快速脈沖群測試原理及分析

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1、快速脈沖群測試原理及對策快速瞬變脈沖群干擾機理1.實驗的目的電快速瞬變脈沖群EFT試驗的目的是驗證電子設(shè)備機械開關(guān)對電感性負載切換、繼電器觸點彈跳、高壓開關(guān)切換等引起的瞬時擾動的抗干擾能力。這種試驗方法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。容易出現(xiàn)問題的場合有電力設(shè)備或監(jiān)控電網(wǎng)的設(shè)備、使用在工業(yè)自動化上面的設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)護等檢測微弱信號設(shè)備。2.干擾的特點EFT的特點是上升時間快，持續(xù)時間短，能量低，但具有較高的重復(fù)頻率。EFT一般不會引起設(shè)備的損壞，但由于其干擾頻譜分布較寬，會對設(shè)備

2、正常工作產(chǎn)生影響。其干擾機理為EFT對線路中半導(dǎo)體結(jié)電容單向連續(xù)充電累積，引起電路乃至設(shè)備的誤動作。1）電快速瞬變脈沖群測試及相關(guān)要求不同的電子、電氣產(chǎn)品標準對EFT抗擾度試驗的要求是不同的，但這些標準關(guān)于EFT抗擾度試驗大多都直接或間接引用GB/T17626.4這一電磁兼容基礎(chǔ)標準，并按其中的試驗方法進行試驗。下面就簡要介紹一下該標準的內(nèi)容。2）信號發(fā)生器和試驗波形a）信號發(fā)生器其中，U為高壓直流電源，Rc為充電電阻，Cc為儲能電容，Rs為內(nèi)部的放電電阻，Rm為阻抗匹配電阻，Cd為隔直電容，R0為外部的負載電阻，Cc的大小

3、決定了單個脈沖的能量，Cc和Rs的配合決定了脈沖波的形狀（特別是脈沖的持續(xù)時間），Rm決定了脈沖群發(fā)生器的輸出阻抗（標準規(guī)定是50Ω），Cd則隔離了脈沖群發(fā)生器輸出波形中的直流成分，免除了負載對脈沖群發(fā)生器工作的影響。b）實驗波形試驗發(fā)生器性能的主要指標有三個：單個脈沖波形、脈沖的重復(fù)頻率和輸出電壓峰值。GB/T17626.4要求試驗發(fā)生器輸出波形應(yīng)如圖1，2所示。EFT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，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5kHz和100kHz。為了

4、保證5kHz和100kHz注入的能量具有等效性，當用100kHz的重復(fù)頻率代替5kHz時，EFT的持續(xù)時間從15ms縮減到0.75ms。傳統(tǒng)上使用5kHz的重復(fù)頻率，然而100kHz更接近實際情況。在電力上一般要求為100kHz。c）干擾實驗等級受試設(shè)備的被試驗部分主要包括設(shè)備的供電電源端口，保護接地，信號和控制端口。需要注意，并不是信號和控制信號在相同測試等級下信號發(fā)生器輸出電壓就比對電源測試的電壓要低，實際信號發(fā)生器輸出的信號幅度是一致的，是由負載阻抗決定的。信號線一般阻抗為50歐，信號發(fā)生器內(nèi)有50串接電阻。所以信號測

5、量電壓應(yīng)為0.5xVp（開路）。此電壓可以正負偏差10%。耦合裝置GB/T17626.4提供的耦合裝置有兩種：耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)和容性耦合夾。一般情況下，耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)主要用于電源端口試驗，容性耦合夾主要用于I/O端口和通信端口試驗。耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的作用是將干擾信號耦合到受試設(shè)備并阻止干擾信號連接到同一電網(wǎng)中的不相干設(shè)備。耦合脈沖干擾是通過33nF的電容，同時施加到L1、L2、L3、N、PE信號上。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。這表明脈沖群干擾實際上是加在電源線與參考地之間

6、,即加在電源線上的干擾是共模干擾。容性耦合夾對于采用耦合夾的試驗來說,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。電容耦合夾的結(jié)構(gòu)如圖？所示。試驗中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。耦合夾與電纜之間的典型電容是50-200pf。電快速瞬變脈沖群試驗失敗原因分析從干擾施加方式分析對電源線通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加EFT干擾時，信號發(fā)生器輸出的一端通過33nF的電容注入到被測電源線上，另

7、外一端通過耦合單元的接地端子與大地相連；對信號/控制線通過容性耦合夾施加EFT干擾時，信號發(fā)生器輸出通過耦合板與受試電纜之間的分布電容進入受試電纜，而受試電纜所接收到的脈沖是相對接地板而言的。這兩種干擾注入方式都是對大地的共模注入方式。因此，所有的差模抑制方法對此類干擾無能為力。從干擾傳輸方式分析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/πtr，亦即可以達到64MHz左右，相應(yīng)的波長為5m。對于一根載有60MHz以上頻率的電源線來說

8、，如果長度為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就是傳導(dǎo)與輻射的結(jié)合。很明顯，傳導(dǎo)和輻射的比例和電