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  • 名稱: 電性快速脈沖耐受測試(EFT)
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電性快速脈沖耐受測試(EFT)

電快速瞬變脈沖群概述

本標準主要介紹國家標準GB/T17626.4:1998《電磁兼容 試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》的試驗方法,對應國際標準IEC61000-4-4:1995《電磁兼容 第4部分:試驗和測量技術 第4分部分:電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》。

本標準為基礎標準,規定了電氣和電子設備對振蕩波抗擾度試驗的試驗等級和測量方法。

電快速瞬變脈沖群EFT測試標準類型分析

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗主要模擬切換瞬態過程,如切斷感性負載、繼電器觸點彈跳等瞬變騷擾產生的干擾類型。

其主要特點是:上升時間短,高頻含量豐富,可以達到三、四百兆左右;重復率高,能量低。

試驗判定

A、 在技術要求限值內性能正常。

B、 功能或性能暫時降低或喪失,但能自行恢復。

C、 功能或性能暫時降低或喪失,但需要操作者干預或系統復位。

D、 因設備(元件)或軟件損壞,或數據丟失而造成不能自行恢復或正常狀態的功能降低或損失。

電快速瞬變脈沖群EFT測試新、舊標準對比

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗作為設備抗擾度試驗的一個重要組成部分在國際上己經有20多年的歷史。在此期間,我國也兩度將有關脈沖群試驗的國際標準轉化為國家標準,分別是GB/T13926.4-1992《工業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  電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》。目前,最新的IEC61000-4-4標準草案(FDIS文件)已經出版。

變化原由:

實際情況為脈沖群中單個脈沖的重復頻率的實際值為10kHz到1MHz,但早先采用固定調節火花氣隙的發生器難以再現這種相對較高的重復頻率,因此標準規定了頻率較低的、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的選用,把脈沖頻率提高到與實際情況相符合,是理所當然的事情,這使得脈沖群抗擾度試驗更加切合實際的干擾情況。

(1)信號發生器技術參數變化

1. 信號發生器電路變化

在脈沖群發生器中,原標準與新的標準草案在發生器組成的主要元件上有一個明顯區別:原標準講的是火花氣隙(spark gap);新的標準草案講的是高電壓開關(high voltage switch)。

2. 特性參數變化

1). 標準草案給出了兩種不同負載條件下的輸出電壓范圍,1000Ω負載的輸出電壓為0.24kV——3.8kV;50Ω負載的輸出電壓為0.125V——2kV。

2). 標準草案將在50Ω負載上的每個2kV脈沖提供的能量為4mJ取消了,代之以脈沖發生器性能的可比性(見表2)。

在表中可以看到一點:脈沖的重復頻率提高并不會造成對受試設備注入能量的增加,這是因為重復頻率自5kHz提高到100kHz(頻率提高了20倍),但脈沖群的持續時間卻從15ms縮減到0.75ms(持續時間縮減到原來的二十分之一),因此注入受試設備的脈沖總量沒變(仍為75個),注入受試設備的干擾能量也就沒變,只是單位時間內的脈沖密集程度有了增加。考慮到國外專家對脈沖群試驗的故障機理解釋為是干擾脈沖對線路結電容的充電,脈沖頻率越高,單位時間內的脈沖個數越多,對結電容的電荷積累也越快,越容易達到線路出錯的閾限。因此,新的標準草案把測試頻率提高,其本質上是將試驗的嚴酷程度進行了提高。

3.電快速瞬變脈沖群測試校準特性及方法變化

對發生器的性能必須進行校驗,以便對所有參與做試驗的試驗發生器的性能建立一個共同依據。校驗可采用下列步驟:

在試驗發生器的輸出端依次分別接入50Ω和1kΩ的同軸衰減器,并用示波器加以監測。監測用示波器的——3dB帶寬,以及體現試驗發生器負載的50Ω和1kΩ的同軸衰減器的頻率響應要求達到400MHz以上。其中50Ω是試驗發生器的匹配負載;1kΩ試驗負載則體現了發生器的一個復合負載。不同的試驗發生器只有在兩種極端的負載條件下擁有相同特性,才能保證在實際的抗擾度試驗中有相互可比的試驗結果。

校驗中要測量單個脈沖的上升時間、持續時間和重復頻率;以及脈沖群的持續時間和重復周期,詳細記錄在案。

新標準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,應該是0.5m±0.05m; 

(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準草案的配置,地面安裝設備、臺式設備、以及其他結構形式的設備,都將放置在一塊參考接地板的上方。被試設備與參考接地板之間用0.1m±0.01m厚的絕緣支撐物隔開。新標準草案規定,凡是安裝在天花板上或是墻壁上的設備都按臺式設備來做試驗。試驗發生器和耦合/去耦網絡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準草案的這些變化顯得尤其重要:首先將試驗發生器和耦合/去耦網絡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。所以將試驗發生器和耦合/去耦網絡放在參考接地板上是由試驗的性質決定的,為了不使脈沖群干擾產生過多衰減,試驗發生器、耦合/去耦網絡與參考接地板的連接應當是低阻抗的。

電快速瞬變脈沖群測試新標準草案指出與被試設備連接的所有電纜要放在離地高度為0.1m的絕緣支架上。因為被試設備的連接電纜與參考接地板之間構成了一個分布電容,不一樣的離地高度,構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,會直接影響試驗結果。

新標準草案對臺式設備試驗配置方式的改變,對臺式設備的試驗嚴酷度以及試驗結果的一致性有了極大的提高。按照原標準的試驗配置,臺式設備放在木頭桌子上,試驗發生器放在參考接地板上(試驗發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,導致實際進入被試設備的干擾變弱。因此利用原標準和新標準草案提供的試驗配置對同一臺設備做試驗時,可以得出截然不同的結果。

此外,電快速瞬變脈沖群測試新標準草案特別指出,在耦合裝置與被試設備之間的電源線和信號線的長度0.5m±0.05m,而不是原標準規定的≤1m。很顯然,原標準給出的長度不明確,從0——1m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,被試設備受到的干擾實際上是遺留在線上的傳導干擾和逸出到空間的輻射干擾的綜合結果。不同的線長,被試設備受到的傳導干擾和輻射干擾的比例是不同的,沒法保證試驗結果的可比性。因此,明確被試線路的長度,對試驗結果的可比性、一致性特別重要。

電快速瞬變脈沖群測試新標準草案還規定,如果制造商提供的不可拆卸的電源電纜的長度超過0.5m±0.05m,超長的電纜應折疊起來,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。而不是原標準規定的電源電纜超過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。顯然新標準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準草案中首次提出了機架安裝設備的試驗配置(如圖所示),避免了由于試驗人員對標準的理解不一所導致的試驗結果不一。

電快速瞬變脈沖群測試機架安裝設備的配置

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備連在一起。對于電纜在其頂部進出的大型地面安裝設備,耦合夾應該放在高出被試設備10cm處,讓電纜經過參考接地板中心后再下垂。

最后,新標準草案還要求不需經受快速瞬變脈沖試驗的線路要圈起來,并盡可能地遠離受試線路,以減少線路之間的耦合。

關于在I/O和通信端口上的試驗配置,原標準與新標準草案都采用電容耦合夾來做試驗。但是原標準中,當兩臺設備同時進行試驗時,受試設備與耦合夾的距離l1=l2≤1m;當只對一臺設備進行試驗時,為了去耦,l2至少要≥5m,或l2>5l1。在新標準草案中,兩臺設備同時試驗時,受試設備與耦合夾的距離l1=l2=0.5m±0.05m;當僅對一臺設備進行試驗時,在不需要進行試驗的這臺設備與耦合夾之間必須插入一個去耦網絡。

設備在安裝現場的試驗配置,包括電源端子和I/O以及通信端口上的試驗,在新標準草案與原標準中都保持基本不變。只是經軟線和插頭連接到電源的非固定被試設備在脈沖注入的方法及耦合/去耦網絡與被試設備的距離作了與在實驗室配置相類似變更。

電快速瞬變脈沖群測試方法變化

關于試驗計劃中的試驗時間,在原標準中只寫不低于1分鐘。而在新標準草案寫道, 為了加速試驗,選擇試驗時間為1分鐘。試驗時間可以分割成6個10秒的脈沖群,每次間隔暫停10秒鐘。在實際的環境中,脈沖群是隨機發生的獨立事件,故不傾向于將脈沖群與被試設備的信號同步。產品標準的制定委員會可以選擇其他的試驗持續時間。

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