功能

27、故障，從而確認和評估干擾被耦合入和耦合出的路徑。 使用E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，測量和定位EFT/ESD問題的一般步驟為： 1故障粗略定位 檢查EUT的各個電路模塊，例如整塊PCB、PCB間的互聯(lián)電纜、PCB內(nèi)的電路功能模塊等。 取EUT的一塊PCB或者一部分電路，對該模塊的GND直接注入干擾： * 兩極連接方式注入干擾： 把SGZ21信號源的兩個輸出，分別連接到電路模塊的GND上，判斷是否是磁場敏感。如果在這種方式下，EUT出現(xiàn)期望的功能故障，說明在這兩個GND節(jié)點之間存在的干擾電流路徑周圍，存在對磁場敏感的敏感點。 * 單極連接方式注入干擾： 把SGZ21信號源的其中一個輸出接到電路模塊的GND

28、上，另一個輸出端接到EUT的機箱(可以用電場場源模擬機箱)，判斷是否是電場敏感。如果單極連接期間出現(xiàn)功能故障，可能是： 電場：直接由EUT和場源探頭間引起的故障； 磁場：流入電場的電流產(chǎn)生磁場，磁場被耦合到信號環(huán)路上，導(dǎo)致出現(xiàn)故障。 區(qū)分辦法： 在EUT的GND和附近的金屬物體之間建立一個很短的低阻抗的連接，從而消除電場的影響，如果不再出現(xiàn)那個已知的功能故障，就說明，那個已知的功能故障是由電場引起的。否則，這個故障可能是磁場引起的。 2測量干擾電流路徑 通過"故障粗略定位"，把敏感點位置進行了粗略的定位，同時確定了電路敏感的性質(zhì)(磁場敏感或者電場敏感)。使用瞬態(tài)電磁場探頭，

29、能測量EUT內(nèi)部突發(fā)磁場的相對強度，并可以測量出干擾電流的流向。利用瞬態(tài)磁場探頭測量時，能幫助你發(fā)現(xiàn)： a. EUT內(nèi)哪里存在突發(fā)磁場？ b. EUT內(nèi)部的干擾電流是怎么流的？ c. 干擾電流有沒有流入集成電路的輸入和輸出？ d. 旁路電容有什么影響，應(yīng)該采用多大容值的電容？ e. 屏蔽連接的長度是如何影響旁路電流的？ 3精確定位敏感點 在把故障定位到模塊并測量出電流路徑之后，使用場源，能對敏感點進行精確定位： 首先是根據(jù)前面的測量結(jié)果來選擇場源，決定使用磁場場源或者電場場源。 再依據(jù)測量到的"電流路徑"，沿著干擾電流方向的路徑，使用相應(yīng)的場源對EUT注入干擾。E1抗干擾開

30、發(fā)系統(tǒng)配備了不同分辨率的9種場源，選擇場源時，從大面積到小面積，選擇強度時，探頭由遠到近慢慢靠近EUT，從而最終確定敏感點的位置。 4評估電路修改有效性 找出電路內(nèi)部存在的敏感點之后，開發(fā)人員會進行電路修改以改善EUT的抗干擾性能。為此，E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，使用了一套"脈沖率測量法"的技術(shù)，讓我們能對電路修改的有效性進行快速的評估。脈沖率測量法需要使用SGZ21發(fā)生器和傳感器。 SGZ21產(chǎn)生如圖6所示的，輸出脈沖無序的，峰值電平呈平均分布的脈沖信號，這樣就不需要發(fā)生器和計數(shù)器之間的同步。 例如，用放在EUT內(nèi)部的傳感器來監(jiān)視敏感的信號線，一旦檢測到這根信號線上有干擾，就會

31、發(fā)出一個光脈沖。SGZ21上的計數(shù)器對這些光脈沖進行計數(shù)。在一個周期信號(1秒鐘)序列期間檢測到的計數(shù)值，代表著干擾門限所處的位置，即EUT的敏感度。 圖6中，如果在一個周期脈沖序列里檢測到11個脈沖，則干擾門限是u1，意味著注入電壓為u1的突發(fā)干擾，本區(qū)域就會遭受干擾； 如果檢測到的是3個脈沖，則干擾門限是u3。 檢測到的脈沖數(shù)越少，表明模塊設(shè)計得越好。 測量濾波器的濾波波形是一個非常典型的應(yīng)用：把SGZ21產(chǎn)生的干擾電流注入到EUT，S31傳感器測量EUT上受干擾的線上的信號，在SGZ21計數(shù)器上可以讀到計數(shù)值，修改濾波器后，再次測量。兩次測量結(jié)果的對比，就可以很清楚地告訴你，你的設(shè)計修改

32、是否有效。 圖6 SGZ21的脈沖序列5實時監(jiān)視EUT工作狀態(tài) 在抗干擾測試時，盡可能快地明確地發(fā)現(xiàn)EUT內(nèi)的功能故障，是非常重要和關(guān)鍵的。然而，從外界來觀察的話，EUT故障經(jīng)常是不可見的，或者過一段時間才能發(fā)現(xiàn)。例如，EUT里的處理器，已經(jīng)死機了，但是顯示的還是正常的狀態(tài)，甚至顯示器上顯示的也是正常的信息。 為了進行有效的故障定位，有必要使用S31傳感器來提供與EUT功能有關(guān)的信息，例如用S31去監(jiān)視看門狗電路的后置觸發(fā)信號、片選信號等，以監(jiān)視EUT的工作狀態(tài)。SGZ21上的脈沖計數(shù)器可以監(jiān)視，并判斷設(shè)備是否在正常工作。你也可以把S31的光纖輸出連接到光纖接收器，光纖接收器把S31送來的光信

33、號變?yōu)殡娦盘?，再連接到示波器上進行觀察和分析。 總線系統(tǒng)或者接口上的數(shù)據(jù)流，往往能反映系統(tǒng)的操作狀態(tài)。但是通過示波器或者邏輯分析儀來監(jiān)視是很浪費時間的，而且成本很高。采用SGZ21的計數(shù)器來監(jiān)視數(shù)據(jù)流，是一個快速的方法。由于數(shù)據(jù)的內(nèi)容會改變，而且計數(shù)器和數(shù)據(jù)包是不同步的，所以計數(shù)器上的值是會變化的。盡管如此，計數(shù)器上的值，還是能體現(xiàn)出EUT處于不同的工作狀態(tài)。這樣工程師就可以通過計數(shù)器顯示的結(jié)果來判斷設(shè)備的工作狀態(tài)。例如在EUT復(fù)位后重新啟動時記錄的值，就是代表了EUT當前的工作狀態(tài)。這樣，工程師就能在抗干擾測量中發(fā)現(xiàn)EUT是否復(fù)位了，還是在傳輸數(shù)據(jù)時經(jīng)常要重新發(fā)送，或者類似的由干擾引起的其他

34、問題。 如果干擾脈沖正好出現(xiàn)在EUT的程序中要求嚴格的階段(例如正在通過接口進行數(shù)據(jù)傳輸)，就可能出現(xiàn)功能故障。出現(xiàn)功能故障的頻繁程度，取決于EUT的結(jié)構(gòu)。因此我們必須在適當?shù)碾妷弘娖缴蠝y量足夠長的時間，確保EUT不會產(chǎn)生功能故障。這種方法，是利用EUT出現(xiàn)故障作為敏感度的參考依據(jù)，在實際調(diào)試中需要花費大量精力和時間。 如果在EUT內(nèi)部某個位置安裝一個傳感器，傳感器的干擾門限是和時間無關(guān)的，我們可以利用傳感器的計數(shù)值，作為敏感度的參考依據(jù)。這樣的話，就不需要進行長時間的測量。這種方法特別適合于評估濾波器、屏蔽以及旁路的效果。 在實際工作中，電路內(nèi)部的IC和傳感器對快速干擾的敏感程度是不同的。所

35、以可能會出現(xiàn)在干擾電壓增加時，EUT先被干擾了，而傳感器還沒有被干擾到，或者相反的情況。這時，需要建立一個EUT干擾門限和傳感器干擾門限的關(guān)系，如果在EUT上僅僅修改屏蔽或者濾波，則這種相對的關(guān)系會保持不變。傳感器干擾門限的改進，也意味著提高了EUT的抗干擾能力。 本文小結(jié) 對于EFT/ESD等突發(fā)的、高壓的、寬帶的干擾，傳統(tǒng)上難以測量，如果電子產(chǎn)品出現(xiàn)EFT/ESD問題，工程師只能憑經(jīng)驗去解決問題。E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，給工程師一個全新的測量概念，能快速定位電路存在的敏感點，并通過設(shè)計修改，能以最低的成本讓被測物通過相關(guān)的電磁兼容標準測試。 作者：沈?qū)W其 首席代表 容向系統(tǒng)科技有限公司 轉(zhuǎn)貼）

36、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試及對策 探討2007-11-18 12:165.2.1 電快速瞬變脈沖群抗擾度測試適應(yīng)的產(chǎn)品類別和范圍電快速瞬變脈沖群是由電感性負載（如繼電器、接觸器等）在斷開時，由于開關(guān)觸點間隙的絕緣擊穿或觸點彈跳等原因，在斷開處產(chǎn)生的暫態(tài)騷擾。當電感性負載多次重復(fù)開關(guān)，則脈沖群又會以相應(yīng)的時間間隙多次重復(fù)出現(xiàn)。這種暫態(tài)騷擾能量較小，一般不會引起設(shè)備的損壞，但由于其頻譜分布較寬，所以會對電子、電氣設(shè)備的可靠工作產(chǎn)生影響。電快速速變脈沖群試驗的目的就是為了檢驗電子、電氣設(shè)備在遭受這類暫態(tài)騷擾影響時的性能。重復(fù)快速瞬變試驗是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源

37、端口、信號和控制端口的試驗。試驗的要點是瞬變的短上升時間、重復(fù)率和低能量。因此，該項目測試適用于那些交流市網(wǎng)供電的電子電氣產(chǎn)品。對那些由公共的長直流電源線供電的電子電氣產(chǎn)品和那些有電信端口和長的控制、信號端口的電子電氣產(chǎn)品的相應(yīng)端口也應(yīng)進行該項目測試，因為這些長的交/直流電源線和信號控制線在工作時可能會感應(yīng)到周圍的設(shè)備產(chǎn)生的電快速瞬變脈沖干擾；同時，與公共的交/直流供電網(wǎng)絡(luò)共用電源的其他設(shè)備可能會產(chǎn)生電快速瞬變脈沖干擾傳輸?shù)焦补╇娋W(wǎng)絡(luò)，干擾同一供電網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備。對那些不含電子電路的電氣設(shè)備，有些產(chǎn)品標準可能認為其肯定可以通過電快速速變脈沖群抗擾度測試，因此不再對其提出電快速速變脈沖群抗擾度

38、測試要求。5.2.2 電快速瞬變脈沖群抗擾度測試所需測量儀器和測量場地測量儀器：電快速瞬變脈沖群抗擾度測試儀（電快速瞬變脈沖群發(fā)生器+單相/三相耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)+瞬變脈沖群測試專用電容耦合夾）測量場地：測量間（環(huán)境滿足一般實驗室環(huán)境要求即可，電磁環(huán)境以不影響被測設(shè)備正常工作為度）其     他：接地平板、絕緣木桌5.2.3 開關(guān)電源電快速瞬變脈沖群抗擾度測試可能存在的問題及原因分析脈沖群試驗主要是進行電源線和信號/控制線的傳導(dǎo)差/共模干擾試驗，只是干擾脈沖的波形前沿非常陡峭，持續(xù)時間非常短暫，因此含有極其豐富的高頻成分，這就導(dǎo)致在干擾波形的傳輸過程中，會有

39、一部分干擾從傳輸?shù)木€纜中逸出，這樣設(shè)備最終受到的是傳導(dǎo)和輻射的復(fù)合干擾。電快速脈沖試驗波形的上升沿很陡，包含了很豐富的高頻成分。另外，由于試驗脈沖是持續(xù)一段時間的脈沖串，因此它對電路的干擾有一個累積效應(yīng)，大多數(shù)電路為了抗瞬態(tài)干擾，在輸入端安裝了積分電路，這種電路對單個脈沖具有很好的抑制作用，但是對于一串脈沖則不能有效地抑制。電快速脈沖對設(shè)備影響的原因有三種，包括：a）通過電源線直接傳導(dǎo)進設(shè)備的電源，導(dǎo)致電路的電源線上有過大的噪聲電壓。當單獨對火線或零線注入時，在火線和零線之間存在著差模干擾，這種差模電壓會出現(xiàn)在電源的直流輸出端。當同時對火線和零線注入時，僅存在著共模電壓，由于大部分電源的輸入都

40、是平衡的（無論是變壓器輸入，還是整流橋輸入），因此實際共模干擾轉(zhuǎn)變成差模電壓的成分很少，對電源的輸出影響并不大。b）干擾能量在電流線上傳導(dǎo)的過程中，向空間輻射，這些輻射能量感應(yīng)到鄰近的信號電纜上，對信號電纜連接的電路形成干擾（如果發(fā)生這種情況，往往會在直接向信號電纜注入試驗脈沖時，導(dǎo)致試驗失敗）。c）干擾脈沖信號在電纜（包括信號電纜和電源電纜）上傳輸時產(chǎn)生的二次輻射能量感應(yīng)進電路，對電路形成干擾。5.2.4 開關(guān)電源電快速瞬變脈沖群抗擾度測試存在問題的相應(yīng)對策針對脈沖群干擾，主要采用濾波（電源線和信號線的濾波）及吸收（用鐵氧體磁芯來吸收）。采用鐵氧體磁芯吸收的方案非常便宜也非常有效，但要注意做試驗時鐵氧體磁芯的擺放位置，就是今后要使用鐵氧體磁芯的位置，千萬不要隨意更改，因為脈沖群干擾不僅僅是一個傳導(dǎo)干擾，更麻煩的是它還含有輻射的成分，不同的安裝位置，輻射干擾的逸出情況各不相同，難以捉摸。一般將鐵氧體磁芯用在干擾的源頭和設(shè)備的入