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电快速瞬变脉冲群试验及其在

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电快速瞬变脉冲群试验及其在

标准化方面的最新进展

脉冲群抗扰度试验是一种使用较为普遍的抗扰度试验项目,同时也是在所有抗扰度试验项目中比较难于通过的试验项目之一。本讲座解释日常生活中的脉冲群形成机理;说明脉冲群抗扰度试验的要点;以及脉冲群抗扰度试验标准化方面的最新进展。

假定继电器绕组的稳态电流I为70mA,绕组电感L2为1H,存在于继电器绕组的层间和匝间的分布电容C2为50pF。当开关断开时,继电器绕组的稳态电流被切断,根据电感性负载电流不能突变的原则,继电器绕组只能通过对分布电容C2的充电来保持电流的连续性。根据能量守恒的原理(计算中未计入继电器绕组的内阻R),有

1/2×L2I2=1/2×C2U2

在继电器绕组两端可能出现的电压峰值为

U=I(L2/C2)1/2=3130.5V

转换中的自谐振频率为

f=1/(2π(L2C2)1/2)=7.118kHz

分析表明,开关S断开瞬间,可在继电器绕组上产生高频衰减振荡(因绕组本身存在电阻)。电压的幅值非常高,与供电电压相比,后者可以不计,因此,感应出来的高电压将直接出现在开关动静触点的两边。

进一步分析可以知道,在开关触点刚打开的瞬间,动静触点间的距离还很近,实际上用不着达到3130.5V,只要在继电器绕组感生出较低电压,就可以引起刚被打开的动静触点间的空气击穿,这便是第一次电弧的形成过程。一旦在开关触点间产生电弧,动静触点瞬间变为等电位,亦即在供电线路上产生一个高电压。与此同时,继电器绕组的分布电容C2要通过电弧、供电线路和供电电源进行放电,由于放电的时间常数很小,因此放电很快结束,本次放电的电弧也就阻断,而在供电线路上可以见到一个非常短暂的小脉冲。这时整个电路又回复到继电器绕组电感L2中能量向分布电容C2的转移,继电器绕组两端第2次出现高压。由于动静触点的距离在逐渐拉大,尽管第2次触点间的放电可以形成,但放电电压要适当提高,放电的等待时间将适当增长。以上情况将要一次次继续,放电电压一次次提高,放电间隔时间一次次增长,直到触点间的距离大到使分布电容C2上的电压不能击穿为止。

上述瞬变干扰的形成还与被切接的继电器类型有关,下表给出了测试的结果。

由于机电式元件,比如继电器,常常安装于接近电子和电气设备的地方。当机械触点将未加抑制的回路断开时,会产生高幅值快速瞬变干扰电压,它们将直接耦合到电源和地线,并通过电感和电容耦合间接耦合到信号电缆。

对于低电压、小功率回路的控制,当我们在断开感性回路的电流时,那怕只断开很小的电流(几毫安)和很低的电压(几伏),也照样可以引起很高的干扰电压,产生严重的骚扰。它们主要是通过电容耦合的形式,以共模电压出现在附近的线路中。

当然在变电站里,断路器和隔离开关的操作可以引起电弧。这种断开操作也会产生瞬变,但它与上面讲到的这种高频、高速的脉冲有很大不同,这种类型的干扰瞬变较慢,却具有很高的能量,主要是影响设备的接地系统和电源系统,但也会耦合到信号电缆。

实践表明,设备在所处的环境受到的干扰不仅与现场安装设备产生的干扰有关,还与设备正常安装(即电源、位置、电缆类型、接地、屏蔽、滤波等等)的耦合情况有关。

对于这种因机械开关切换电感性负载而形成小脉冲,尽管单个脉冲的能量较小,但脉冲成群出现,脉冲的重复频率较高,脉冲波形的上升时间短暂,一般不会造成设备故障,但使设备产生误动作的情况经常可见。

根据国外专家的研究,认为成群出现的脉冲干扰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器件结电容的充电,当结电容上的能量积累到一定程度,便会引起线路(乃至设备)的误动作。

由于尖峰脉冲串对电网中电子设备的干扰作用是明显的,所以在IEC61000-4系列标准中(对应于我国的电磁兼容系列标准GB/T17626)专门用一个分标准来模拟电网中机械开关对电感性负载切换时所引起的干扰,从而完成对电气和电子设备在抗击电快速瞬变脉冲群性能方面的考核。

脉冲群发生器的基本技术指标是:

脉冲上升时间(指10%至90%):5ns±30%(50Ω匹配时测);

脉冲持续时间(前沿50%至后沿50%):50ns±30%(50Ω匹配时测);

脉冲重复频率:5kHz或2.5kHz;

脉冲群持续时间:15ms;

脉冲群重复周期:300ms;

发生器开路输出电压:0.25~4kVP;

发生器动态输出阻抗:50Ω±20%;

输出脉冲的极性:正/负;

发生器与电源的关系:异步。

其中,脉冲群发生器的重复频率选择与试验电压有关:0~2kV用5kHz;4kV用2.5kHz。

这个网络提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口的能力。这里所谓不对称干扰是指线(电源线)与大地之间的干扰。作为佐证,在图7中可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线(L1、L2、L3、N及PE)上,信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连,机壳则接到参考接地端子上。这就表明脉冲群干扰实际上是加在电源线与参考地之间,因此加在电源线上的干扰是共模干扰。

耦合夹的两端各有一个高压同轴接头,用其最靠近受试设备的这一端与发生器通过同轴电缆连接。从图中可以看出,高压同轴接头的芯线与下层耦合板相连,同轴接头的外壳与耦合夹的底板相通,而耦合夹放在参考接地板上。这一结构表明,高压脉冲将通过耦合板与受试电缆之间的分布电容进入受试电缆,而受试电缆所接收到的脉冲仍然是相对参考接地板来说的(耦合夹是放在参考接地板上的)。因此,通过耦合夹对受试电缆所施加的干扰仍然是共模性质的。

前面我们了重点讨论了脉冲群干扰是共模干扰。其实明确脉冲群干扰的性质非常重要:首先,这与试验方法有关。既然是共模干扰,就一定要与参考接地板关联在一起,离开了参考接地板,共模干扰将加不到受试设备去。其次,既然脉冲群抗扰度试验是抗共模干扰试验,这就决定了试验人员在处理干扰(提高受试设备的抗扰度性能)时,必须采用针对共模干扰的有效措施。

3.3 其他必须的配置

本节主要讨论参考接地板和仪器以及试品三者之间的布局关系。

①参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板(普通铝板易氧化,宜慎用);用其他金属板材,厚度要大于0.65mm。

接地板尺寸取决于试验仪器和试品,以及仪器与试品间所规定的接线距离(1m)。参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。

参考接地板应与实验室的保护地相连。

②试验仪器(包括脉冲群发生器和耦合/去耦网络)放在参考接地板上。试验仪器用尽可能粗短的接地电缆与参考接地板连接,并要求在连接处的阻抗尽可能地小。

③试品用0.1±0.01m的绝缘座隔开后放在参考接地板上(如果是台式设备,则应放置在离参考接

地板高度为0.8±0.08m的木头台子上),试品(或试验台子)距参考接地板边缘的最小尺寸满足项①(0.1m)的规定。

试品应接照安装规范进行布置和连接,以满足它的功能要求。另外,试品应按照制造商的安装规范将接地电缆以尽量小的接地阻抗连接到参考接地板上(注意,不允许有额外的接地情况出现)。当试品只有两根电源进线(单相,一根L,另一根N),而且不设专门接地线时,试品就不能在试验时再单独拉一根接地线。同样,试品如通过三芯电源进线(单相,一根L,一根N,及一根电气接地线),而未设专门接地线时,则此试品也不允许另外再设接地线来接地,而且试品的这根电气接地线还必须经受抗扰度试验。

④试品与试验仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在1m,电源线的离地高度控制在

0.1m,如有可能,最好用一个木制支架来摆放电源线。

当试品的电源线为不可拆卸时,而且长度超过1m,那么超长部分应当挽成直径为0.4m的扁平线圈,并行地放置在离参考地上方0.1m处,试品与仪器之间的距离仍控制为1m。

标准还规定,上述电源线不应采用屏蔽线,但电源线的绝缘应良好。

⑤试验应在试验室中央进行,除位于试品及试验仪器下方的参考接地板外,它们与其他所有导电性结构(例如屏蔽室里的墙壁和实验室里的其他有金属结构的试验仪器和设备)之间的最小距离为0.5m,

⑥当使用耦合夹做被试系统抗扰度试验时,耦合夹应放在参考接地板上,耦合夹到接地板边缘的最小尺寸为0.1m。同样,除位于耦合夹下方的接地板外,耦合夹与其它导电性结构间的最小距离是0.5m,见下图所示。

如果试验针对系统中的一台设备(如试品1)的抗扰度测试,则耦合夹与试品1的距离保持不变,而将与试品2的距离增至5m以上(标准认为长导线足以使线路上的脉冲损耗殆尽)。反之,则接线要求也反过来。

4. 实验室的型式试验

标准提到,脉冲群抗扰度试验有实验室型式试验和现场试验两种。标准承认的是实验室型式试验。本节讲述实验室型式试验。

4. 1 试验方法

对电源线,通过耦合/去耦网络来施加试验电压。

对信号线、控制线通过电容耦合夹来施加试验电压。

脉冲群试验是利用干扰对线路结电容充电,当其能量积累到一定程度,就可能引起线路(乃至系统)出错。因此线路出错有个过程,而且有一定偶然性,不能保证间隔多少时间必定出错,特别是当试验电压接近临界值时。为此,一些产品标准规定电源线上的试验是在线—地之间进行,要求每一根线在一种试验电压极性下做三次试验,每次一分钟,中间间隔一分钟;一种极性做完,要换做另一种极性。一根线做完,再换做另一根线。当然也可以把脉冲同时注入两根线,甚至几根线。由于脉冲群信号在电源线上的传输过程十分复杂,很难判断究竟是分别加脉冲,还是一起加脉冲,设备更容易失效。因此,同时加脉冲也仅仅是一种试验形式而己,最终要由试验来下结论。

另一些标准(如GB4343.2),规定一根线上先加2分钟正极性脉冲,稍事休息,再加2分钟负脉冲。可见不同标准有不同规定,但都有相对较长的试验过程,以避免偶然性。并通过多种组合来暴露隐患。

通常试品只对其中一根线和一个极性的试验比较敏感。

4.2 试验中的注意点

试验配置的规范性非常重要,首先,没有参考接地板,干扰就加不到试品去;其次,没有足够大的接地板,就不能保证试验结果的正确性。另外,由于脉冲群的单个脉冲前沿达到5ns,半宽达到50ns,说明其中含有极其丰富的谐波成分,幅度较大的频率至少要达到60MHz以上。对电源线来说,那怕长度只有1m,由于长度已可和传输频率的波长相比,已不能以普通电源线对待,信号在上面传输时,部分仍通过线路进入试品(传导);部分要从线路逸出,成为辐射信号进入试品(辐射)。故试品受到的干扰实际上是传导与辐射的结合。传导与辐射的比例将与电源线长度有关:线路短,传导多;线路长,辐射强。

而且辐射强弱还和电源线与参考接地板的贴近程度有关(反映为线路与参考地之间的分布电容),线路离接地板近,分布电容大(容抗小),干扰不易以辐射方式逸出;反之亦反。因此,试验用电源线的长度、离参考接地板的高度,乃至电源线与试品的相对位置,都可以成为影响试验结果的因素。为了保证试验结果的重复性和可比性,注意试验配置的规范性就变得十分重要了。除了试验配置的规范性外,还要注意每次试验时附在试品上的附加导线根数、及摆放位置是否一致。这是因为脉冲群试验除了有传导干扰外,还存在一定程度的辐射干扰,不同的导线数目,不同的导线摆放位置,试品对辐射干扰的响应情况是不同的。

此外,还要提醒试验人员的是,不同的试验运行程序,也可能影响试验结果,这是因为不同的试验运行程序对试品结电容的充放电情况也是不同的。

总之,试验人员对试验情况都要仔细记录在案,便于日后对试验结果有可追溯性。

5. 国际上关于脉冲群抗扰度试验的标准化最新动向

国际电工委员会对IEC61000-4-4有了新的标准草案(FDIS文件,2004年版),其中,对电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,包括对波形的要求、校验信号发生器的方法、试验方法的细节都有了新的规定,作者认为标准草案的这些规定对规范试验,提高试验的可比性和重复性很有好处。下面是标准草案与现行标准的不同部分,以及作者对它们的一些评述,希望对试验人员理解标准和正确掌握试验方法会有所帮助。

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5.2 试验设备

5.2.1 脉冲群发生器

原标准与新标准草案在发生器的主要元件上有明显区别:原标准讲的是火花气隙;新标准草案讲的是高电压开关。事实上,当代脉冲群发生器无一例外都采用高压电子开关。这一改变,对提高脉冲群发生器工作的稳定性,及提高试验频率起到了关键作用。

现行标准之所以取2.5kHz和5kHz为脉冲群发生器的试验频率,在标准的附录A中,曾有一段文字提到这个问题:

“由于火花气隙在低于1kV时的机械和电气上的不稳定,所以对低于2kV的试验电压要通过分压器来得到”。

“脉冲群冲单个脉冲的重复频率的实际值为10kHz到1MHz,然而广泛调查的结果表明,采用固定调节火花气隙的发生器难以再现这种相对较高的重复频率,因此标准规定了频率较低的、有代表性的专用脉冲”。

可见当时把脉冲频率定为2.5kHz和5kHz实在是有一点不得以而为之的味道。随着脉冲形成器件更新,特别是高速高压电子开关选用,把脉冲频率提高则是理所当然的事情,使得脉冲群抗扰度试验更加切合实际干扰情况。

5.2.2 脉冲群发生器的特性参数

不同点之二便是脉冲群发生器的特性参数。

在新标准草案上表现为两点:

①给出了两种不同负载条件下的输出电压范围,1000Ω为0.24kV~3.8kV;50Ω为0.125V~2kV。

②取消了每个2kV脉冲在50Ω上的提供能量为4mJ的说法,脉冲发生器性能的可比性由后面表格来加以保证:

在表中还可以看到一点:脉冲的重复频率提高并不会造成对受试设备注入能量的增加,这是因为重复频率自5kHz提高到100kHz(频率提高了20倍),但脉冲群的持续时间却从15ms缩减到0.75ms(持续时间缩减到原来的二十分之一),因此注入受试设备的脉冲总量没变(仍为75个),注入受试设备的干扰能量也就没变,只是单位时间内的脉冲密集程度有了增加。考虑到国外专家对脉冲群试验的故障机理解释为是干扰脉冲对线路结电容的充电,脉冲频率越高,单位时间内的脉冲个数越多,对结电容的电荷积累也越快,越容易达到线路出错的阈限。因此,新的标准草案把测试频率提高,其本质上是将试验的严酷程度有所提高。

5.2.3 发生器性能校验

对发生器的性能必须进行校验,以便对所有参与做试验的试验发生器的性能建立一个共同依据。校验可采用下列步骤:

在试验发生器的输出端依次分别接入50Ω和1kΩ的同轴衰减器,并用示波器加以监测。监测用示波器的-3dB带宽,以及体现试验发生器负载的50Ω和1kΩ的同轴衰减器的频率响应要求达到400MHz以上。其中50Ω是试验发生器的匹配负载;1kΩ试验负载则体现了发生器的一个复合负载。不同的试验发生器只有在两种极端的负载条件下拥有相同特性,才能保证在实际的抗扰度试验中有相互可比的试验结果。

校验中要测量单个脉冲的上升时间、持续时间和重复频率;以及脉冲群的持续时间和重复周期,详细记录在案。

针对每个设定电压,下表给出了在50Ω负载上测得的输出电压幅值Vp(50Ω)以及1kΩ负载上测得的输出电压幅值Vp(1kΩ)。其中Vp(50Ω)的容差为0.5Vp(开路输出电压)±10%;Vp(1kΩ)的容差为Vp(1kΩ)±20%。测量中要保证分布电容为最小。

发生器输出电压的峰值和重复率

设定电压

(kV)

Vp(开路输出电压)

(kV)

Vp(1kΩ)

(kV)

Vp(50Ω)

(kV)

重复频

(kHz)

0.25

0.25

0.24

0.125

5和100kHz

0.5

0.5

0.48

0.25

5和100kHz

1

1

0.95

0.5

5和100kHz

2

2

1.9

1

5和100kHz

4

4

3.8

2

5和100kHz

5.2.4 耦合/去耦网络

不同点之三是用耦合/去耦网络做电源线抗扰度试验。

现行标准是对电源线逐根做共模抗扰度试验;新标准草案是对所有电源线路同时做共模抗扰度试验。

新标准草案所规定的电源线耦合/去耦网络见下图所示。

为了保证在交流/直流电源端口试验中使用的耦合/去耦网络性能合格,光有上述基本要求是不够的,还必须对耦合/去耦网络的共模输出波形进行校验。校验时发生器的输出电压设置为4kV。发生器的输出接耦合/去耦网络的输入,耦合/去耦网络的输出接50Ω负载,记录峰值电压和波形。校验要在每一条耦合/去耦通路上进行。测量结果应该是:脉冲的上升时间为5ns±30%;脉冲持续时间对50Ω为50ns±30%,峰值电压在表3要求上±10 %。此外,当被试设备以及电源与网络脱开时,在耦合/去耦网络输入端的残余试验脉冲不超过所施试验电压的10 %。标准草案对波形校验结果一致性的规定有重要意义:事实上,只有大体一致的试验波形才代表试验波形中的谐波成分及其含量的一致性,只有这样,才能保证采用不同试验发生器时的试验结果大体一致。

5.2.5 电容耦合夹

脉冲群对于I/O线、信号线、数据线和控制线抗扰度试验是通过电容耦合夹进行的(如果前述耦合/去耦网络不适合使用在AC/DC电源端口时,也可采用电容耦合夹的耦合方式来对AC/DC 电源端口进行试验)。耦合夹的耦合电容取决于电缆的直径、材料及电缆的屏蔽情况。

耦合电容典型值为100pF~1000pF(现行标准写50pF~200pF)。

5.3 试验配置

5.3.1 实验室型式试验的配置

关于实验室型式试验的配置,在现行标准与新标准草案里有两张非常相似的图,为说明问题起见,现行标准和新标准草案的实验室型式试验配置分别见下两页的插图所示。在仔细观察这两张图的时候,还是能发现这两张图的差别,最大的不同出现在这两张图的左侧,是关于台式设备的试验配置。

l =耦合夹与EUT之间的距离,为0.5m±0.05m;(A)=电源线耦合的位置;(B)=信号线耦合的位置

新标准草案的试验配置

按照新标准草案的配置,无论是地面安装设备、台式设备、以及其他结构形式的设备,都将放置在一块参考接地板的上方。被试设备与参考接地板之间用0.1m±0.01m厚的绝缘支撑物隔开。新标准草案规定,凡是安装在天花板上或是墙壁上的设备都按台式设备来做试验。新标准草案还规定,试验发生器和耦合/去耦网络也直接放在参考接地板上,并与参考接地板保持低阻抗连接。新标准草案的这些变化显得尤其重要:首先将试验发生器和耦合/去耦网络直接放置在参考接地板上,并且和参考接地板相连,是因为脉冲群试验对被试线路进行共模试验,是将干扰加在被试线路与大地之间的试验,而试验中的参考接地板就代表了大地。所以将试验发生器和耦合/去耦网络放在参考接地板上是由试验的性质决定的,为了不使脉冲群干扰产生过多衰减,试验发生器、耦合/去耦网络与参考接地板的连接应当是低阻抗的。

新标准草案指出与被试设备连接的所有电缆要放在离地高度为0.1m的绝缘支架上。明确这一点也很重要,因为被试设备的连接电缆与参考接地板之间构成了一个分布电容,不一样的离地高度,构成的分布电容也是不同的。不同的分布电容,对脉冲群高频谐波从连接电缆上的逸出情况也将是不一样的,会直接影响试验结果。

新标准草案对台式设备试验配置方式的改变,则对台式设备的试验严酷度以及试验结果的一致性有了极大提高。按照原标准的试验配置,台式设备放在木头桌子上,试验发生器放在参考接地板上(试验发生器的接地端子以低阻抗与参考接地板连接),迭加了干扰电压的电源线则从地面处再伸展到台式设备的电源输入端。因此电源线的实际离地高度要在80cm以上,使得电源线相对参考平面的阻抗不能固定(不同的摆放位置有不同的阻抗),而且电源线过大的高频阻抗(相对于电源线离开参考地平面为10cm的布局来说),使得电源线上的脉冲群干扰的高频成分大量逸出,导致实际进入被试设备的干扰变弱。因此利用原标准和新标准草案提供的试验配置对同一台设备做试验时,可以得出截然不同的结果。

此外,新标准草案特别指出,在耦合装置与被试设备之间的电源线和信号线的长度为0.5m±0.05m,而不是原标准规定的≤1m。很显然,原标准给出的长度不明确,从0~1m都

属适合范围,但是不同的线长,脉冲群高频谐波的逸出情况是不同的,被试设备受到的干扰实际上是遗留在线上的传导干扰和逸出到空间的辐射干扰的综合结果。不同的线长,被试设备受到的传导干扰和辐射干扰的比例是不同的,没法保证试验结果的可比性。因此,明确被试线路的长度,对试验结果的可比性、一致性特别重要。

新标准草案还规定,如果制造商提供的不可拆卸的电源电缆的长度超过0.5m±0.05m,超长的电缆应折叠起来,避免成为一个扁平线圈,同时摆放在离参考接地板0.1m高的地方。而不是原标准规定的电源电缆超过1m时,超长部分挽成一个直径为0.4m的扁平线圈,平放在离参考接地板0.1m高的地方。显然新标准草案的提法比较合理,对超长线的处理也比较容易。

在新标准草案首次提出了机架安装设备的试验配置(见下图所示),是现行标准中没有的。新方案的提出,避免了由于试验人员对标准的理解不一所导致的试验结果不一。

最后,新标准草案还要求不需经受快速瞬变脉冲试验的线路要圈起来,并尽可能地远离受试线路,以尽量减少线路之间的耦合。

* * * *

关于在I/O和通信端口上的试验配置,原标准与新标准草案都采用电容耦合夹来做试验。但是原标准中,当两台设备同时进行试验时,受试设备与耦合夹的距离l1=l2≤1m;当只对一台设备进行试验时,为了去耦,l2至少要≥5m,或l2>5l1。在新标准草案中,两台设备同时试验时,受试设备与耦合夹的距离l1=l2=0.5m±0.05m;当仅对一台设备进行试验时,在不需要进行试验的这台设备与耦合夹之间必须插入一个去耦网络。

5.4 试验方法

关于试验计划中的试验时间,在原标准中只写不低于1分钟。而在新标准草案写道,为了加速试验,选择试验时间为1分钟。试验时间可以分割成6个10秒的脉冲群,每次间隔暂停10秒钟。

由于在实际的环境中,脉冲群是随机发生的独立事件,故不倾向于将脉冲群与被试设备的信号同步。

产品标准的制定委员会可以选择其他的试验持续时间。

6. 脉冲群干扰的抑制

本节叙述脉冲群干扰的抑制,包括本讲座一开始就提到的由机械联切换电感性负载所引起的电火花干扰,以及真正意义上的对脉冲群干扰的处理。

6.1 开关切换瞬变的抑制

6.1.1 对继电器绕组(电感性负载)的处理

对直流继电器来说,可以在绕组上并联一些电阻、电容和二极管等元件来达到干扰抑制的目的,如下图所示。

对a,二极管近乎理想的顺向导通状态阻止了开关切换瞬间绕组电感对分布电容的充电,避免自谐振的发生。线路中电流表达式为I=I0e-t/τ。式中I0为继电器绕组的稳态工作电流;τ为时间常数,τ=L/R,L和R分别为绕组本身的电感和电阻。当L很大而R很小时,τ

将很大,这意味线路中电流衰减很慢,故此继电器控制的触点将延时释放。该线路最大优点是产生的瞬变电压最低。

对b,与a不同,在二极管回路中串入了电阻R。就电感能量释放通路来说,它与绕组电阻同处一条串联回路,所以电路b的总电阻比a要大,其结果是电路b的τ比a小。故b的触点释放过程将比a快。串联电阻R值要适中,太大了,相当抑制回路开路,对瞬变无抑制作用;太小了,就变得与电路a一样。所以对R的值要通过试验来加以折衷。

对c,并联电容C的存在,是人为地加大了继电器绕组中分布电容对瞬变形成的影响。今假定电容C的值为0.5μF,且不计串联电阻的存在,则新电路绕组两端可感应出的电压峰值为

U=I×(L2/(C+C2))1/2=98.7V

可见瞬变干扰的幅度被大大降低了(原先为3130.5V)。此外,自谐振频率也将降低为226Hz。线路中的附加电阻R将为自谐振提供额外的功率消耗,使振荡经过几周后被很快衰减至零。

对d,在继电器绕组上并联一对背对背联接的TVS管,TVS管的击穿电压要大于继电器绕组工作电压。继电器工作时,TVS管不导通。但当机械开关S切断继电器的绕组电流瞬间,只要绕组上感生的瞬变电压超过TVS管限定电压,TVS管便导通,并把绕组电压箝制在TVS管的限定电压上,阻止了绕组电压的续继升高,亦即阻止了瞬变电压的产生。TVS管对功率的消耗使继电器绕组的能量释放很快得以完成。

对e,在继电器绕组上并联一个电阻R,此电阻用以消耗瞬变的能量,阻止高瞬变电压的形成。线路e的特点是简单,但在继电器工作时有附加能量消耗。阻值小,附加消耗大,但抑制作用明显;阻值大,消耗小,但抑制作用不明显。

实用中可将a~e的线路进行适当组合,以便对瞬变干扰的抑制更加有利。同时要注意,瞬变抑制元件要尽量靠近继电器绕组,元件引线也要尽可能地短,避免寄生振荡的发生。

上述a~e的线路是针对直流供电线路设计的。对交流线路,因a、b两线路中二极管的单向导电性而不能适用,其余线路仍可适用。

6.1.2 对开关触点的处理

除了在继电器绕组上并联电阻、电容和二极管的办法来抑制瞬变干扰的产生外,还通过对开关触点的处理,来达到抑制开关切换瞬变形成的目的,可能采取的方案如下图所示。

对a,开关S断开瞬间,电容C经二极管充电至电源电压,所以触点两端不会拉弧,从而抑制了瞬变干扰的产生。开关重新闭合时,电容C经过电阻R和开关放电,恢复到准备状态。电阻R限制了电容C的放电电流。

对b,TVS管的箝位作用避免了触点断开瞬间在触点两侧的电压增长,从而抑制了瞬变干扰的

形成。要注意TVS管的极性,TVS管的击穿电压要大于电源电压最大值。

对c,开关断开时,继电器绕组中能量经R、C支路释放,并将能量消耗在电阻R上,从而抑制瞬变干扰形成。使用时要对R和C的值进行折衷选择。

上述线路原则上也能用到交流线路去,但要注意交流线路的特点。例如,由于二极管的单向导电性,线路a不能使用;对线路b,要使用背对背联接的TVS管。

6.3 脉冲群干扰的抑制

从脉冲群试验的本意来说,主要是进行共模干扰试验,只是干扰脉冲的波形前沿非常陡峭,持续时间非常短暂,因此含有极其丰富的高频成分,这就导致在干扰波形的传输过程中,会有一部分干扰从传输的线缆中逸出,这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。

针对脉冲群干扰,主要采用滤波(电源线和信号线的滤波)及吸收(用铁氧体磁芯来吸收)。采用铁氧体磁芯吸收的方案非常便宜也非常有效,但要注意做试验时铁氧体磁芯的摆放位置,就是今后要使用铁氧体磁芯的位置,千万不要随意更改,因为我们一再强调脉冲群干扰不仅仅是一个传导干扰,更麻烦的是它还含有辐射的成分,不同的安装位置,辐射干扰的逸出情况各不相同,难以捉摸。一般将铁氧体磁芯用在干扰的源头和设备的入口处为最有效。

关于滤波器和铁氧体磁芯的详细应用,参见《提高产品抗干扰能力的方法介绍》。

电快速脉冲群实验及其对策(EFT)

电快速脉冲群实验(IEC 61000-4-4 EFT/Burst Test)及其对策综述 一.试验波形电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。这种试验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。此波形不是感性负载断开的实际波形(感性负载断开时产生的干扰幅度是递增的),而实验所采用的波形使实验等级更为严酷。电快速脉冲群是由间隔为300ms的连续脉冲串构成,每一个脉冲串持续15ms,由数个无极性的单个脉冲波形组成,单个脉冲的上升沿5ns,持续时间50ns,重复频率5K。根据傅立叶变换,它的频谱是从5K--100M的离散谱线,每根谱线的距离是脉冲的重复频率。 二.实验设备 1.电快速脉冲发生器其中储能电容的大小决定单个脉冲的能量;波形形成电阻和储能电容配 合,决定了波形的形状;阻抗匹配电阻决定了脉冲发生器的输出阻抗(标准为50欧姆);隔直电容则隔离了脉冲发生器中的直流成分。 2.耦合/去耦网络交/直流电源端口的耦合/去耦网络(CDN---Couple and Decouple networks), 这个网络提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口的能力。这里所谓不对称干扰是指电源线与大地之间的干扰。可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线(L1、L2、L3、N及PE)上,信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连,机壳则接到参考接地端子上。耦合/去耦网络的作用是将干扰信号耦合到EUT并阻止干扰信号干扰连接在同一电网中的不相干设备。一些电快速脉冲发生器已将耦合/去耦网络集成于一体。 3.电容耦合夹关于电容耦合夹的应用,在GB/T17626.4的第6.3节中指出,耦合夹能在受试 设备各端口的端子、电缆屏蔽层或受试设备的任何其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上。受试线路的电缆放在耦合夹的上下两块耦合板之间,耦合夹本身应尽可能地合拢,以提供电缆和耦合夹之间的最大耦合电容。耦合夹的两端各有一个高压同轴接头,用其最靠近受试设备的这一端与发生器通过同轴电缆连接。高压同轴接头的芯线与下层耦合板相连,同轴接头的外壳与耦合夹的底板相通,而耦合夹放在参考接地板上。 三. 实验设置 下面是在实验室进行电快速脉冲群抗扰度试验时所必须的配置: 1.参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板(需提醒的是,普通铝板容易氧化,易造成 试验仪器、受试设备的接地电缆与参考接地板之间塔接不良,宜慎用);若用其他金属板材,要求厚度大于0.65mm。参考接地板的尺寸取决于试验仪器和受试设备,以及试验仪器与受试设备之间所规定的接线距离(1m)。参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。参考接地板应与实验室的保护地相连。 2.试验仪器(包括脉冲群发生器和耦合/去耦网络)放置在参考接地板上。试验仪器用尽可能 粗短的接地电缆与参考接地板连接,并要求在搭接处所产生的阻抗尽可能小。 3.受试设备用0.1±0.01m的绝缘支座隔开后放在参考接地板上(如果受试设备是台式设备,则 应放置在离参考接地板高度为0.8±0.08m的木头桌子上)。受试设备(或试验桌子)距参考接地板边缘的最小尺寸满足项1(0.1m)的规定。受试设备应按照设备的安装规范进行布置和连接,以满足它的功能要求。另外,受试设备应按照制造商的安装规范,将接地电缆以尽量小的接地阻抗连接到参考接地板上(注意,不允许有额外的接地情况出现)。当受试设备只有两根电源进线(单相,一根L,一根N),而且不设专门接地线时,受试设备就不能在试验时单独再拉一根接地线。同样,受试设备如果通过三芯电源线进线(单相,一根L,一根N,及一根电气接地线),未设专门接地线时,则此受试设备也不允许另外再设接地线来接地,

电快速瞬变脉冲群__EFT原理及解决方法

摘要:量度继电器、继电保护及自动化装置(以下简称继电器及装置)随着电子技术的发展已实现微机化及数字化。在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰,出现电磁干扰的几率很大,严重影响量度继电器及装置的正常工作。其中影响较大的是瞬态脉冲骚扰。本文从分析瞬态脉冲骚扰产生的原因着手,总结出各种瞬态脉冲骚扰的特征,提出抑制的方法。 关键词:瞬态脉冲骚扰;原因及特征;抑制方法。 1 引言 在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源,这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响,严重时也要损坏元器件,甚至损坏设备以至于整个系统。这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。产生瞬态脉冲骚扰源的原因有:雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(100kZHz)脉冲群骚扰等。 2 瞬态脉冲骚扰的产生原因 2.1 瞬态脉冲骚产生的机理 在开关断开电感负载电路的过程中,在电感上要产生反电势。根据楞次定律:这个反电势应为。反电势要向寄生电容C反向充电,随着充电电压的升高,当达到一定数值时,在触点之间要出现击穿现象,形成导电通路。一旦出现导电通路时,电容C就要开始放电,使电压下降,当电压降到维持触点导通电压以下时,触点又将处于断开状态。上述过程就要重复发生,此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。当电容不能通过击穿触点放电时,就通过电感回路放电,直至电感中能量消耗完为止。 在上述过程中,电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电,因此在电源回路上形成很大的脉冲电流,由于电源回路也有阻抗存在,脉冲电流通过电源回路时,在其两端就要形成脉冲电压,而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。随着触点间隙的变化,击穿触点间隙所需要的电压是变化的。当触点间隙越来越大时,击穿电压越来越高。因此电容C上的电压也要越来越高。当触点击穿所需要的电压越高时,电容充电的时间就越长,振荡波形的频率就越低。 2.2 主要的瞬态脉冲骚扰的产生及特点 (1) 电快速瞬变脉冲群骚扰 电快速瞬变脉冲群骚扰是由于电路中断开感性负载时产生的。它的特点是骚扰信号不是单个脉冲,而是一连串的脉冲群。一方面由于脉冲群可以在电路的输入端产生积累效应,使骚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。对于电路中的输入电容来说,在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。 电快速瞬变脉冲群骚扰源的电压的大小取决于负载电路的电感,负载断开速度和介质的耐受能力。 这类骚扰电压的特征是: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,并引起电弧的重燃,这样就会产生一连串的电压脉冲叠加到继电器及装置连接的电源上。 电快速瞬变脉冲群骚扰电压主要是共模电压。它是通过电容耦合间接传输至其它电路,当由一个电路的电压产生的电场和第二个电路的导体交链时就会产生电容耦合。 (2) 浪涌(冲击)骚扰 浪涌(冲击)骚扰是雷电在电缆上感应产生的骚扰,它也可能在很大功率的开关在断开过程中产生。冲击(浪涌)骚扰的特点就是能量很大,在室内,浪涌(冲击)电压可达到6kV,室外可

电快速瞬变脉冲群抗扰度测试作业指导书

图1. 单相供电设备接线图 将受试设备的供电网络接入仪器后面板的“EUT电源输入端”,将受试设备的电源端接至仪器前面板的,注意相线(L线)、中线(N线)、地线(PE线)一一对应。 的“带护套双插拔测试线”(标准配置) 将仪器前面板上的接地端子(SG)与参考接地板相连,接线须短而粗,长宽比小于3:1。 IEC61000-4-4最新标准的相关要求进行配置。本配置主要以“在实验室进行的型“在设备最终安装条件下对设备进行的安装后试验”配置请参考用户手册。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。

图2. 台式设备电源线抗干扰试验配置图① 图3. 台式设备电源线抗干扰试验配置图② 地面设备信号线抗干扰性试验配置(接线要求与台式设备相同)

图3. 自动模式测试界面图4. 手动模式测试界面

解决方案:重新设置测试时间(test time)、重复时间(repetition)。使测试时间大于重复时间。 每脉冲群持续时间大于重复时间 解决方案:重新设置每脉冲群个数(Number of pulses)、重复时间(repetition 注:每脉冲群持续时间(ms)=每脉冲群个数* 1/脉冲频率(Spike Fre) 解决方案:设置合适的耦合路径。 EUT供电电源是否正常,EUT电源是否接入,“EUT POWER 每秒脉冲个数超出

解决方案:重新设置每秒脉冲个数或重复时间,使每秒脉冲个数符合要求。 最大每秒脉冲个数与试验电压成一定的反比关系,电压越大,每秒脉冲个数越少。如:试验电解决方案:重新设置测试时间或重复时间,使测试时间至少可完成一次渐变周期。

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。

JJF(电子)30384-2007电快速瞬变脉冲群校准规范

JJF(电子)30384-2007 电快速瞬变脉冲群校准规范 1 范围 本规范适用于电快速瞬变脉冲群发生器的校准,也适合于多功能电磁抗扰度测试仪的电快速瞬变脉冲群部分的校准。 2 引用文献 GB17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 3 概述 电快速瞬变脉冲群发生器(Electrical Fast Transient/Burst Generator,以下简称发生器)是电磁兼容抗干扰试验中用到的重要仪器。发生器主要用于模拟沿电网传播或从信号线耦合的电快速瞬变脉冲群对电子仪器设备的冲击过程,考察被测试电子仪器设备的抗电快速瞬变脉冲群的能力。发生器主要由直流电压发生器、放电开关、波形网络组成。 4 计量性能要求 4.1 单脉冲电压峰值 范围:(0~4)kV,最大允许误差±10%(分别在50Ω、1000Ω负载时)。 4.2 单脉冲上升时间 5ns,最大允许误差±30%(分别在50Ω、1000Ω负载时)。 4.3 单脉冲持续时间 50ns,最大允许误差±30%(分别在50Ω、1000Ω负载时)。 4.4 单脉冲重复频率 5kHz、100kHz,最大允许误差±20%。 4.5 脉冲群持续时间 单脉冲重复为5kHz时,脉冲群持续时间为15ms,最大允许误差±20%; 单脉冲重复为100kHz时,脉冲群持续时间为0.75ms,最大允许误差±20%。 4.6 脉冲群周期 300ms,最大允许误差±20%。 图1 脉冲群波形图

5 校准条件 5.1 环境条件 5.1.1 温度:(23±5)℃ 5.1.2 相对湿度:(65±15)% 5.1.3 周围无影响正常校准工作的电磁干扰和机械震动。 5.2 对标准设备的要求 5.2.1 50Ω脉冲高压衰减器:功率≥2W,带宽≥400MHz,衰减器的输入阻抗和输出阻抗为50Ω。 5.2.2 1000Ω脉冲高压衰减器:功率≥2W,带宽≥400MHz,衰减器的输入阻抗为1000Ω,输出阻抗为50Ω。 5.2.3 数字存储示波器:带宽≥400MHz,幅度测量最大允许误差优于±1.5%。 6 校准项目和校准方法 6.1 外观及结构检查 6.1.1 发生器的标志应符合国家相关技术文件的规定,发生器应明示以下信息: ——产品名称及型号 ——出厂编号(或设备编号) ——生产日期 ——制造厂商(或商标) 6.1.2 发生器应设有接地端钮,并标明接地符号,接地线应完好无损。 6.1.3 发生器的开关、旋钮、按键、接口等控制和调节机构应有明确标志。 6.2 单脉冲电压峰值(分别在50Ω、1000Ω负载时) 校准发生器的单脉冲电压峰值时,使用数字存储示波器和脉冲高压衰减器,其接线如下图: 图2 校准原理图 将发生器的输出直接连接到脉冲高压衰减器的输入端,脉冲高压衰减器的输出端接示波器,校准要分别在50Ω、1000Ω负载时进行。校准方法如下: 6.2.1 示波器和发生器开机预热半小时以上,方可进行测量。 6.2.2 脉冲高压衰减器输出端为BNC头,输入端通常为特殊的SHV头,使用时注意不要接反。如发生器的输出不是SHV头,则应使用转接头连接发生器和脉冲高压衰减器。 6.2.3 示波器设置为50Ω输入阻抗,以及合适的电压、时间档和触发模式。 6.2.4 将发生器调节到需校准点,按开始键。 6.2.5 从示波器读数,并将示波器捕捉到的脉冲波形存储,读取并记录单脉冲峰值电压和单脉冲波形参数。 6.2.6 调节发生器的输出电压,校准下一点。 6.2.7 校准完毕,将发生器输出调节到零。 6.3 单脉冲上升时间(分别在50Ω、1000Ω负载时) 校准发生器的单脉冲上升时间时,其接线图同图2,可以和单脉冲电压峰值的校准同时进行。

EMC61000-4B电快瞬变脉冲群发生器操作手册

编制/日期:蒋修旭 2019-3-2 审核/日期: 批准/日期:EMC61000-4B 快速群脉冲发生器操作手册

第一章面板说明 一、前面板说明 图3EMS61000-4B快速群脉冲发生器前面板示意图 1.EUT电源指示灯:当试品电源输入端已上电,并且“EUT ON”按键按下后,此指示灯亮,表明EUT电源输出端已通电,否则此指示灯熄灭。 2.EUT电源输出端口:此端口可连接被试设备的电源端,供受试设备工作。 3.群脉冲耦合端:通过同轴电缆线或一转三连接器将P.OUT输出端与其中一个或多个耦合端连接,可将群脉冲耦合至相应路径。 4.P.OUT输出端:脉冲群输出口,可与左侧群脉冲耦合端连接。也可用于观察波形或连接电容耦合夹进行信号线试验,观察波形时必须在端口接上高压衰减器和400M以上示波器。 5.接地端(SG):用于与参考接地板进行连接。 6.“谨防高压”警示灯:当仪器在测试状态时,该警示灯亮。 7.电压调节旋钮:用于调节试验电压,顺时针旋转时电压增大,逆时针旋转时电压减小。开机和关机之前均要将其逆时针旋转到底。 8.操作键

脉冲频率选择:在复位状态下,按此键可进行2.5kHz/5kHz/100kHz脉冲重复频率的切换,相应指示灯会点亮;在设定状态下,按此键为光标循环左移; POS/NEG:在复位状态下,按此键切换试验电压正、负极性,相应指示灯会点亮;在设定状态下,按此键为光标循环右移; EUT.ON:此键用于控制受试设备工作电源的接通和断开;在设定状态下,按此键为光标所在位置数循环减1; △:在设定状态下,按此键为光标所在位置数循环加1; 设定/确定:在复位状态下,按此键可进入试验时间的设定;在设定状态下,按此键确认并完成该项设定。 9.电源开关(POWER):仪器电源开关。 10.复位键(RESET):按此键可切断脉冲输出,测试结束,相应警示灯会熄灭。 11.启动键(START):按此键可启动脉冲输出,测试开始,相应警示灯会闪烁。 12.显示窗口B:时间显示窗口,用于显示试验时间,单位为s。 13.显示窗口A:试验电压显示窗口,用于显示脉冲峰值电压,单位为kV。

电快速瞬变脉冲群抗扰度测试作业指导书

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。一1 5.2.1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. /'■1 LJ “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 EC T ■ 验室进行的型 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。

修订日期:页码:3/16控 长度:0. 5m 1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, 5m 1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 1 5.2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)

电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位-6页文档资料

电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位 大部分电子产品需要通过电快速瞬变脉冲群(EFT)(根据IEC61000-4-4)和静电放电(ESD)(根据IEC61000-4-2)等项目的标准测试。EFT和ESD是两种典型的突发干扰,EFT信号单脉冲的峰值电压可高达4kV,上升沿5ns。接触放电测试时的ESD信号的峰值电压可高达8kV,上升时间小于1ns。这两种突发干扰,都具有突发、高压、宽频等特征。 在进行标准的EFT/ESD测试时,把干扰脉冲从设备外部耦合到内部,同时监视设备的工作状态。如果设备没有通过这些标准的测试,测试本身几乎不能提供任何如何解决问题的信息。 要想定位被测物(EUT)对突发干扰敏感的原因和位置,必须进行信号测量。但是如果采用示波器进行测量的话,EUT内部的干扰会产生变化。例如图1中,使用金属导线的探头连接到示波器,会形成一个额外的干扰电流路径,从而影响测试结果,很难定位产生ESD/EFT问题的原因。 EFT/ESD干扰电路正常工作的 机理 在进行EFT/ESD等抗扰度测试 时,需要把相应的突发干扰施加到 EUT的电源线,信号线或者机箱等 位置。干扰电流会通过电缆或者机 箱,流入EUT的内部电路,可能 会引起EUT技术指标的下降,例 如干扰音频或视频信号,或者引起 图1 用示波器测量EFT/ESD 通信误码等;也可能引起系统复 位,停止工作,甚至损坏器件等。 电子产品的抗干扰特性,取决于其PCB设计和集成电路的敏感度。电路对EFT/ESD信号敏感的位置,一般能被精确定位。形成这些"敏感点"的原因,很大程度上取决于GND/VCC的形状以及集成电路的类型和制造商。 实践发现,产生EFT/ESD问题的最主要的原因是,干扰电流的主要部分会流入低阻抗的电源系统。干扰电流能通过直接的连接进入GND系统,再由线路连接,从另外一个地方耦合出来;干扰电流也能通过直接连接进入GND系统,然后通过和金属块(例如机箱)等物体的容性耦合方式,以电场的方式(场束)耦合出来。 图2中,干扰脉冲电流I通过电缆或者电容渗透到PCB内。由干扰电流产生电场干扰(电场强度E)或者磁场干扰(磁场强度B)。磁脉冲场B或电脉冲场E是影响PCB最主要的基本元素,一般来说,敏感点要么仅对磁场敏感,要么仅对电场敏感。 干扰电流I通过电源线注入到设备内部。由于旁路电容C的存在,一部分电流IA离开了被测物,内部的干扰电流Ii被减少了。图中所示的由干扰电流Ii产生的磁场B会影响它周围几厘米范围内的电路模块,一般电路模块内只会有很少的信号线会对磁场B敏感。

电快速瞬变脉冲群抑制方法

电快速瞬变脉冲群(EFT)抑制方法 一、电快速瞬变脉冲群特点 电快速瞬变脉冲群EFT是电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰,是由继电器、接触器、电动机、变压器等电感器件产生的,是时间很短但幅度很大的电磁干扰,是一连串的脉冲,可以在电路输入端产生累计效应,使干扰电平的幅度最终超过电路的噪声门限,对电路形成干扰。 电快速瞬变脉冲群由大量脉冲组成,具有如下特点: 1)幅值在100V至数千伏; 2)脉冲频率在1kHz至1MHz; 3)单个脉冲的上升沿在纳秒级,脉冲持续时间在几十纳秒至数毫秒; 4)EFT所形成的骚扰信号频谱分补非常宽,数字电路对它比较敏感,易受到干扰。 相关标准: GB/T 17626.4-2008《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 二、电快速瞬变脉冲群常见抑制方法 1) 减小PCB接地线公共阻抗:增加PCB接地导线的面积,减小电感量成分; 2) 加接EFT电感瞬态干扰抑制网络:在电感元件上并接压敏电阻、阻容电路、二极管、TVS 管、背靠连接的稳压二极管等; 3) 电源或信号干扰源输入口,使用滤波器或吸收器等滤波元器件,选用磁珠的内径越小、外径越大、长度越长越好; 4) 电子元器件选择时,选用性能可靠的关键器件;最好做过芯片级的电磁兼容仿真试验,质量可靠的元器件选用可提升对电快速瞬变脉冲信号的抑制能力; 4) PCB布局时,将干扰源远离敏感电路; 5) PCB布线时注意线缆的隔离,强弱电的布线隔离、信号线与功率线的隔离,各类走线要尽量短, 6) 正确使用接地技术,减小环路面积; 7) 安装瞬态干扰吸收器; 8) 软件设计时,考虑避免干扰对系统的影响,软件上应正确检测和处理告警信息,及时恢复产品的状态; 9) I/O信号进出由完全隔离的变压器或光耦连接,更好的实现隔离; 10) 使用高阻抗的共模或差模电感滤波器 11) 使用铁氧体磁环; 12) 在PCB层电源输入位置要做好滤波,通常采用的是大小电容组合,根据实际情况可以酌情再添加一级磁珠来滤除高频信号; 13) 组装生产环节中应严把质量关,做好生产工艺流程控制,尽量保证产品质量的一致性,减少因个别产品质量问题带来的测试不合格现象; 三、PCB抗干扰设计 1、电源电路抗干扰设计 1) 变压器及稳压模块应就近安装在交流电源进入系统的地方; 2) 强电输送线绝不能在系统内乱布; 3) 电源供电线应尽量短,板间连接线使用双绞线; 4) 交流输入、功率继电器、电源滤波器、电源变压器等干扰源电路应与系统稳压后的5V、3.3V等布线严格分开并进行有效隔离;

电快速瞬变脉冲群试验及其在

电快速瞬变脉冲群试验及其在 标准化方面的最新进展 脉冲群抗扰度试验是一种使用较为普遍的抗扰度试验项目,同时也是在所有抗扰度试验项目中比较难于通过的试验项目之一。本讲座解释日常生活中的脉冲群形成机理;说明脉冲群抗扰度试验的要点;以及脉冲群抗扰度试验标准化方面的最新进展。 假定继电器绕组的稳态电流I为70mA,绕组电感L2为1H,存在于继电器绕组的层间和匝间的分布电容C2为50pF。当开关断开时,继电器绕组的稳态电流被切断,根据电感性负载电流不能突变的原则,继电器绕组只能通过对分布电容C2的充电来保持电流的连续性。根据能量守恒的原理(计算中未计入继电器绕组的内阻R),有 1/2×L2I2=1/2×C2U2 在继电器绕组两端可能出现的电压峰值为 U=I(L2/C2)1/2=3130.5V 转换中的自谐振频率为 f=1/(2π(L2C2)1/2)=7.118kHz 分析表明,开关S断开瞬间,可在继电器绕组上产生高频衰减振荡(因绕组本身存在电阻)。电压的幅值非常高,与供电电压相比,后者可以不计,因此,感应出来的高电压将直接出现在开关动静触点的两边。 进一步分析可以知道,在开关触点刚打开的瞬间,动静触点间的距离还很近,实际上用不着达到3130.5V,只要在继电器绕组感生出较低电压,就可以引起刚被打开的动静触点间的空气击穿,这便是第一次电弧的形成过程。一旦在开关触点间产生电弧,动静触点瞬间变为等电位,亦即在供电线路上产生一个高电压。与此同时,继电器绕组的分布电容C2要通过电弧、供电线路和供电电源进行放电,由于放电的时间常数很小,因此放电很快结束,本次放电的电弧也就阻断,而在供电线路上可以见到一个非常短暂的小脉冲。这时整个电路又回复到继电器绕组电感L2中能量向分布电容C2的转移,继电器绕组两端第2次出现高压。由于动静触点的距离在逐渐拉大,尽管第2次触点间的放电可以形成,但放电电压要适当提高,放电的等待时间将适当增长。以上情况将要一次次继续,放电电压一次次提高,放电间隔时间一次次增长,直到触点间的距离大到使分布电容C2上的电压不能击穿为止。 上述瞬变干扰的形成还与被切接的继电器类型有关,下表给出了测试的结果。

电快速瞬变脉冲群解决办法 与方案

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验问题及解决方法 1.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的具体情况 电快速瞬变脉冲群产生的原理:当电感性负载(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,在断开处产生的瞬态骚扰。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。这种瞬态骚扰能量较小,一般不会引起设备的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对移动电话机的可靠工作产生影响。 该试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到移动电话机的电源端口的试验。试验脉冲的特点是:瞬变的短上升时间、重复出现和低能量。该试验的目的就是为了检验手机在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。一般认为电快速瞬变脉冲群之所以会造成手机的误动作,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,便会引起手机的误操作。具体表现为在测试过程中移动电话机通信中断、死机、软件告警、控制及存储功能丧失等。 2.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的分析 电快速瞬变脉冲波形通过充电器直接传导进手机,导致主板电路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差模干扰,这种差模电压会出现在充电器的直流输出端。当同时对火线和零线注入时,存在着共模干扰,但对充电器的输出影响并不大。造成手机在测试过程中出现问题的原因是复杂的,具体表现为: 1)前期设计时未考虑电快速瞬变脉冲群抑制功能,没有添加相关的滤波元器件,PCB设计综合布线时也没有注意线缆的隔离,主板接地设计也不符合规范,另外关键元器件的也没有采取屏蔽保护措施等; 2)生产厂在元器件供应商的选择上没有选用性能可靠的关键器件,导致测试过程中器件老化或者器件失效,从而容易受到电快速瞬变脉冲的干扰; 3)在整机生产组装过程中,加工工艺及组装水平出现的问题可能会导致产品一致性不好,个别送检手机存在质量问题; 4)检测过程中由于其他测试项出现问题导致整改,可能由于整改方案的选择会影响到电快速瞬变脉冲群测试不合格。 3.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的改进建议 针对电快速脉冲群干扰试验出现的问题,主要可以采取滤波及吸收的办法来实现对电快速瞬变脉冲的抑制。 1)在产品设计初期就应重点考虑抑制电快速瞬变脉冲群干扰设计:

电快速瞬变脉冲群EFT和静电ESD的测量定位

电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)的测量定位 在进行EFT/ESD等抗扰度测试时,需要把相应的突发干扰施加到EUT的电源线,信号线或者机箱等位置。干扰电流会通过电缆或者机箱,流入EUT的内部电路,可能会引起EUT技术指标的下降,例如干扰音频或视频信号,或者引起通信误码等;也可能引起系统复位,停止工作,甚至损坏器件等。 电子产品的抗干扰特性,取决于其PCB设计和集成电路的敏感度。电路对EFT/ESD 信号敏感的位置,一般能被精确定位。形成这些"敏感点"的原因,很大程度上取决于GND/VCC的形状以及集成电路的类型和制造商。 实践发现,产生EFT/ESD问题的最主要的原因是,干扰电流的主要部分会流入低阻抗的电源系统。干扰电流能通过直接的连接进入GND系统,再由线路连接,从另外一个地方耦合出来;干扰电流也能通过直接连接进入GND系统,然后通过和金属块(例如机箱)等物体的容性耦合方式,以电场的方式(场束)耦合出来。 由干扰电流产生电场干扰(电场强度E)或者磁场干扰(磁场强度B)。磁脉冲场B 或电脉冲场E是影响PCB最主要的基本元素,一般来说,敏感点要么仅对磁场敏感,要么仅对电场敏感。 干扰电流I通过电源线注入到设备内部。由于旁路电容C的存在,一部分电流IA离开了被测物,内部的干扰电流Ii被减少了。图中所示的由干扰电流Ii产生的磁场B会影响它周围几厘米范围内的电路模块,一般电路模块内只会有很少的信号线会对磁场B敏感。 需要注意,磁场不仅仅由电源线电缆上干扰电流I以及排状电缆上的电流产生,旁路电容C的电流路径以及内部GND和VCC上的电流,会扩大干扰范围。 在电源系统(主要是GND)上流动的干扰电流,产生的很强的宽频谱电磁场,能干扰其周围几厘米范围内的集成电路或者信号线,如果敏感的信号线或者器件,例如复位信号、片选信号、晶体等,正好放置在干扰电流路径周围,系统就可能由此引起各种不稳定的现象。 一般情况下,一块PCB上只会存在少量的敏感点,而且每个敏感点也会被限制在很少的区域。在把这些敏感点找出来,并采取适当的手段后,就能提高产品的抗干扰性能。 由此可见,为了定位EUT不能通过EFT/ESD测试的原因,我们就必须首先找出这些突发干扰在系统内部的电流路径,再找出该路径周围存在哪些敏感的信号线和器件(敏感点),之后可以采取改善接地系统以改变电流路径,或者移动敏感信号线和器件的位置等方法,从根本上以最低的成本解决EFT/ESD问题。 E1抗干扰开发系统

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 1. 概述 本标准主要介绍国家标准GB/: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 信号发生器 发生器电路 典型干扰波形

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。

电快速瞬变脉冲群测试配置及方法 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。 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。 试验判定 A、在技术要求限值内性能正常。 B、功能或性能暂时降低或丧失,但能自行恢复。 C、功能或性能暂时降低或丧失,但需要操作者干预或系统复位。 D、因设备(元件)或软件损坏,或数据丢失而造成不能自行恢复或正常状态的功能降低或损失。 4.电快速瞬变脉冲群EFT测试新、旧标准对比 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验作为设备抗扰度试验的一个重要组成部分在国际上己经有20多年的历史。在此期间,我国也两度将有关脉冲群试验的国际标准转化为国家标准,分别是GB/《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性电快速瞬变脉冲群要求》和GB/《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》。目前,最新的IEC61000-4-4标准草案(FDIS文件)已经出版。 变化原由: 实际情况为脉冲群中单个脉冲的重复频率的实际值为10kHz到1MHz,但早先采用固定调节火花气隙的发生器难以再现这种相对较高的重复频率,因此标准规定了频率较低的、有代表性的专用脉冲。即试验波形与实际情况相差较多。随着脉冲形成器件的更新,特别是高速高压电子开关的选用,把脉冲频率提高到与实际情况相符合,是理所当然的事情,这使得脉冲群抗扰度试验更加切合实际的干扰情况。 信号发生器技术参数变化 信号发生器电路变化

EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

《EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 《EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》正文: 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验[原创] 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 Electromagnetic compatibility----Testing and measurement techniques Electrical fast transient/burst immunity test GB/T17626.4-1999 Idt IEC 61000-4-4:1994 1 范围 本标准目的是为评估电气和电子的供电电源端口,信号和控制端口在受到重复性快速瞬变干扰时的性能确定一个共同的能再现的评定依据. 本试验是为了验证电气和电子设备对诸如来自切换瞬态过程的各种类型瞬变骚扰的抗扰度 2. 引用标准 GB/T4365-1995 电磁兼容术语 IEC68-1:1998 环境试验第1部分总则和导则 3. 概述 重复性快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口,信号和控制端口的试验 4 定义 4.1 EUT equipment under test 受试设备 4.2端口port 受试设备的外部电磁环境的特殊接口 4.3 EFT/B electrical fast transient /burst 电快速瞬变脉冲群 4.4 耦合coupling 线路间的相互作用,将能量从一个线路传送到另一个线路 4.5 耦合网络coupling network 用于将能量从一个线路传送到另一个线路的电路 4.6 去耦网络decoupling network 用于防止施加到受试设备上的电快速瞬变电压影响其他不被试验的装置,或系统的电路 4.7 耦合夹coupling clamp 在与受试线路没有任何电连接的情况下,以共模形式将干扰信号耦合到受试线路的.具有规定尺寸和特性的一种装置 4.8 接地平面ground plane 一块导电平面,其电位用作公共参考电位 4.9 电磁兼容性EMC

电磁兼容中关于电快速瞬变脉冲群检验

电快速瞬变脉冲检验未通过原因分析及整改意见 1.背景 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。 2.目的 电快速瞬变脉冲群试验的目的就是为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。重复快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。 3.电快速瞬变脉冲群抗扰度测试所需测量仪器和测量场地 测量仪器:电快速瞬变脉冲群抗扰度测试仪(电快速瞬变脉冲群发生器+单相/三相耦合/去耦网络+瞬变脉冲群测试专用电容耦合夹) 测量场地:测量间(环境满足一般实验室环境要求即可,电磁环境以不影响被测设备正常工作为度) 其他:接地平板、绝缘木桌 4.电快速瞬变脉冲群抗扰度测试可能存在的问题及原因分析 脉冲群试验主要是进行电源线和信号/控制线的传导差/共模干扰试验,只是干扰脉冲的波形前沿非常陡峭,持续时间非常短暂,因此含有极其丰富的高频成分,这就导致在干扰波形的传输过程中,会有一部分干扰从传输的线缆中逸出,这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。 电快速瞬变脉冲试验波形的上升沿很陡,包含了很丰富的高频成分。另外,由于试验脉冲是持续一段时间的脉冲串,因此它对电路的干扰有一个累积效应,大多数电路为了抗瞬态干扰,在输入端安装了积分电路,这种电路对单个脉冲具有很好的抑制作用,但是对于一串脉冲则不能有效地抑制。 电快速脉冲对设备影响的原因有三种,包括: a)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,在火线和零线之间存在着差模干扰,这种差

电快速瞬变脉冲群

电快速瞬变脉冲群 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试 测试目的=== 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、脉冲的重复率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个秒冲的能量较低。实践中,因电快速瞬变秒冲群造成设备故障的几率较小,但使设备产生误动作的情况经常可见。 分类=== 电源端口的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试//信号线、控制线的电快速瞬变秒冲群抗扰度测试 电快速瞬变脉冲群发生器的基本要求

秒冲的上升时间(10%~90%):5ns±30% 秒冲持续时间(上升沿的50%至下降沿的50%):50ns±30%秒冲重复频率:5kHz或者100kHz 脉冲群的持续时间:15ms 脉冲群的重复周期:300ms 发生器在100R负载时输出电压(峰值):0.25~4kv

发生器在50R负载时输出电压(峰值):0.125~2kv 发生器的动态输出阻抗:50R±20% 输出脉冲的极性:正/负 与电源的关系:异步 实验设置 参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板(普通铝板

容易氧化应慎用),若用其他金属板材,要求厚度大于 0.65mm。参考接地板的尺寸取决于测试设备、被测设备以及测试设备与被测设备之间之间所规定的接线距离(1m),参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。参考接地板应与实验室的保护地相连。 被测设备用0.1m±0.01m的绝缘支座隔开后放在参考地板上(如果被测设备是台式设备,则应放置在离参考接地板高度为0.8m±0.08m的木桌上),被测设备距参考接地板边缘的最小尺寸为0.1m。被测设备没有专门的地线时,不允许另外在设接地线来接地。 EUT与测试仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在1m,电源线的离地高度控制在0.1m,如有可能,最好用一个木制支架来摆放电源线。当EUT的电源线不可拆卸,且长度超过1m时,那么超长部分就应当折叠成长为0.4m 的线束,并行放置在离参考接地板上方0.1m处。EUT与测试仪器之间的距离仍控制为1m。注意:电源线不应采用屏蔽线,但电源线的绝缘应当良好。

电快速瞬变脉冲群抗扰度解决方法概要

电快速瞬变脉冲群抗扰度解决方法 中心议题: ?手机电磁兼容测试标准 ?抗扰度试验问题及解决方法 解决方案: ?前期设计时未考虑电快速瞬变脉冲群抑制功能 ?选用性能可靠的关键器件 ?重点考虑抑制电快速瞬变脉冲群干扰 随着手机使用的普及和通信技术的飞速发展,办公室、机房、公共场所,电子产品无处不在,这些产品处于此种复杂化的电磁环境中,彼此正常工作显得尤为重要,而手机在此环境中能够正常工作且不会影响其它设备,其电磁兼容性尤为重要,因此必须对手机进行电磁兼容性进行测试,来保证手机的电磁兼容性能。 手机电磁兼容测试标准 不同制式的手机电磁兼容测试时,选择不同的行业标准,依据的基础标准相同,见下表1。

表1手机电磁兼容测试标准 对于手机电磁兼容测试,下面是对于易出现问题项目的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验进行的描述。 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验问题及解决方法 1.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的具体情况 电快速瞬变脉冲群产生的原理:当电感性负载(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,在断开处产生的瞬态骚扰。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。这种瞬态骚扰能量较小,一般不会引起设备的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对移动电话机的可靠工作产生影响。 该试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到移动电话机的电源端口的试验。试验脉冲的特点是:瞬变的短上升时间、重复出现和低能量。该试验的目的就是为了检验手机在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。一般认为电快速瞬变脉冲群之所以会造成手机的误动作,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,便会引起手机的误操作。具体表现为在测试过程中移动电话机通信中断、死机、软件告警、控制及存储功能丧失等。 2.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的分析 电快速瞬变脉冲波形通过充电器直接传导进手机,导致主板电路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差模干扰,这种差模电压会出现在充电器的直流输出端。当同时对火线和零线注入时,存在着共模干扰,但对充电器的输出影响并不大。造成手机在测试过程中出现问题的原因是复杂的,具体表现为: 1)前期设计时未考虑电快速瞬变脉冲群抑制功能,没有添加相关的滤波元器件,PCB设计综合布线时也没有注意线缆的隔离,主板接地设计也不符合规范,另外关键元器件的也没有采取屏蔽保护措施等; 2)生产厂在元器件供应商的选择上没有选用性能可靠的关键器件,导致测试过程中器件老化或者器件失效,从而容易受到电快速瞬变脉冲的干扰; 3)在整机生产组装过程中,加工工艺及组装水平出现的问题可能会导致产品一致性不好,个别送检手机存在质量问题; 4)检测过程中由于其他测试项出现问题导致整改,可能由于整改方案的选择会影响到电快速瞬变脉冲群测试不合格。

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