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瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施
閱讀：3220 發(fā)布時(shí)間：2010-11-26瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施
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4.1 綜述
電磁兼容所說(shuō)的瞬態(tài)脈沖是指干擾脈沖是斷續(xù)性的，一般具有較高的干擾電壓，較快速的脈沖上升時(shí)間，較寬的頻譜范圍。一般包括：靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌沖擊等。
由于它們具有以上共同特點(diǎn)，因此在試驗(yàn)結(jié)果的判斷及抑制電路上有較大的共同點(diǎn)。在此處*行介紹。
4.1.1 瞬態(tài)脈沖抗擾度測(cè)試常見(jiàn)的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明
對(duì)不同試驗(yàn)結(jié)果，可以根據(jù)該產(chǎn)品的工作條件和功能規(guī)范按以下內(nèi)容分類：
A：技術(shù)要求范圍內(nèi)的性能正常；
B：功能暫時(shí)降低或喪失，但可自行恢復(fù)性能；
C：功能暫時(shí)降低或喪失，要求操作人員干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位；
D：由于設(shè)備（元件）或軟件的損壞或數(shù)據(jù)的喪失，而造成不可恢復(fù)的功能降低或喪失。
符合A的產(chǎn)品，試驗(yàn)結(jié)果判合格。這意味著產(chǎn)品在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中功能正常，性能指標(biāo)符合技術(shù)要求。
符合B的產(chǎn)品，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)視其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品使用說(shuō)明書或者試驗(yàn)大綱的規(guī)定，當(dāng)認(rèn)為某些影響不重要時(shí)，可以判為合格。
符合C的產(chǎn)品，試驗(yàn)結(jié)果除了特殊情況并且不會(huì)造成危害以外，多數(shù)判為不合格。
符合D的產(chǎn)品判別為不合格。
符合B和C的產(chǎn)品試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)寫明B類或C類評(píng)判依據(jù)。符合B類應(yīng)記錄其喪失功能的時(shí)間。
4.1.2常用的瞬態(tài)脈沖抑制電路：
4.1.2.1 箝位二極管保護(hù)電路：
圖10二極管保護(hù)電路
工作原理如圖10。
使用2只二極管的目的是為了同時(shí)抑制正、負(fù)極性的瞬態(tài)電壓。瞬態(tài)電壓被箝位在V++VPN~V--VPN范圍內(nèi)，串聯(lián)電阻擔(dān)負(fù)功率耗散的作用。利用現(xiàn)有電源的電壓范圍作為瞬態(tài)電壓的抑制范圍，二極管的正向?qū)娏骱痛?lián)電阻的阻值決定了該電路的保護(hù)能力。本電路具有*的保護(hù)效果，同時(shí)其代價(jià)低廉，適合成本控制比較嚴(yán)、靜電放電強(qiáng)度和頻率不十分嚴(yán)重的場(chǎng)合。
4.1.2.2 壓敏電阻保護(hù)電路：
壓敏電阻的阻值隨兩端電壓變化而呈非線性變化。當(dāng)施加在其兩端的電壓小于閥值電壓時(shí)，器件呈現(xiàn)無(wú)窮大的電阻；當(dāng)施加在其兩端的電壓大于閥值電壓時(shí)，器件呈現(xiàn)很小電阻值。此物理現(xiàn)象類似穩(wěn)壓管的齊納擊穿現(xiàn)象，不同的是壓敏電阻無(wú)電壓極性要求。使用壓敏電阻保護(hù)電路的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、瞬態(tài)抑制效果好，且可以獲得較大的保護(hù)功率。
4.1.2.3 穩(wěn)壓管保護(hù)電路：
背對(duì)背串接的穩(wěn)壓管對(duì)瞬態(tài)抑制電路的工作原理是顯而易見(jiàn)的。當(dāng)瞬態(tài)電壓超過(guò)V1的穩(wěn)壓值時(shí)，V1反向擊穿，V2正向?qū)ǎ划?dāng)瞬態(tài)電壓是負(fù)極性時(shí)，V2反向擊穿，V1正向?qū)ā⑦@2只穩(wěn)壓管制作在同一硅片上就制成了穩(wěn)壓管對(duì)，使用更加方便。
4.1.2.4 TVS（瞬態(tài)電壓抑制器）二極管：
這是zui近發(fā)展起來(lái)的一種固態(tài)二極管，適用用于ESD保護(hù)。一般選擇工作電壓大于或等于電路正常工作電壓的器件。TVS二極管是和被保護(hù)電路并聯(lián)的，當(dāng)瞬態(tài)電壓超過(guò)電路的正常工作電壓時(shí)，二極管發(fā)生雪崩，為瞬態(tài)電流提供通路，使內(nèi)部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過(guò)熱燒毀。由于TVS二極管的結(jié)面積較大，使得它具有泄放瞬態(tài)大電流的優(yōu)點(diǎn)，具有理想的保護(hù)作用。但同時(shí)必須注意，結(jié)面積大造成結(jié)電容增大，因而不適合高頻信號(hào)電路的保護(hù)。改進(jìn)后的TVS二極管還具有適應(yīng)低壓電路（＜5V ）的特點(diǎn)，且封裝集成度高，適用于在印制電路板面積緊張的情況下使用。這些特點(diǎn)決定了它有廣泛的適用范圍，尤其在便攜設(shè)備的接口電路中有很好的使用價(jià)值。
下面將對(duì)靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌沖擊的測(cè)試及常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施分別展開(kāi)進(jìn)行探討。由于，這三個(gè)有較大的共同點(diǎn)，因此在測(cè)試及對(duì)策上都有較大共同點(diǎn)，下面將對(duì)靜電放電問(wèn)題展開(kāi)詳細(xì)深入的討論，而在電快速瞬變脈沖群、浪涌沖擊的討論中出現(xiàn)的相同之處將不再重復(fù)探討。
4.2 靜電放電抗擾度測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施
4.2.1靜電放電形成的機(jī)理及其對(duì)電子產(chǎn)品的危害
靜電是兩種介電系數(shù)不同的物質(zhì)磨擦?xí)r，正負(fù)極性的電荷分別積累在兩個(gè)物體上而形成。
就人體而言，衣服與皮膚之間的磨擦發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原因之一。
靜電源跟其它物體接觸時(shí)，存在著電荷流動(dòng)以抵消電壓，這個(gè)高速電量的傳送，將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場(chǎng)，這就是靜電放電。
在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過(guò)程中，操作者是zui活躍的靜電源，可能積累一定數(shù)量的電荷，當(dāng)人體接觸與地相連的元件、裝置的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生靜電放電。靜電放電一般用ESD表示。
ESD會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重地?fù)p壞或操作失常。
大多數(shù)半導(dǎo)體器件都很容易受靜電放電而損壞，特別是大規(guī)模集成電路器件更為脆弱。
靜電對(duì)器件造成的損壞有顯性的和隱性的兩種。隱性損壞在當(dāng)時(shí)看不出來(lái)，但器件變得更脆弱，在過(guò)壓、高溫等條件下極易損壞。
ESD兩種主要的破壞機(jī)制是：由于ESD電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)致設(shè)備的熱失效；由于ESD感應(yīng)出高的電壓導(dǎo)致絕緣擊穿。
除容易造成電路損害外，ESD也會(huì)對(duì)電子電路造成干擾。
一般來(lái)說(shuō)，造成損壞，ESD電火花必須直接接觸電路線，而輻射耦合通常只導(dǎo)致失常。
在ESD作用下，電路中的器件在通電條件下比不通電條件下更易損壞。
ESD電路的干擾有二種方式。
一種是傳導(dǎo)方式，若電路的某個(gè)部分構(gòu)成了放電路徑，即ESD接侵入設(shè)備內(nèi)的電路,ESD電流流過(guò)集成片的輸入端，造成干擾。
ESD干擾的另一種方式是輻射干擾。即靜電放電時(shí)伴隨火花產(chǎn)生了尖峰電流，這種電流中包含有豐富的高頻成分。從而產(chǎn)生輻射磁場(chǎng)和電場(chǎng)。ESD產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨距離的平方衰減。ESD產(chǎn)生的電場(chǎng)隨距離立方衰減。當(dāng)距離較近時(shí)，無(wú)論是電場(chǎng)還是磁場(chǎng)都是很強(qiáng)的。ESD發(fā)生時(shí)，在附近位置的電路一般會(huì)受到影響。
ESD在近場(chǎng)，輻射耦合的基本方式可以是電容或電感方式，取決于ESD源和接受器的阻抗。在遠(yuǎn)場(chǎng)，則存在電磁場(chǎng)耦合。
與ESD相關(guān)的電磁干擾（EMI）能量上限頻率可以超過(guò)1GHz。在這個(gè)頻率上，典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會(huì)變成非常有效的接收天線。因而，對(duì)于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備，ESD會(huì)感應(yīng)出高電平的噪聲。
4.2.2 電子產(chǎn)品的靜電放電測(cè)試及相關(guān)要求
對(duì)不同使用環(huán)境、不同用途、不同ESD敏感度的電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靜電放電抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的，但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于ESD抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用GB/T17626.2-1998 （idt IEC 61000-4-2:1995）：《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)》這一國(guó)家電磁兼容基礎(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、試驗(yàn)方法及相關(guān)要求。
4.2.2.1 試驗(yàn)對(duì)象：
該標(biāo)準(zhǔn)所涉及的是處于靜電放電環(huán)境中和安裝條件下的裝置、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和外部設(shè)備。
4.2.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容：
靜電放電的起因有多種，但該標(biāo)準(zhǔn)主要描述在低濕度情況下，通過(guò)摩擦等因素，使操作者積累了靜電。電子和電氣設(shè)備遭受直接來(lái)自操作者的靜電放電和對(duì)臨近物體的靜電放電時(shí)的抗擾度要求和試驗(yàn)方法。
4.2.2.3 試驗(yàn)?zāi)康模?br />試驗(yàn)單個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的抗靜電干擾的能力。它模擬：（1）操作人員或物體在接觸設(shè)備時(shí)的放電。（2）人或物體對(duì)鄰近物體的放電。
4.2.2.4 ESD的模擬：
圖11和圖12分別給出了ESD發(fā)生器的基本線路和放電電流的波形。
圖11：靜電放電發(fā)生器
圖12：靜電放電的電流波形
放電線路中的儲(chǔ)能電容CS代表人體電容，現(xiàn)*150pF比較合適。放電電阻Rd為330Ω，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻。現(xiàn)已證明，用這種放電狀態(tài)來(lái)體現(xiàn)人體放電的模型是足夠嚴(yán)酷的。
4.2.2.5 試驗(yàn)方法
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法有兩種：接觸放電法和空氣放電法。
接觸放電法：試驗(yàn)發(fā)生器的電極保持與受試設(shè)備的接觸并由發(fā)生器內(nèi)的放電開(kāi)關(guān)激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法。
空氣放電法：將試驗(yàn)發(fā)生器的充電電極靠近受試設(shè)備并由火花對(duì)受試設(shè)備激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法。
接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場(chǎng)合中。
4.2.2.6 試驗(yàn)等級(jí)及其選擇：
試驗(yàn)電平以zui切合實(shí)際的安裝環(huán)境和條件來(lái)選擇，表1提供了一個(gè)指導(dǎo)原則。表1同時(shí)也給出了靜電放電試驗(yàn)等級(jí)的優(yōu)先選擇范圍，試驗(yàn)應(yīng)滿足該表所列的較低等級(jí)。
表1：試驗(yàn)等級(jí)選擇
接觸放電 空氣放電 安裝條件 環(huán)境條件
等級(jí) 電壓kV 等級(jí) 電壓kV 抗靜電材料 合成材料 相對(duì)濕度%RH
1 2 1 2 √ / 35
2 4 2 4 √ / 10
3 6 3 8 / √ 50
4 8 4 15 / √ 10
X* 特殊 X* 特殊 / / /
注：*“X”是一個(gè)開(kāi)放等級(jí)，必須在設(shè)備的規(guī)范中加以規(guī)定。
等級(jí)的選擇取決于環(huán)境等因素，對(duì)具體的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，往往已在相應(yīng)的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)中加以規(guī)定。
4.2.2.7 試驗(yàn)環(huán)境
對(duì)空氣放電該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境條件：
環(huán)境溫度：15℃~35℃、相對(duì)濕度：30%~60%RH、大氣壓力：86kPa~106kPa
對(duì)接觸放電該標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定特定的環(huán)境條件。
4.2.2.8 試驗(yàn)布置
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)布置也做出了詳細(xì)的規(guī)定，圖13所示為臺(tái)式設(shè)備的試驗(yàn)布置示意圖。
4.2.2.9 試驗(yàn)實(shí)施
實(shí)施部位：直接放電施加于操作人員在正常使用受試設(shè)備時(shí)可能接觸到的點(diǎn)或面上；間接放電施加于水平耦合板和垂直耦合板。
直接放電模擬了操作人員對(duì)受試設(shè)備直接接觸時(shí)發(fā)生的靜電放電情況。
間接放電則是對(duì)水平耦合板和垂直耦合板進(jìn)行放電，模擬了操作人員對(duì)放置于或安裝在受試設(shè)備附近的物體放電時(shí)的情況。
直接放電時(shí)，接觸放電為形式；只有在不能用接觸放電的地方（如表面涂有絕緣層，計(jì)算機(jī)鍵盤縫隙等情況）才改用氣隙（空氣）放電。
間接放電：選用接觸放電方式。
試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸增加到規(guī)定值。
不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)的實(shí)施可能根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特定的規(guī)定。
圖13：臺(tái)式設(shè)備靜電放電布置示意圖
4.2.2.10 試驗(yàn)結(jié)果
若靜電放電測(cè)試通不過(guò)，可能產(chǎn)生如下后果：
（1）直接通過(guò)能量交換引起半導(dǎo)體器件的損壞。
（2）放電所引起的電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化，造成設(shè)備的誤動(dòng)作。
4.2.3 電子產(chǎn)品的靜電放電對(duì)策及改進(jìn)要點(diǎn)
ESD通常發(fā)生在產(chǎn)品自身暴露在外的導(dǎo)電物體，或者發(fā)生在鄰近的導(dǎo)電物體上。
對(duì)設(shè)備而言，容易產(chǎn)生靜電放電的部位是：
電纜、鍵盤及暴露在外的金屬框架以及設(shè)備外殼上的孔、洞、縫隙等。
常用的改進(jìn)方法是在產(chǎn)品ESD發(fā)生或侵入危險(xiǎn)點(diǎn)，例如輸入點(diǎn)和地之間設(shè)置瞬態(tài)保護(hù)電路，這些電路僅僅在ESD感應(yīng)電壓超過(guò)極*發(fā)揮作用。保護(hù)電路可以包括多個(gè)電流分流單元。
減小ESD產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）影響電子產(chǎn)品或設(shè)備的方法：
*阻止ESD產(chǎn)生；
阻止因ESD產(chǎn)生的EMI耦合到電路或設(shè)備
以及通過(guò)設(shè)計(jì)工藝增加設(shè)備固有的ESD抗擾性。
有很多種電路可以達(dá)到ESD保護(hù)的目的，但選用時(shí)必須考慮以下原則，并在性能和成本之間加以權(quán)衡：
速度要快，這是ESD干擾的特點(diǎn)決定的；
能應(yīng)付大的電流通過(guò)；
考慮瞬態(tài)電壓會(huì)在正、負(fù)極性兩個(gè)方向發(fā)生；
對(duì)信號(hào)增加的電容效應(yīng)和電阻效應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)；
考慮體積因素；考慮產(chǎn)品成本因素。
我們可以從以下幾種抑制ESD干擾的方法中選擇適用的對(duì)策：
4.2.3.1 外殼設(shè)計(jì)：
外殼在人手和內(nèi)部電路間建立隔離層，阻止ESD的發(fā)生。
金屬外殼同時(shí)也是阻止ESD間接放電形成的輻射及傳導(dǎo)耦合的關(guān)鍵。
一個(gè)完整的封閉金屬殼能在輻射噪聲中屏蔽電路。
但由于從電路到屏蔽殼體的ESD副級(jí)電弧可能產(chǎn)生傳導(dǎo)耦合，因而一些外殼設(shè)計(jì)使用絕緣體，在絕緣殼中，再放置一個(gè)金屬的屏蔽體。
這種設(shè)計(jì)的好處是既可以防止因操作者對(duì)金屬外殼的直接接觸放電造成干擾，又可以防止操作者對(duì)周圍物體放電時(shí)形成的EMI耦合到內(nèi)部形成干擾。同時(shí)在操作者對(duì)外殼的孔、洞、縫隙放電時(shí)給放電電流一個(gè)泄放通道，防止對(duì)內(nèi)部電路直接放電。
這種做法的簡(jiǎn)化是在設(shè)備金屬外殼上涂絕緣漆或貼一層絕緣物質(zhì)，使絕緣能力大于20kV。
因?yàn)殪o電會(huì)穿過(guò)孔洞、縫隙放電，
所以絕緣外殼的孔洞、縫隙與內(nèi)部電路間應(yīng)留有足夠的空間。
2cm左右的空氣隙可以阻止靜電放電的發(fā)生。
對(duì)外殼上的孔、洞、排氣口等，用幾個(gè)小孔代替一個(gè)大孔，從EMI抑制的角度來(lái)說(shuō)更好。
為減小EMI噪聲，縫隙邊沿每隔一定距離處使用電連接。
對(duì)金屬外殼而言，外殼各部分之間的搭接非常重要：
若機(jī)箱兩部分之間的搭接阻抗較高，當(dāng)靜電放電電流流過(guò)搭接點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓降，這可能會(huì)影響電路的正常工作。
解決這個(gè)問(wèn)題的方法有兩個(gè)：
1）盡量使外殼保持導(dǎo)電連續(xù)，減少搭接阻抗。
2）在電路與機(jī)箱之間增加一層屏蔽，減小電路與機(jī)箱之間的電容耦合。內(nèi)層屏蔽要與外殼連接起來(lái)。
如果是塑料外殼，則要求對(duì)電路的接地進(jìn)行仔細(xì)布置，以防止放電電流感應(yīng)到電路上去。
塑料外殼的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生直接放電現(xiàn)象。
如果塑料外殼上沒(méi)有大的開(kāi)孔，則塑料外殼能對(duì)電路起到保護(hù)作用。
但塑料外殼對(duì)防止操作者對(duì)周圍物體放電時(shí)耦合到內(nèi)部形成干擾無(wú)抑制能力。
4.2.3.2 接地設(shè)計(jì)：
一旦發(fā)生了靜電放電，應(yīng)該讓其盡快旁路人地，不要直接侵入內(nèi)部電路。
例如內(nèi)部電路如用金屬機(jī)箱屏蔽，則機(jī)箱應(yīng)良好接地，接地電阻要盡量小
這樣放電電流可以由機(jī)箱外層流入大地；
同時(shí)也可以將對(duì)周圍物體放電時(shí)形成的騷擾導(dǎo)入大地，不會(huì)影響內(nèi)部電路。
對(duì)塑料機(jī)箱，則不存在機(jī)箱接地的問(wèn)題。
對(duì)金屬機(jī)箱，通常機(jī)箱內(nèi)的電路會(huì)通過(guò)I/O電纜、電源線等接地。
若機(jī)箱接地不良或不接地，當(dāng)機(jī)箱上發(fā)生靜電放電時(shí)，機(jī)箱的電位上升，而內(nèi)部電路由于接地，電位保持在地電位附近。
這時(shí)，機(jī)箱與電路之間存在著很大的電位差。
這會(huì)在機(jī)箱與電路之間引起二次電弧，使電路造成損壞。
通過(guò)增加電路與外殼之間的距離可以避免二次電弧的發(fā)生。
當(dāng)電路與外殼之間的距離不能增加時(shí)，可以在外殼與電路之間加一層接地的金屬擋板，擋住電弧。
如果電路與機(jī)箱連在一起，則只應(yīng)通過(guò)一點(diǎn)連接。防止電流流過(guò)電路。
線路板與機(jī)箱連接的點(diǎn)應(yīng)在電纜入口處。
4.2.3.3 電纜設(shè)計(jì)：
一個(gè)正確設(shè)計(jì)的電纜保護(hù)系統(tǒng)可能是提高系統(tǒng)ESD非易感性的關(guān)鍵。
作為大多數(shù)系統(tǒng)中的zui大的“天線”— I/O電纜特別易于被ESD干擾感應(yīng)出大的電壓或電流。
從另一方面，如果電纜屏蔽同機(jī)殼地連接的話，電纜也對(duì)ESD干擾提供低阻抗通道。
通過(guò)該通道ESD*量可從系統(tǒng)接地回路中釋放，因而可間接地避免傳導(dǎo)耦合。
為減少ESD干擾輻射耦合到電纜，線長(zhǎng)和回路面積要減小，應(yīng)抑制共模耦合并且使用金屬屏蔽。
對(duì)于輸入/輸出電纜可采用使用屏蔽電纜、共模扼流圈、過(guò)壓箝位電路及電纜旁路濾波器措施。
在電纜的兩端，電纜屏蔽必須與殼體屏蔽連接。
在互聯(lián)電纜上安裝一個(gè)共模扼流圈可以使靜電放電造成的共模電壓降在扼流圈上，而不是另一端的電路上。
兩個(gè)機(jī)箱之間用屏蔽電纜連接時(shí)，通過(guò)電纜的屏蔽層將兩個(gè)機(jī)箱連接在一起，這樣可以使兩個(gè)機(jī)箱之間的電位差盡量小。
這里，機(jī)箱與電纜屏蔽層之間的搭接方式很重要。
強(qiáng)烈建議在電纜兩端的機(jī)箱與電纜屏蔽層之間360°搭接。
4.2.3.4 鍵盤和面板：
鍵盤和控制面板的設(shè)計(jì)必須保證放電電流能夠直接流到地，而不會(huì)經(jīng)過(guò)敏感電路。
對(duì)于絕緣鍵盤，在鍵與電路之間要安裝一個(gè)放電防護(hù)器（如金屬支架），為放電電流提供一條放電路徑。
放電防護(hù)器要直接連接到機(jī)箱或機(jī)架上，而不能連接到電路地上。
當(dāng)然，用較大的旋鈕（增加操作者到內(nèi)部線路的距離）能夠直接防止靜電放電。
鍵盤和控制面板的設(shè)計(jì)應(yīng)能使放電電流不經(jīng)過(guò)敏感電路而直接到地。
采用絕緣軸和大旋鈕可以防止向控制鍵或電位器放電。
現(xiàn)在，較多的電子產(chǎn)品面板采用薄膜按鍵和薄膜顯示窗，由于該薄膜由耐高壓的絕緣材料構(gòu)成，可有效防止ESD通過(guò)按鍵和顯示窗進(jìn)入內(nèi)部電路形成干擾。
另外，現(xiàn)在大多數(shù)鍵盤的按鍵內(nèi)部均有由耐高壓的絕緣薄膜構(gòu)成的襯墊，可有效防止ESD的干擾。
4.2.3.5 電路設(shè)計(jì)：
設(shè)備中不用的輸入端不允許處于不連接或懸浮狀態(tài)，而應(yīng)當(dāng)直接或通過(guò)適當(dāng)電阻與地線或電源端相連通。
一般來(lái)說(shuō)，與外部設(shè)備連接的接口電路都需要加保護(hù)電路：
其中也包括電源線，這一點(diǎn)往往被硬件設(shè)計(jì)所忽視。
以微機(jī)為例來(lái)講，應(yīng)該考慮安排保護(hù)電路的環(huán)節(jié)有：串行通信接口、并行通信接口、鍵盤接口、顯示接口等。
濾波器必須用在電路中以阻止ESD形成的EMI耦合到設(shè)備。
如果輸入為高阻抗，一個(gè)分流電容濾波器zui有效，因?yàn)樗牡妥杩箤⒂行У嘏月犯叩妮斎胱杩梗至麟娙菰浇咏斎攵嗽胶谩?br />如果輸入阻抗低，使用一系列鐵氧體可以提供的濾波器，這些鐵氧體也應(yīng)盡可能接近輸入端。
在內(nèi)部電路上加強(qiáng)防護(hù)措施：
對(duì)于可能遭受直接傳導(dǎo)的靜電放電干擾的端口，可以在I/O接口處串接電阻或并聯(lián)二極管至正負(fù)電源端。
MOS管的輸入端串接100kΩ電阻，輸出端串接1kΩ電阻，以限制放電電流量。
TTL管輸人端串接22～100Ω電阻，輸出端串接22～47Ω電阻。
模擬管輸入端串接100Ω～100kΩ，并且加并聯(lián)二極管，分流放電電流至電源正或負(fù)極，模擬管輸出端串接100Ω的電阻。
在I/O信號(hào)線上安裝一個(gè)對(duì)地的電容能夠?qū)⒔涌陔娎|上感應(yīng)的靜電放電電流分流到機(jī)箱，避免流到電路上。
但這個(gè)電容也會(huì)將機(jī)殼上的電流分流到信號(hào)線上。為了避免這種情況的發(fā)生，可以在旁路電容與線路板之間安裝一只鐵氧體磁珠，增加流向線路板的路徑的阻抗。
需要注意的是，電容的耐壓一定要滿足要求。靜電放電的電壓可以高達(dá)數(shù)千伏。
用一個(gè)瞬態(tài)防護(hù)二極管也能夠?qū)o電放電起到有效的保護(hù)。
但需要注意，用二極管雖然將瞬態(tài)干擾的電壓限制住了，但高頻干擾成分并沒(méi)有減少，該電路中一般應(yīng)有與瞬態(tài)防護(hù)二極管并聯(lián)的高頻旁路電容抑制高頻干擾。
在電路設(shè)計(jì)及電路板布線方面：應(yīng)采用門電路和選通脈沖。
這種輸入方式只有在靜電放電和選通同時(shí)發(fā)生時(shí)才能造成損壞。
而脈沖邊沿觸發(fā)輸入方式對(duì)靜電放電引起的瞬變很敏感，不宜采用。
4.2.3.6 PCB設(shè)計(jì)：
良好的PCB設(shè)計(jì)可以有效地減少ESD干擾對(duì)產(chǎn)品造成的影響。
這也是電磁兼容設(shè)計(jì)中ESD設(shè)計(jì)部分的一個(gè)重要的內(nèi)容。
大家可以從那部分課程中得到詳細(xì)的指引。
對(duì)一個(gè)成品進(jìn)行電磁兼容對(duì)策時(shí)，很難再對(duì)PCB進(jìn)行重新設(shè)計(jì)（改進(jìn)成本太高），此處不再加以介紹。
4.2.3.7 軟件：
除了硬件措施外，軟件抑制方案也是減少系統(tǒng)鎖定等嚴(yán)重失常的有力方法。
軟件ESD抑制措施分為兩種常用的類別：
刷新、檢查并且恢復(fù)。
刷新涉及到周期性地復(fù)位到休止?fàn)顟B(tài)，并且刷新顯示器和指示器狀態(tài)。
只需進(jìn)行一次刷新然后假設(shè)狀態(tài)是正確的，其它的事就不用做了。
檢查/恢復(fù)過(guò)程用于決定程序是否正確執(zhí)行。
它們?cè)谝欢ㄩg隔時(shí)間被激活，以確認(rèn)程序是否在完成某個(gè)功能。
如果這些功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，一個(gè)恢復(fù)程序被激活。
4.2.4 一般ESD對(duì)策準(zhǔn)則：
（1）在易感CMOS、MOS器件中加入保護(hù)二極管；
（2）在易感傳輸線上（地線在內(nèi)）串幾十歐姆的電阻或鐵氧體磁珠；
（3）使用靜電保護(hù)表面涂敷技術(shù)，使ESD難以機(jī)芯放電，經(jīng)證明十分有效；
（4）盡量使用屏蔽電纜；
（5）在易感接口處安裝濾波器；并將無(wú)法安裝濾波器的敏感接口加以隔離；
（6）選擇低脈沖頻率的邏輯電路；
（7）外殼屏蔽加良好的接地。
4.3 電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施
4.3.1 電快速瞬變脈沖群形成的機(jī)理及其對(duì)電子產(chǎn)品的影響
電快速瞬變脈沖群是：
由電感性負(fù)載（如繼電器、接觸器等）在斷開(kāi)時(shí)，由于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)間隙的絕緣擊穿或觸點(diǎn)彈跳等原因，在斷開(kāi)處產(chǎn)生的暫態(tài)騷擾。當(dāng)電感性負(fù)載多次重復(fù)開(kāi)關(guān)，則脈沖群又會(huì)以相應(yīng)的時(shí)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(huì)引起設(shè)備的損壞，但由于其頻譜分布較寬，所以會(huì)對(duì)電子、電氣設(shè)備的可靠工作產(chǎn)生影響。
一般認(rèn)為電快速瞬變脈沖群之所以會(huì)造成設(shè)備的誤動(dòng)作。
因?yàn)槊}沖群對(duì)線路中半導(dǎo)體結(jié)電容充電，當(dāng)結(jié)電容上的能量累積到一定程度，便會(huì)引起線路乃至設(shè)備的誤動(dòng)作。
4.3.2 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)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的。
這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用
GB/T17626.4-1998 （idt IEC 61000-4-4:1995）：《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》這一國(guó)家電磁兼容基礎(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、試驗(yàn)方法及相關(guān)要求。
4.3.2.1 試驗(yàn)對(duì)象：
適用于在住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)/工業(yè)區(qū)使用的在運(yùn)行條件下的電子、電氣設(shè)備的電快速瞬變脈沖群的抗擾性能測(cè)試。
4.3.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容：
對(duì)電氣和電子設(shè)備的供電電源端口、信號(hào)和控制端口在受到重復(fù)性快速瞬變脈沖群干擾時(shí)的性能進(jìn)行評(píng)定。
4.3.2.3 試驗(yàn)?zāi)康模?br />重復(fù)快速瞬變?cè)囼?yàn)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)備的電源端口、信號(hào)和控制端口的試驗(yàn)。
試驗(yàn)脈沖的特點(diǎn)是：瞬變的短上升時(shí)間、重復(fù)出現(xiàn)和低能量。
電快速速變脈沖群試驗(yàn)的目的就是為了檢驗(yàn)電子、電氣設(shè)備在遭受這類暫態(tài)騷擾影響時(shí)的性能。
4.3.2.4 試驗(yàn)發(fā)生器
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/T 17626.4 要求試驗(yàn)發(fā)生器輸出波形應(yīng)如圖14，15所示。
圖14：快速瞬變脈沖群概略圖
圖15：接50Ω負(fù)載時(shí)單個(gè)脈沖的波形
4.3.2.5 試驗(yàn)方法
對(duì)交/直流電源端子的選擇耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)來(lái)施加快速瞬變脈沖群干擾信號(hào)。
對(duì)I/O信號(hào)、數(shù)據(jù)和控制端口選擇快速瞬變脈沖群測(cè)試的容性耦合夾來(lái)施加快速瞬變脈沖群干擾信號(hào)。
4.3.2.6 試驗(yàn)等級(jí)及其選擇：
表2：試驗(yàn)等級(jí)
等級(jí) 供電電源端口、保護(hù)接地 I/O、數(shù)據(jù)和控制端口
電壓峰值 kV 重復(fù)頻率 kHz 電壓峰值 kV 重復(fù)頻率 kHz
1 0.5 5 0.25 5
2 1 5 0.5 5
3 2 5 1 5
4 4 2.5 2 5
x 特定 特定 特定 特定
注：X是一個(gè)開(kāi)放等級(jí)。
開(kāi)路輸出試驗(yàn)電壓精度±10％；和脈沖的重復(fù)頻率精度±20％
試驗(yàn)等級(jí)應(yīng)根據(jù)下列情況來(lái)選擇：
----電磁環(huán)境； ----騷擾源與關(guān)心的設(shè)備的鄰近情況； ----兼容性裕度。
對(duì)具體的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)等級(jí)選擇往往已在相應(yīng)的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)中加以規(guī)定。
4.3.2.7 試驗(yàn)環(huán)境
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境條件：
環(huán)境溫度：15℃~35℃、相對(duì)濕度：25%~75%RH、大氣壓力：86kPa~106kPa
4.3.2.8 試驗(yàn)布置
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)布置也做出了詳細(xì)的規(guī)定，圖16所示為用于實(shí)驗(yàn)室型式試驗(yàn)的一般試驗(yàn)配置示意圖。
L=耦合夾與EUT之間的距離，不應(yīng)大于1m；（A）=電源線耦合位置；（B）=信號(hào)線耦合位置
圖16：用于實(shí)驗(yàn)室型式試驗(yàn)的一般試驗(yàn)配置
4.3.2.9 試驗(yàn)實(shí)施
電源、信號(hào)和其他功能電量應(yīng)在其額定的范圍內(nèi)使用，并處于正常的工作狀態(tài)。
根據(jù)要進(jìn)行試驗(yàn)的EUT的端口類型選擇相應(yīng)的試驗(yàn)等級(jí)和耦合方式。
使受試設(shè)備處于典型工作條件下，根據(jù)受試設(shè)備端口及其組合，依次對(duì)各端口施加試驗(yàn)電壓。
每種組合應(yīng)針對(duì)不同脈沖極性進(jìn)行測(cè)試，每種狀態(tài)的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間不少于1min。
不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)的實(shí)施可能根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特定的規(guī)定。
4.3.2.10 試驗(yàn)結(jié)果
若電快速速變脈沖群測(cè)試通不過(guò)，可能產(chǎn)生如下后果：造成設(shè)備的誤動(dòng)作。
4.3.3 導(dǎo)致電快速脈沖試驗(yàn)失敗的原因
脈沖群試驗(yàn)主要是進(jìn)行電源線和信號(hào)/控制線的傳導(dǎo)差/共模干擾試驗(yàn)。
只是電快速干擾脈沖的波形前沿非常陡峭，持續(xù)時(shí)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(guò)程中，會(huì)有一部分干擾從傳輸?shù)木€纜中逸出，這樣設(shè)備zui終受到的是傳導(dǎo)和輻射的復(fù)合干擾。
另外，由于試驗(yàn)脈沖是持續(xù)一段時(shí)間的脈沖串，因此它對(duì)電路的干擾有一個(gè)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(duì)單個(gè)脈沖具有很好的抑制作用，但是對(duì)于一串脈沖則不能有效地抑制。
電快速脈沖對(duì)設(shè)備影響的原因有三種，包括：
a）通過(guò)電源線直接傳導(dǎo)進(jìn)設(shè)備的電源，導(dǎo)致電路的電源線上有過(guò)大的噪聲電壓。
當(dāng)單獨(dú)對(duì)火線或零線注入時(shí)，盡管是采取的對(duì)地的共模方式注入，但在火線和零線之間存在著差模干擾，這種差模電壓會(huì)出現(xiàn)在電源的直流輸出端。當(dāng)同時(shí)對(duì)火線和零線注入時(shí)，存在著共模干擾，但對(duì)電源的輸出影響并不大。
b）*量在電源線上傳導(dǎo)的過(guò)程中，向空間輻射，這些輻射能量感應(yīng)到鄰近的信號(hào)電纜上，對(duì)信號(hào)電纜連接的電路形成干擾。
c）干擾脈沖信號(hào)直接通過(guò)信號(hào)電纜進(jìn)入設(shè)備電路或在電纜（包括信號(hào)電纜和電源電纜）上傳輸時(shí)產(chǎn)生的二次輻射能量感應(yīng)進(jìn)電路，對(duì)電路形成干擾。
4.3.4 通過(guò)電快速脈沖試驗(yàn)的整改措施
針對(duì)脈沖群干擾，主要采用濾波（電源線和信號(hào)線的濾波）及吸收（用鐵氧體磁芯來(lái)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(yàn)時(shí)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(wàn)不要隨意更改。
因?yàn)槊}沖群干擾不僅僅是一個(gè)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)備的入口處zui為有效。下面根據(jù)端口的不同分別進(jìn)行探討。
4.3.4.1 針對(duì)電源線試驗(yàn)的措施
解決電源線干擾問(wèn)題的主要方法是在電源線入口處安裝電源線濾波器，阻止干擾進(jìn)入設(shè)備。
快速脈沖通過(guò)電源線注入時(shí)，可以是差模方式注入，也可以是共模方式注入。
對(duì)差模方式注入的一般可以通過(guò)差模電容（X電容）和電感濾波器加以吸收。
若注入到電源線上的電壓是共模電壓，濾波器必須能對(duì)這種共模電壓起到抑制作用才能使受試設(shè)備順利通過(guò)試驗(yàn)。
下面是用濾波器抑制電源線上的電快速脈沖的方法。
a）設(shè)備的機(jī)箱是金屬的：
這種情況是zui容易的。
因?yàn)闄C(jī)箱是金屬的，它與地線面之間有較大的雜散電容，能夠?yàn)楣材ｋ娏魈峁┍容^固定的通路。
這時(shí)，只要在電源線的入口處安裝一只含有共模濾波電容的電源線濾波器，共模濾波電容就能將干擾旁路掉，使其回到干擾源。
由于電源線濾波器中的共模濾波電容受到漏電流的限制，容量較小，因此對(duì)于干擾中較低的頻率成分主要依靠共模電感抑制。
另外，由于設(shè)備與地線面之間的接地線具有較大的電感，對(duì)于高頻干擾成分阻抗較大，因此設(shè)備接地與否對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果一般沒(méi)有什么影響。
除了選擇高頻性能良好的濾波器以外，在安裝濾波器時(shí)，注意濾波器應(yīng)靠近金屬機(jī)箱上的電源入口處，防止電源線二次輻射造成的干擾。
b）設(shè)備機(jī)箱是非金屬的
如果設(shè)備的機(jī)箱是非金屬的，必須在機(jī)箱底部加一塊金屬板，供濾波器中的共模濾波電容接地。
這時(shí)的共模干擾電流通路通過(guò)金屬板與地線面之間的雜散電容形成通路。
如果設(shè)備的尺寸較小，意味著金屬板尺寸也較小，這時(shí)金屬板與地線面之間的電容量較小，不能起到較好的旁路作用。
在這種情況下，主要靠電感發(fā)揮作用。
此時(shí)，需要采用各種措施提高電感高頻特性，必要時(shí)可用多個(gè)電感串聯(lián)。
4.3.4.2 針對(duì)信號(hào)線試驗(yàn)應(yīng)采取的措施
快速脈沖通過(guò)信號(hào)/控制線注入時(shí)，由于是采用容性耦合夾注入，屬共模注入方式。
a）信號(hào)電纜屏蔽：
從試驗(yàn)方法可知，干擾脈沖耦合進(jìn)信號(hào)電纜的方式為電容性耦合。
消除電容性耦合的方法是將電纜屏蔽起來(lái)，并且接地。
因此，用電纜屏蔽的方法解決電快速脈沖干擾的條件是電纜屏蔽層能夠與試驗(yàn)中的參考地線面可靠連接。
如果設(shè)備的外殼是金屬的并是接地的設(shè)備，這個(gè)條件容易滿足。
當(dāng)設(shè)備的外殼是金屬的，但是不接地時(shí)，屏蔽電纜只能對(duì)電快速脈沖中的高頻成分起到抑制作用，這是通過(guò)金屬機(jī)殼與地之間的雜散電容來(lái)接地的。
如果機(jī)箱是非金屬機(jī)箱，則電纜屏蔽的方法就沒(méi)有什么效果。
b）信號(hào)電纜上安裝共模扼流圈：
共模扼流圈實(shí)際是一種低通濾波器，只有當(dāng)電感量足夠大時(shí)，才能對(duì)電快速脈沖群有效果。
但是當(dāng)扼流圈的電感量較大時(shí)（往往匝數(shù)較多），雜散電容也較大，扼流圈的高頻抑制效果降低。
而電快速脈沖波形中包含了大量的高頻成分。
因此，在實(shí)際使用時(shí)，需要注意調(diào)整扼流圈的匝數(shù)。
必要時(shí)用兩個(gè)不同匝數(shù)扼流圈串聯(lián)起來(lái)，兼顧高頻和低頻的要求。
c）信號(hào)電纜上安裝共模濾波電容：
這種濾波方法比扼流圈具有更好的效果，但是需要金屬機(jī)箱作為濾波電容的地。
另外，這種方法會(huì)對(duì)差模信號(hào)有一定的衰減，在使用時(shí)需要注意。
d）對(duì)敏感電路局部屏蔽：
當(dāng)設(shè)備的機(jī)箱為非金屬機(jī)箱，或者電纜的屏蔽和濾波措施不易實(shí)施時(shí)，干擾會(huì)直接耦合進(jìn)電路。
這時(shí)只能對(duì)敏感電路進(jìn)行局部屏蔽。
屏蔽體應(yīng)該是一個(gè)完整的六面體。
4.4 浪涌沖擊抗擾度測(cè)試
4.4.1 浪涌沖擊形成的機(jī)理
電磁兼容領(lǐng)域所指的浪涌沖擊一般來(lái)源于開(kāi)關(guān)瞬態(tài)和雷擊瞬態(tài)。
4.4.1.1 開(kāi)關(guān)瞬態(tài)
系統(tǒng)開(kāi)關(guān)瞬態(tài)與以下內(nèi)容有關(guān)：
a）主電源系統(tǒng)切換騷擾，例如電容器組的切換；
b）配電系統(tǒng)內(nèi)在儀器附近的輕微開(kāi)關(guān)動(dòng)作或者負(fù)荷變化；
c）與開(kāi)關(guān)裝置有關(guān)的諧振電路，如晶閘管；
d）各種系統(tǒng)故障，例如對(duì)設(shè)備組接地系統(tǒng)的短路和電弧故障。
4.4.1.2 雷擊瞬態(tài)
雷電產(chǎn)生浪涌（沖擊）電壓的主要原理如下：
a）直接雷擊于外部電路（戶外），注入的大電流流過(guò)接地電阻或外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓；
b）在建筑物內(nèi)、外導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流的間接雷擊（即云層之間或云層中的雷擊或擊于附近物體的雷擊，這種雷擊產(chǎn)生的磁場(chǎng)）；
c）附近直接對(duì)地放電地雷電入地電流耦合到設(shè)備組接地系統(tǒng)的公共接地路徑。
當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，電壓和電流可能發(fā)生迅速變化，并可能耦合到內(nèi)部電路。
4.4.2浪涌沖擊測(cè)試及相關(guān)要求
不同的電子、電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的。
但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用
GB/T17626.5-1999 （idt IEC 61000-4-5:1995）：
《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》
這一國(guó)家電磁兼容基礎(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、試驗(yàn)方法及相關(guān)要求。
4.4.2.1 適用范圍：
適用于電氣和電子設(shè)備在規(guī)定的工作狀態(tài)下工作時(shí)，對(duì)由開(kāi)關(guān)或雷電作用所產(chǎn)生的有一定危害電平的浪涌（沖擊）電壓的反應(yīng)。
該標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)絕緣物耐高壓的能力進(jìn)行試驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)不考慮直擊雷。
4.4.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容：
對(duì)電氣和電子設(shè)備的供電電源端口、信號(hào)和控制端口在受到浪涌（沖擊）干擾時(shí)的性能進(jìn)行評(píng)定。
4.4.2.3 試驗(yàn)?zāi)康模?br />評(píng)定設(shè)備在遭受到來(lái)自電力線和互連線上高能量浪涌（沖擊）騷擾時(shí)產(chǎn)品的性能。
4.4.2.4 試驗(yàn)發(fā)生器
a）信號(hào)發(fā)生器的特性應(yīng)盡可能地模擬開(kāi)關(guān)瞬態(tài)和雷擊瞬態(tài)現(xiàn)象；
b）如果干擾源與受試設(shè)備的端口在同一線路中，例如在電源網(wǎng)絡(luò)中（直接耦合），那么信號(hào)發(fā)生器在受試設(shè)備的端口能夠模擬一個(gè)低阻抗源；
c）如果干擾源與受試設(shè)備的端口不在同一線路中（間接耦合），那么信號(hào)發(fā)生器能夠模擬一個(gè)高阻抗源。
對(duì)于不同場(chǎng)合使用的產(chǎn)品及產(chǎn)品的不同端口，由于相應(yīng)的浪涌（沖擊）瞬態(tài)波形，各不相同，因此對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)也各不相同。
圖17：浪涌（沖擊）信號(hào)電壓及電流波形
例如：對(duì)交流電源端口，通常采用的是1.2/50μs （8/20μs）組合波信號(hào)發(fā)生器；對(duì)電信端口，通常采用的是10/700μs的符合CCITT要求的試驗(yàn)信號(hào)發(fā)生器。浪涌（沖擊）波形見(jiàn)圖17所示。
4.4.2.5 試驗(yàn)方法
浪涌（沖擊）測(cè)試一般應(yīng)在線進(jìn)行。
測(cè)試時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的端口選擇對(duì)應(yīng)的波形發(fā)生器和相應(yīng)的耦合/去耦單元，同時(shí)也應(yīng)注意不同狀態(tài)下的信號(hào)源內(nèi)阻選擇。
4.4.2.6 試驗(yàn)等級(jí)及其選擇：
表3：試驗(yàn)等級(jí)
等級(jí) 開(kāi)路試驗(yàn)電壓（±10%），kV
1 0.5
2 1.0
3 2.0
4 4.0
X 特定
注：X是一個(gè)開(kāi)放等級(jí)，可以在產(chǎn)品要求中加以規(guī)定。
試驗(yàn)等級(jí)應(yīng)根據(jù)安裝情況來(lái)選擇。
對(duì)較高等級(jí)測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)應(yīng)滿足該表所列的較低等級(jí)。
對(duì)具體的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)等級(jí)選擇往往已在相應(yīng)的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)中加以規(guī)定。
4.4.2.7 試驗(yàn)環(huán)境
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境條件：
環(huán)境溫度：15℃~35℃、相對(duì)濕度：10%~75%RH、大氣壓力：86kPa~106kPa
4.4.2.8 試驗(yàn)布置
圖18、圖19是交/直流電源端浪涌（沖擊）差模和共模試驗(yàn)配置示意圖。
圖18：用于電源端浪涌（沖擊）試驗(yàn)配置（差模方式）
圖19：用于電源端浪涌（沖擊）試驗(yàn)配置（共模方式）
4.4.2.9 試驗(yàn)實(shí)施
電源、信號(hào)和其他功能電量應(yīng)在其額定的范圍內(nèi)使用，并處于正常的工作狀態(tài)。
根據(jù)要進(jìn)行試驗(yàn)的EUT的端口類型選擇相應(yīng)的試驗(yàn)試驗(yàn)波形發(fā)生器和耦合單元及相應(yīng)的信號(hào)源內(nèi)阻。
使受試設(shè)備處于典型工作條件下，根據(jù)受試設(shè)備端口及其組合，依次對(duì)各端口施加沖擊電壓，。
每種組合應(yīng)針對(duì)不同脈沖極性進(jìn)行測(cè)試，兩次脈沖間隔時(shí)間不少于1min。
對(duì)電源端子進(jìn)行浪涌測(cè)試時(shí)，應(yīng)在交流電壓波形的正、負(fù)峰值和過(guò)零點(diǎn)分別施加試驗(yàn)電壓。
對(duì)電源線和信號(hào)線應(yīng)分別在不同組合的共模和差模狀態(tài)下施加脈沖沖擊。
每種組合狀態(tài)至少進(jìn)行5次脈沖沖擊。
若需滿足較高等級(jí)的測(cè)試要求，也應(yīng)同時(shí)進(jìn)行較低等級(jí)的測(cè)試，只有兩者同時(shí)滿足，我們才認(rèn)為測(cè)試通過(guò)。
不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)的實(shí)施可能根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特定的規(guī)定。
4.4.2.10 試驗(yàn)結(jié)果
若電快速速變脈沖群測(cè)試通不過(guò)，可能產(chǎn)生如下后果：
（1）引起接口電路器件的擊穿損壞。
（2）造成設(shè)備的誤動(dòng)作。
4.4.3 導(dǎo)致浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)失敗的原因
浪涌脈沖的上升時(shí)間較長(zhǎng)，脈寬較寬，不含有較高的頻率成分，因此對(duì)電路的干擾以傳導(dǎo)為主。
主要體現(xiàn)在過(guò)高的差模電壓幅度導(dǎo)致輸入器件擊穿損壞，或者過(guò)高的共模電壓導(dǎo)致線路與地之間的絕緣層擊穿。
由于器件擊穿后阻抗很低，浪涌發(fā)生器產(chǎn)生的很大的電流隨之使器件過(guò)熱發(fā)生損壞。
對(duì)于有較大平滑電容的整流電路，過(guò)電流使器件損壞也可能是首先發(fā)生的。
例如，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的高壓整流濾波電路而言，浪涌到來(lái)時(shí)，整流電路和平滑電容提供了很低的阻抗，浪涌發(fā)生器輸出的很大的電流流過(guò)整流二極管，當(dāng)整流二極管不能承受這個(gè)電流時(shí)，就發(fā)生過(guò)熱而燒毀。隨著電容的充電，電容上的電壓也會(huì)達(dá)到很高，有可能導(dǎo)致電容擊穿損壞。
4.4.4 通過(guò)浪涌抗擾度試驗(yàn)應(yīng)采取的措施
雷擊浪涌試驗(yàn)有共模和差模兩種，因此浪涌吸收器件的使用要考慮到與試驗(yàn)的對(duì)應(yīng)情況。
為保證使用效果，浪涌吸收器件要用在進(jìn)線入口處。
由于浪涌吸收過(guò)程中的di/dt特別大，在器件附近不能有信號(hào)線和電源線經(jīng)過(guò)，以防止因電磁耦合將干擾引入信號(hào)和電源線路。
此外，浪涌吸收器件的引腳要短；
吸收器件的吸收容量要與浪涌電壓和電流的試驗(yàn)等級(jí)相匹配。
雷擊浪涌試驗(yàn)的zui大特點(diǎn)是能量特別大。
所以采用普通濾波器和鐵氧體磁芯來(lái)濾波、吸收的方案基本無(wú)效；
必須使用氣體放電管、壓敏電阻、硅瞬變電壓吸收二極管和半導(dǎo)體放電管等專門的浪涌抑制器件才行。
浪涌抑制器件的一個(gè)共同特性就是阻抗在有浪涌電壓與沒(méi)浪涌電壓時(shí)不同。
正常電壓下，它的阻抗很高，對(duì)電路的工作沒(méi)有影響；
當(dāng)有很高的浪涌電壓加在它上面時(shí)，它的阻抗變得很低，將浪涌能量旁路掉。
這類器件的使用方法是并聯(lián)在線路與參考地之間，當(dāng)浪涌電壓出現(xiàn)時(shí)，迅速導(dǎo)通，以將電壓幅度限制在一定的值上。
壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管和氣體放電管具有不同的伏安特性，因此浪涌通過(guò)它們時(shí)發(fā)生的變化不同，圖20對(duì)浪涌電壓通過(guò)這三種器件時(shí)的變化進(jìn)行了比較。
圖20：浪涌沖擊通過(guò)不同的抑制器件時(shí)的電壓波形示意圖
4.4.4.1 壓敏電阻
當(dāng)壓敏電阻上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，電阻的阻值大幅度降低，從而浪涌能量泄放掉。
在浪涌電壓作用下，導(dǎo)通后的壓敏電阻上的電壓（一般稱為鉗位電壓），等于流過(guò)壓敏電阻的電流乘以壓敏電阻的阻值，因此在浪涌電流的峰值處鉗位電壓達(dá)到zui高。
（1）優(yōu)點(diǎn)：峰值電流承受能力較大，價(jià)格低。
（2）缺點(diǎn)：鉗位電壓較高（取決于zui大浪涌電流），一般可以達(dá)到工作電壓的2～3倍，因此電路必須能承受這么高的浪涌電壓。
另外，壓敏電阻隨著受到浪涌沖擊次數(shù)的增加，漏電流增加。
如果在交流電源線上應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致漏電流超過(guò)安全規(guī)定的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，壓敏電阻會(huì)因過(guò)熱而爆炸。
壓敏電阻的其他缺點(diǎn)還有：響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，寄生電容較大。
（3）適用場(chǎng)合：直流電源線、低頻信號(hào)線，或者與氣體放電管串聯(lián)起來(lái)用在交流電源線上。
4.4.4.2 瞬態(tài)抑制二極管（TVS）
當(dāng)TVS上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，器件迅速導(dǎo)通，從而將浪涌能量泄放掉。
由于這類器件導(dǎo)通后阻抗很小，因此它的鉗位電壓很平坦，并且很接近工作電壓。
（1）優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間短，鉗位電壓低（相對(duì)于工作電壓）。
（2）缺點(diǎn)：由于所有功率都耗散在二極管的PN結(jié)上，因此它所承受的功率值較小，允許流過(guò)的電流較小。
一般的TVS器件的寄生電容較大，如在高速數(shù)據(jù)線上使用，要用特制的低電容器件，但是低電容器件的額定功率往往較小。
（3）適用場(chǎng)合：浪涌能量較小的場(chǎng)合。如果浪涌能量較大，要與其他大功率浪涌抑制器件一同使用，TVS作為后級(jí)防護(hù)。
4.4.4.3 氣體放電管
當(dāng)氣體放電管上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，器件變?yōu)槎搪窢顟B(tài)，阻抗幾乎為零。
這種導(dǎo)通原理與控制電感性負(fù)載的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)被擊穿的原理相同，只是這里兩個(gè)觸點(diǎn)之間的距離和氣體環(huán)境是控制好的，可使擊穿電壓為一個(gè)確定值。
氣體放電管一旦導(dǎo)通后，它上面的電壓會(huì)很低。
（1）優(yōu)點(diǎn)：承受電流大，寄生電容小。
（2）缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。
另外，由于維持它導(dǎo)通所需要的電壓很低，因此當(dāng)浪涌電壓過(guò)后，只要加在氣體放電管上的電壓高于維持電壓，它就會(huì)保持導(dǎo)通。在交流場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，只有當(dāng)交流電過(guò)零點(diǎn)時(shí)，它才會(huì)斷開(kāi)，因此會(huì)有一定的慣用電流。
由于跟隨電流的時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致放電管觸點(diǎn)迅速燒毀，從而縮短放電管的壽命。
（3）適用場(chǎng)合：信號(hào)線或工作電壓低于導(dǎo)通維持電壓的直流電源線上（一般低于10V）；與壓敏電阻組合起來(lái)用在交流電源線上。
4.4.4.4 氣體放電管和壓敏電阻組合應(yīng)用
氣體放電管和壓敏電阻都不適合單獨(dú)在交流電源線上使用。
氣體放電管的問(wèn)題是它的電流效應(yīng)。
壓敏電阻的問(wèn)題是隨著受浪涌作用的次數(shù)增加交流漏電流增加。
一個(gè)實(shí)用的方案是將氣體放電管與壓敏電阻串聯(lián)起來(lái)使用。
如果同時(shí)在壓敏電阻上并聯(lián)一個(gè)電容，浪涌電壓到來(lái)時(shí)，可以更快地將電壓加到氣體放電管上，縮短導(dǎo)通時(shí)間。
這種氣體放電管與壓敏電阻的組合除了可以避免上述缺點(diǎn)以外，還有一個(gè)好處就是可以降低限幅電壓值。在這里可以使用導(dǎo)通電壓較低（低于工作電壓）的壓敏電阻。從而可以降低限幅電壓值。
該連接方式對(duì)浪涌電壓的抑制作用如圖21所示。
圖21：氣體放電管和壓敏電阻串聯(lián)使用的效果
采用組合式保護(hù)方案能發(fā)揮不同保護(hù)器件的各自特點(diǎn)，從而取得的保護(hù)效果。
浪涌經(jīng)過(guò)壓敏電阻和氣體放電管后，會(huì)殘留一個(gè)較窄的脈沖，這是由于氣體放電管導(dǎo)通點(diǎn)較高所致。
由于這個(gè)脈沖較窄，因此很容易用低通濾波器濾除。
實(shí)用的浪涌防護(hù)電路是在浪涌抑制器的后面加低通濾波器。
4.4.4.5 地線反彈的抑制
當(dāng)并聯(lián)型的浪涌抑制器發(fā)揮作用時(shí)，它將浪涌能量旁路到地線上。由于地線都是有一定阻的，因此當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，地線上會(huì)有電壓。這種現(xiàn)象一般稱為地線反彈。
地線反彈對(duì)設(shè)備的影響如下：
（1）浪涌抑制器的地與設(shè)備的地不在同一點(diǎn)，設(shè)備的線路實(shí)際上沒(méi)有受到保護(hù)，較高的浪源電壓仍然加到了設(shè)備的電源線與地之間。
解決辦法是在線路與設(shè)備的外殼（地）之間再并聯(lián)一只浪涌抑制器。
（2）浪涌抑制器的地與設(shè)備的地在同一點(diǎn)，這時(shí)，該臺(tái)設(shè)備的線路與地之間沒(méi)有浪涌電壓，受到了保護(hù)。但是如果這個(gè)設(shè)備與其他設(shè)備連接在一起，另一臺(tái)設(shè)備就要承受共模電壓。這個(gè)共模電壓會(huì)出現(xiàn)在所有連接設(shè)備1與設(shè)備2的電纜上。
解決的方法是在互連電纜的設(shè)備2一端安裝浪涌抑制器。
4.4.4.6 浪涌抑制器件的正確使用
需要注意的是，浪涌抑制器件的壽命不是*的，總會(huì)失效。
因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)該便于更換浪涌抑制器件。
并且，當(dāng)浪涌抑制器件失效時(shí)，應(yīng)該有明顯的顯示，提醒維護(hù)人員進(jìn)行更換。
浪涌抑制器件的失效模式一般為短路，這可以稱為安全模式。
因?yàn)楫?dāng)浪涌抑制器短路時(shí)，線路會(huì)出現(xiàn)故障，從而提醒維修人員更換浪涌抑制器。
但是，也有開(kāi)路失效模式的可能性，這時(shí)往往會(huì)給設(shè)備帶來(lái)潛在危險(xiǎn)：
因?yàn)樵O(shè)備會(huì)直接處于沒(méi)有保護(hù)的狀態(tài)下。