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IEC61000-4-4 EFT脈沖群抗擾度試驗的新老標準的不同
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 | @ |
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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 |
關(guān)鍵詞:電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗;試驗的一致性
中圖分類號:TN912 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0107(2004)08
自從上*個電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗標準 IEC801-4 : 1984 頒布以來,受到了上的廣泛注意,納入眾多的產(chǎn)品族和產(chǎn)品標準,成為一個重要的抗干擾測試手段。在我國,現(xiàn)行的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗標準是 GB/T17626.4-1998 ,它對應(yīng)于標準 IEC61000-4-4 : 1995 。
由于電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗是眾多抗擾度試驗中使用次數(shù)zui多,同時也是比較難于通過的一個試驗,所以這項試驗也是試驗人員、產(chǎn)品設(shè)計人員議論zui多的一項試驗。議論的重點是試驗的重復(fù)性和可比性較差,往往是企業(yè)自己做的試驗結(jié)果與試驗站相距甚遠,對此作者曾專門著文討論這個問題,企業(yè)試驗人員對此反映較好,認為對提高試驗的準確性起到了積極作用。
作者近日通過對 IEC61000-4-4 標準草案( FDIS 文件)的閱讀,對電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗有了更新的認識,覺得新標準草案對脈沖群波形的要求、對校驗信號發(fā)生器的方法、對試驗方法的細節(jié)都有了新的規(guī)定,作者認為標準草案的這些規(guī)定對規(guī)范試驗,提高試驗的可比性和重復(fù)性很有好處。今將標準草案閱讀中發(fā)現(xiàn)的不同部分整理出來,并加上作者對它的一些評述,希望對企業(yè)人員理解標準和正確掌握試驗方法能有所幫助。
1- 試驗等級
打開 IEC61000-4-4 的 1995 年版標準,從及新的標準草案,首先看到的一個不同點便是試驗等級,分別見表 1 和表 2 所示:
從這兩張表格對比可以看出,新標準草案的嚴酷度要高于原先的標準,主要是試驗頻率有了變化,將原先的 2.5kHz 取消了,一律取 5kHz 和 100kHz 兩種。因此,標準草案所規(guī)定的單位時間內(nèi)的脈沖密集程度有了增加,這對設(shè)備試驗的嚴酷程度是一種增加。
2.1 脈沖群發(fā)生器
在脈沖群發(fā)生器中,原標準與新的標準草案在發(fā)生器組成的主要元件上有一個明顯區(qū)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(guān)( high voltage switch )。事實上,當(dāng)代的脈沖群發(fā)生器里的脈沖形成器件,無一例外,都是采用高壓電子開關(guān)。這一改變,對提高脈沖群發(fā)生器工作的穩(wěn)定性,從及提高試驗脈沖的頻率起到了關(guān)鍵的作用。
在 IEC61000-4-4 : 1995 標準的附錄 A 中,曾經(jīng)有一段文字提到了采用火花氣隙充當(dāng)脈沖形成器件的弊病:
“由于火花氣隙在低于 1kV 時的機械和電氣上的不穩(wěn)定,所以對低于 2kV 的試驗電壓要通過分壓器來得到”。
“脈沖群沖單個脈沖的重復(fù)頻率的實際值為 10kHz 到 1MHz ,然而廣泛調(diào)查的結(jié)果表明,采用固定調(diào)節(jié)火花氣隙的發(fā)生器難以再現(xiàn)這種相對較高的重復(fù)頻率,因此標準規(guī)定了頻率較低的、有代表性的脈沖”。
所以在脈沖群試驗標準制定過程中,把脈沖頻率定為 2.5kHz 和 5kHz 實在是有一點不得以而為之的味道。隨著脈沖形成器件的更新,特別是高速高壓電子開關(guān)的選用,把脈沖頻率提高到 5kHz 和 100kHz 是理所當(dāng)然的事情,使得脈沖群抗擾度試驗更加切合實際的干擾情況。
2.2 脈沖群發(fā)生器的特性參數(shù)
與原標準相比,在標準草案中對發(fā)生器特性參數(shù)規(guī)定的zui大不同表現(xiàn)為兩點:其一,標準草案給出了兩種不同負載條件下的輸出電壓范圍, 1000 Ω負載的輸出電壓為 0.24kV ~ 3.8kV ; 50 Ω負載的輸出電壓為 0.125V ~ 2kV 。其二,標準草案將在 50 Ω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(fā)生器性能的可比性由下列要求(見表 3 )加以保證:
2.3 發(fā)生器性能校驗
對發(fā)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(fā)生器的性能建立一個共同依據(jù)。校驗可采用下列步驟:
在試驗發(fā)生器的輸出端依次分別接入 50 Ω和 1k Ω的同軸衰減器,并用示波器加以監(jiān)測。監(jiān)測用示波器的- 3dB 帶寬,以及體現(xiàn)試驗發(fā)生器負載的 50 Ω和 1k Ω的同軸衰減器的頻率響應(yīng)要求達到 400MHz 以上。其中 50 Ω是試驗發(fā)生器的匹配負載; 1k Ω試驗負載則體現(xiàn)了發(fā)生器的一個復(fù)合負載。不同的試驗發(fā)生器只有在兩種的負載條件下?lián)碛邢嗤匦裕拍鼙WC在實際的抗擾度試驗中有相互可比的試驗結(jié)果。
校驗中要測量單個脈沖的上升時間、持續(xù)時間和重復(fù)頻率;以及脈沖群的持續(xù)時間和重復(fù)周期,詳細記錄在案。
在表 4 中,對每一個設(shè)定電壓分別給出了在 50 Ω負載上測得的輸出電壓 V p ( 50 Ω)以及 1k Ω負載上測得的輸出電壓 V p ( 1k Ω)。其中 V p ( 50 Ω)的幅值容差為 0.5V p (開路輸出電壓)± 10% ; V p ( 1k Ω)的幅值容差為 V p ( 1k Ω)± 20% 。測量中要保證分布電容為zui小。
對于耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)的性能,新標準草案只從試驗的角度,提出了對特性參數(shù)的要求:
為了保證在交流 / 直流電源端口試驗中使用的耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)性能合格,光有上述基本要求是不夠的,還必須對耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)的共模輸出波形進行校驗。校驗時發(fā)生器的輸出電壓設(shè)置為 4kV 。發(fā)生器的輸出接耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)的輸入,耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)的輸出接 50 Ω負載,記錄峰值電壓和波形。校驗要在每一條耦合 / 去耦通路上進行。測量結(jié)果應(yīng)該是:脈沖的上升時間為 5ns ± 30% ;脈沖持續(xù)時間對 50 Ω為 50ns ± 30% ,峰值電壓在表 4 要求上± 10 % 。
此外,當(dāng)被試設(shè)備以及電源與網(wǎng)絡(luò)脫開時,在耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)輸入端的殘余試驗脈沖不超過所施試驗電壓的 10 % 。
標準草案對波形校驗結(jié)果一致性的規(guī)定是有重要意義的:實質(zhì)上,只有大體一致的試驗波形才代表試驗波形中的諧波成分及其含量的一致性,只有這樣,才能保證采用不同試驗發(fā)生器時的試驗結(jié)果大體一致。
2.5 電容耦合夾
脈沖群對于 I/O 線、信號線、數(shù)據(jù)線和控制線抗擾度試驗是通過電容耦合夾進行的(如果前述耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)不適合使用在 ac/dc 電源端口時,也可采用電容耦合夾的耦合方式來對 ac/dc 電源端口進行試驗)。耦合夾的耦合電容取決于電纜的直徑、材料及電纜的屏蔽情況。
耦合電容典型值為 100pF ~ 1000pF (原標準是 50pF ~ 200pF )。
3- 試驗配置
3.1 實驗室型式試驗的配置
關(guān)于實驗式型式試驗的配置,在原標準與新的標準草案里有兩張非常相似的圖(分別見本文的圖 2a 和圖 2b )。但當(dāng)你在仔細觀察這兩張圖時,還是能發(fā)現(xiàn)這兩張圖的差別,zui大的不同出現(xiàn)在這兩張圖的左側(cè),是關(guān)于臺式設(shè)備的試驗配置。
按照新標準草案的配置,無論是地面安裝設(shè)備、臺式設(shè)備、以及其他結(jié)構(gòu)形式的設(shè)備,都將放置在一塊參考接地板的上方。被試設(shè)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(guī)定,凡是安裝在天花板上或是墻壁上的設(shè)備都按臺式設(shè)備來做試驗。新標準草案還規(guī)定,試驗發(fā)生器和耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)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。
新標準草案的這些變化顯得尤其重要:首先將試驗發(fā)生器和耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)直接放置在參考接地板上,并且和參考接地板相連,是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(fā)
生器和耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)放在參考接地板上是由試驗的性質(zhì)決定的,為了不使脈沖群干擾產(chǎn)生過多衰減,試驗發(fā)生器、耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)與參考接地板的連接應(yīng)當(dāng)是低阻抗的。
新標準草案指出與被試設(shè)備連接的所有電纜要放在離地高度為 0.1m 的絕緣支架上。明確這一點也很重要,因為被試設(shè)備的連接電纜與參考接地板之間構(gòu)成了一個分布電容,不一樣的離地高度,構(gòu)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(jié)果。
新標準草案對臺式設(shè)備試驗配置方式的改變,則對臺式設(shè)備的試驗嚴酷度以及試驗結(jié)果的一致性有了極大提高。按照原標準的試驗配置,臺式設(shè)備放在木頭桌子上,試驗發(fā)生器放在參考接地板上(試驗發(fā)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(shè)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(dǎo)致實際進入被試設(shè)備的干擾變?nèi)酢R虼死迷瓨藴屎托聵藴什莅柑峁┑脑囼炁渲脤ν慌_設(shè)備做試驗時,可以得出截然不同的結(jié)果。
新標準草案還規(guī)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(yīng)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(guī)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。
在新標準草案中提出了機架安裝設(shè)備的試驗配置(見圖 3 所示),這在原標準中是沒有過的。新試驗配置方案的提出,避免了由于試驗人員對標準的理解不一所導(dǎo)致的試驗結(jié)果不一。
設(shè)備在安裝現(xiàn)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(jīng)軟線和插頭連接到電源的非固定被試設(shè)備在脈沖注入的方法及耦合 / 去耦網(wǎng)絡(luò)與被試設(shè)備的距離作了與在實驗室配置相類似變更。
4- 試驗方法
關(guān)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(huán)境中,脈沖群是隨機發(fā)生的獨立事件,故不傾向于將脈沖群與被試設(shè)備的信號同步。產(chǎn)品標準的制定委員會可以選擇其他的試驗持續(xù)時間。
上一篇:常用電磁兼容測試項目和測試要點
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