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    脈沖群抗擾度試驗的重復性和可比性

    2010年06月25日 09:15點擊:860作者:電磁兼容sztest來源:蘇州泰思特電子科技有限公司>>進入該公司展臺

     

    脈沖群抗擾度試驗的重復性和可比性
    企業(yè)名稱
    蘇州泰思特電子科技有限公司
    聯(lián) 系 人
    婁軍
    企業(yè)類型
    生產(chǎn)型企業(yè)
    電子
    @
    傳真
    企業(yè)地址
    蘇州高新區(qū)金山路198號
    在線
    所屬地區(qū)
    江蘇
    郵政編碼
    215000
     
    脈沖群抗擾度試驗結(jié)果的重復性和可比性己成與企業(yè)試驗人員討論zui多的話題之一,究其原因,主要還是試驗人員對標準理解不深,和所采用的試驗配置不規(guī)范所致。本文試圖從這幾個問題入手,作一些探討,幫助企業(yè)試驗人員提高試驗的準確性。
    一.脈沖群干擾試驗的本意是共模試驗
    企業(yè)試驗人員所犯錯誤之一是對脈沖群干擾的性質(zhì)理解有誤。以致他們認為在電源線上的脈沖群抗擾度試驗簡單得如同做普通電路試驗那樣只需將脈沖群發(fā)生器面板上的兩根注有干擾的電源輸出線直接加到受試設(shè)備的電源輸入端,而無需有任何其他試驗配置。
    關(guān)于脈沖群干擾的性質(zhì)在標準(國家標準GB/T17626.4-1998和標準IEC61000-4-4:1995)中指出(見GB/T17626.4標準文本的第4頁的6.2節(jié):交/直流電源端口的耦合/去耦網(wǎng)絡),這個網(wǎng)絡(指電源端口的耦合/去耦網(wǎng)絡)提供了在不對稱條件下把試驗電壓施加到受試設(shè)備的電源端口的能力。這里所謂不對稱干擾是指線(電源線)與大地之間的干擾。作為佐證,在標準提供的示意圖(本文的圖1)中可以看到從試驗發(fā)生器來的信號電纜芯線通過可供選擇的耦合電容加到相應的電源線(L1、L2、L3、N及PE)上,信號電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)絡的機殼相連,機殼則接到參考接地端子上。這就表明脈沖群干擾實際上是加在電源線與參考地之間,因此加在電源線上的干擾是共模干擾。

     
     

     
     
     
     
     
     
     
     
     


     

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    關(guān)于電容耦合夾的應用,在GB/T17626.4的第6.3節(jié)中指出,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)備的任何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)見圖2所示。受試線路的電纜放在耦合夾的上下兩塊耦合板之間,耦合夾本身應盡可能地合攏,以提供電纜和耦合夾之間的zui大耦合電容。
    耦合夾的兩端各有一個高壓同軸接頭,用其zui靠近受試設(shè)備的這一端與發(fā)生器通過同軸電纜連接。從圖2可以看出,高壓同軸接頭的芯線與下層耦合板相連,同軸接頭的外殼與耦合夾的底板相通,而耦合夾放在參考接地板上。這一結(jié)構(gòu)表明,高壓脈沖將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仍然是相對參考接地板來說的。因此,通過耦合夾對受試電纜所施加的干擾仍然是共模性質(zhì)的。

     
     

     
     
     
     
     
     
     


     

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    明確脈沖群干擾的性質(zhì)很重要:首先,這與試驗方法有關(guān)。既然是共模干擾,就一定要與參考接地板關(guān)聯(lián)在一起,離開了參考接地板,共模干擾將加不到受試設(shè)備去。其次,既然脈沖群抗擾度試驗是抗共模干擾試驗,這就決定了試驗人員在處理干擾(提高受試設(shè)備的抗擾度性能)時,必須采用針對共模干擾的有效措施。
    二.采用規(guī)范的試驗配置是脈沖群抗擾度試驗的關(guān)鍵
    企業(yè)試驗人員所犯錯誤之二是所用的試驗配置不規(guī)范。其中一部分人是沒有理解脈沖群抗擾度試驗是共模試驗,因此在試驗中根本沒有考慮采用參考接地板;另一部分人雖然采用參考接地板,但由于沒有仔細閱讀相應標準,因此使用得很不規(guī)范,起不到應有的作用。
    下面是在實驗室進行脈沖群抗擾度試驗時所必須的配置:
    1.參考接地板用厚度為0.25mm以上的銅板或鋁板(需提醒的是,普通鋁板容易氧化,易造成試驗儀器、受試設(shè)備的接地電纜與參考接地板之間塔接不良,宜慎用);若用其他金屬板材,要求厚度大于0.65mm。
    參考接地板的尺寸取決于試驗儀器和受試設(shè)備,以及試驗儀器與受試設(shè)備之間所規(guī)定的接線距離(1m)。參考接地板的各邊至少應比上述組合超出0.1m。
    參考接地板應與實驗室的保護地相連。
    2.試驗儀器(包括脈沖群發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡)放置在參考接地板上。試驗儀器用盡可能粗短的接地電纜與參考接地板連接,并要求在搭接處所產(chǎn)生的阻抗盡可能小。
    3.受試設(shè)備用0.1±0.01m的絕緣支座隔開后放在參考接地板上(如果受試設(shè)備是臺式設(shè)備,則應放置在離參考接地板高度為0.8±0.08m的木頭桌子上)。受試設(shè)備(或試驗桌子)距參考接地板邊緣的zui小尺寸滿足項1(0.1m)的規(guī)定。
    受試設(shè)備應按照設(shè)備的安裝規(guī)范進行布置和連接,以滿足它的功能要求。另外,受試設(shè)備應按照制造商的安裝規(guī)范,將接地電纜以盡量小的接地阻抗連接到參考接地板上(注意,不允許有額外的接地情況出現(xiàn))。當受試設(shè)備只有兩根電源進線(單相,一根L,一根N),而且不設(shè)專門接地線時,受試設(shè)備就不能在試驗時單獨再拉一根接地線。同樣,受試設(shè)備如果通過三芯電源線進線(單相,一根L,一根N,及一根電氣接地線),未設(shè)專門接地線時,則此受試設(shè)備也不允許另外再設(shè)接地線來接地,而且受試設(shè)備的這根電氣接地線還必須經(jīng)受抗擾度試驗。
    4.受試設(shè)備與試驗儀器之間的相對距離以及電源連線的長度都控制在1m,電源線的離地高度控制在0.1m,如有可能,用一個木制支架來擺放電源線。
    當受試設(shè)備的電源線為不可拆卸,而且長度超過1m時,那么超長部分就應當挽成個直徑為0.4m的扁平線圈,并行地放置在離參考接地板上方0.1m處。受試設(shè)備與試驗儀器之間的距離仍控制為1m。
    標準還規(guī)定,上述電源線不應采用屏蔽線,但電源線的絕緣應當良好。
    5.試驗應在試驗室*進行,除了位于受試設(shè)備、試驗儀器下方的參考接地板以外,它們與其他所有導電性結(jié)構(gòu)(例如屏蔽室的墻壁和實驗室里的其他有金屬結(jié)構(gòu)的試驗儀器和設(shè)備)之間的zui小距離為0.5m(參見圖3所示)。

     
     

     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     


     

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    6.當使用耦合夾做被試系統(tǒng)的抗擾度試驗時,耦合夾應放置在參考接地板上,耦合夾到參考接地板的邊緣尺寸的zui小距離為0.1m。同樣,除了位于耦合夾下方的參考接地板以外,耦合夾相對所有其他導電性結(jié)構(gòu)之間的zui小距離是0.5m。參見圖4所示。

     
     

     
     
     
     
     
     
     
     


     

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    如果試驗是針對系統(tǒng)中一臺設(shè)備(如EUT1)的抗擾度性能測試來說時,則耦合夾與EUT1的距離關(guān)系保持不變,而將耦合夾相對EUT2的距離增至5m以上(標準認為較長的導線足夠使線路上的脈沖群信號損耗殆盡)。
    總之,試驗配置的規(guī)范性非常重要:1.首先,沒有參考接地板,干擾加不到受試設(shè)備去;其次,沒有足夠大的參考接地板就不能保證試驗結(jié)果的正確性。2.由于脈沖群的單個脈沖波形前沿tr達到5ns,半寬T達到50ns,這就注定了脈沖群干擾具有極其豐富的諧波成分。按照GB/T17626.1-1998標準(相應的標準為IEC61000-4-1)對脈沖波形的幅值-頻譜的闡述,幅度較大的諧波頻率至少可以達到1/πtr,亦即可以達到60MHz左右,相應的信號波長為5m。對于一根載有60MHz以上頻率的電源線來說,那怕長度只有1m,由于導線長度已經(jīng)可以和信號的波長相比擬,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(傳導傳輸);部分要從線上逸出,成為輻射信號進入受試設(shè)備(輻射傳輸)。因此,受試設(shè)備受到的干擾實際上是傳導與輻射的結(jié)合。很明顯,傳導和輻射的比例將和電源線的長度有關(guān),線路越短,傳導成分越多,而輻射比例越小;反之,輻射比例就大。而且輻射的強弱還和電源線與參考接地板之間的相對距離有關(guān)(它反映了線路與接地板之間的分布電容),線路離參考接地板越近,則分布電容就越大(容抗越小),干擾信號越不容易以輻射方式逸出;反之亦反。由此可見,試驗用的電源線長短,電源線離參考接地板的高度,乃至電源線與受試設(shè)備的相對位置,都可成為影響試驗結(jié)果的因素。因此,為了保證試驗結(jié)果的重復性和可比性,注意試驗配置的規(guī)范性就變得十分重要。
    三.脈沖群抗擾度試驗中的設(shè)備失效機理
    企業(yè)試驗人員對于脈沖群抗擾度試驗的誤解還表現(xiàn)在,他們簡單地認為在脈沖群抗擾度試驗中受試設(shè)備有一個門檻電平,干擾低于這個電平,設(shè)備工作正常;干擾高于這個電平,設(shè)備就失效。
    根據(jù)國外學者對脈沖群干擾造成設(shè)備失效的機理的研究,脈沖群試驗是利用干擾信號對設(shè)備線路結(jié)電容的充電,當上面的能量積累到一定程度之后,就可能引起線路(乃至系統(tǒng))出錯。因此,線路出錯會有個過程,而且會有一定偶然性(不能保證間隔多少時間,線路一定出錯,特別是當試驗電壓達到臨界點附近時)。為此,一些產(chǎn)品試驗規(guī)定,在電源線上的試驗通過耦合/去耦網(wǎng)絡以共模方式進行,在每一根線(包括設(shè)備的電氣接地線)對地(對參考接地板)施加試驗電壓。要求每一根線在一種試驗電壓極性下做三次,每次一分鐘,中間相隔一分鐘。在一種極性做完后,換做另一個極性。一根線做完后,換做另一根線。當然也可以把脈沖同時注入兩根線,甚至幾根線。由于脈沖群信號在電源線上的傳輸過程十分復雜,很難判斷究竟是分別施加脈沖,還是一起施加脈沖,設(shè)備更容易失效。因此在幾根線上同時施加脈沖也僅僅作為一種干擾的形式加以采用而已,zui終應通過試驗來下結(jié)論。此外,也有一些標準(如GB4343.2-1999《電磁兼容    家用電器、電動工具和類似器具的要求    第2部分:抗擾度—產(chǎn)品類標準》)規(guī)定在每一根線上施加2分鐘的正極性試驗電壓,稍事間隔,再加2分鐘的負極性電壓。可以看出,不同標準有不同規(guī)定,但都有一個相對較長的試驗過程,以避免試驗中的偶然性,并通過盡可能多的試驗組合,將設(shè)備的隱患暴露出來。
    實踐表明,一臺設(shè)備往往是某一根線,在某一種試驗電壓極性下特別敏感。
    在談到試驗的可比性方面,要特別提醒企業(yè)試驗人員的是,除了試驗配置的規(guī)范性外,還要注意每次試驗附在受試設(shè)備上的附加導線的根數(shù)、附加導線的擺放位置是否一致。這是因為脈沖群試驗除了有傳導干擾外,還存在一定程度的輻射干擾,不同的附加導線數(shù)目,不同的附加導線擺放位置,受試設(shè)備對輻射干擾的響應情況是不同的。
    此外,還要提醒試驗人員的是,不同的試驗運行程序,也可能影響試驗結(jié)果,這是因為不同的試驗運行程序?qū)υ嚻方Y(jié)電容的充放電情況也是不同的。
    總之,試驗人員對試驗情況都要仔細記錄在案,便于日后對試驗結(jié)果有可追溯性。
     
     

    關(guān)鍵詞:電動工具
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