快速脈沖群測(cè)試原理及分析

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1、快速脈沖群測(cè)試原理及對(duì)策快速瞬變脈沖群干擾機(jī)理1.實(shí)驗(yàn)的目的電快速瞬變脈沖群EFT試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證電子設(shè)備機(jī)械開關(guān)對(duì)電感性負(fù)載切換、繼電器觸點(diǎn)彈跳、高壓開關(guān)切換等引起的瞬時(shí)擾動(dòng)的抗干擾能力。這種試驗(yàn)方法是一種耦合到電源線路、控制線路、信號(hào)線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗(yàn)。容易出現(xiàn)問(wèn)題的場(chǎng)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(dòng)化上面的設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等檢測(cè)微弱信號(hào)設(shè)備。2.干擾的特點(diǎn)EFT的特點(diǎn)是上升時(shí)間快，持續(xù)時(shí)間短，能量低，但具有較高的重復(fù)頻率。EFT一般不會(huì)引起設(shè)備的損壞，但由于其干擾頻譜分布較寬，會(huì)對(duì)設(shè)備正常工作產(chǎn)生影響。其干擾機(jī)理為E

2、FT對(duì)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(dòng)作。1）電快速瞬變脈沖群測(cè)試及相關(guān)要求不同的電子、電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EFT抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的，但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于EFT抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用GB/T17626.4這一電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并按其中的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。下面就簡(jiǎn)要介紹一下該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。2）信號(hào)發(fā)生器和試驗(yàn)波形a）信號(hào)發(fā)生器其中，U為高壓直流電源，Rc為充電電阻，Cc為儲(chǔ)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(fù)載電阻，Cc的大小決定了單個(gè)脈沖的能量，Cc和Rs的配合決定了脈沖波的形狀（特別是

3、脈沖的持續(xù)時(shí)間），Rm決定了脈沖群發(fā)生器的輸出阻抗（標(biāo)準(zhǔn)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(fù)載對(duì)脈沖群發(fā)生器工作的影響。b）實(shí)驗(yàn)波形試驗(yàn)發(fā)生器性能的主要指標(biāo)有三個(gè)：?jiǎn)蝹€(gè)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(yàn)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(gè)脈沖串持續(xù)15ms，脈沖波形組成，單個(gè)脈沖的上升沿5ns，持續(xù)時(shí)間50ns，重復(fù)頻率5kHz和100kHz。為了保證5kHz和100kHz注入的能量具有等效性，當(dāng)用100kHz的重復(fù)頻率代替5kHz時(shí)，EFT

4、的持續(xù)時(shí)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(shí)際情況。在電力上一般要求為100kHz。c）干擾實(shí)驗(yàn)等級(jí)受試設(shè)備的被試驗(yàn)部分主要包括設(shè)備的供電電源端口，保護(hù)接地，信號(hào)和控制端口。需要注意，并不是信號(hào)和控制信號(hào)在相同測(cè)試等級(jí)下信號(hào)發(fā)生器輸出電壓就比對(duì)電源測(cè)試的電壓要低，實(shí)際信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)幅度是一致的，是由負(fù)載阻抗決定的。信號(hào)線一般阻抗為50歐，信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有50串接電阻。所以信號(hào)測(cè)量電壓應(yīng)為0.5xVp（開路）。此電壓可以正負(fù)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

5、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(yàn)，容性耦合夾主要用于I/O端口和通信端口試驗(yàn)。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(hào)耦合到受試設(shè)備并阻止干擾信號(hào)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(guò)33nF的電容，同時(shí)施加到L1、L2、L3、N、PE信號(hào)上。信號(hào)電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的機(jī)殼相連,機(jī)殼則接到參考接地端子上。這表明脈沖群干擾實(shí)際上是加在電源線與參考地之間,即加在電源線上的干擾是共模干擾。容性耦合夾對(duì)于采用耦合夾的試驗(yàn)來(lái)說(shuō),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(wú)任何電連接的情況下把快速瞬

6、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(yàn)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(yàn)失敗原因分析從干擾施加方式分析對(duì)電源線通過(guò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出的一端通過(guò)33nF的電容注入到被測(cè)電源線上，另外一端通過(guò)耦合單元的接地端子與大地相連；對(duì)信號(hào)/控制線通過(guò)容性耦合夾施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出通過(guò)耦合板與受試電纜之間的分布電容進(jìn)入受試電纜，而受試電纜所接收到的脈沖是相對(duì)接地板而言的。

7、這兩種干擾注入方式都是對(duì)大地的共模注入方式。因此，所有的差模抑制方法對(duì)此類干擾無(wú)能為力。從干擾傳輸方式分析脈沖群的單個(gè)脈沖波形前沿tr達(dá)到5ns，脈寬達(dá)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(dá)到1/πtr，亦即可以達(dá)到64MHz左右，相應(yīng)的波長(zhǎng)為5m。對(duì)于一根載有60MHz以上頻率的電源線來(lái)說(shuō)，如果長(zhǎng)度為1M，由于導(dǎo)線長(zhǎng)度已經(jīng)可以和信號(hào)的波長(zhǎng)可比，不能再以普通傳輸線來(lái)考慮，信號(hào)在線上的傳輸過(guò)程中，部分依然可以通過(guò)傳輸線進(jìn)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(hào)進(jìn)入受試設(shè)備（輻射發(fā)射）。因此，受試設(shè)備

8、受到的干擾實(shí)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