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电快速瞬变脉冲群对测试设备的抗扰性具有典型意义

更新时间:2023-08-04      点击次数:352

一、电快速瞬变脉冲群(EFT)不合格的原因

对于测试设备的EMC抗扰度,电快速瞬变脉冲群测试具有典型意义。由于电快速瞬变脉冲群测试波形的上升沿非常陡峭,它包含非常丰富的高频谐波分量,可以在宽频率范围内检测电路抗扰度。此外,由于测试脉冲是脉冲串,它对电路的干扰具有累积影响。为了抵抗瞬态干扰,大多数电路在输入端安装了积分电路,可以很好地抑制单个脉冲,但不能有效地抑制一系列脉冲。

该图显示了影响设备的三个原因:

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电路电源线上的噪声电压过高,因为它通过电源线直接传输到设备电源。从图中所示的干扰注入方法可以看出,当火线或零线单独注入时,火线和零线之间存在差模干扰,这种干扰发生在电源的直流输出端;当火线和零线同时注入时,只有共模电压。由于大多数功率输入是平衡的(变压器输入或整流器桥输入),实际共模干扰很少转换为差模电压,这对功率输出几乎没有影响。

在电力线传导过程中,干扰能量辐射到空间。这些能量会感应相邻的信号电缆,并干扰信号电缆连接的电路(如果发生这种情况,测试脉冲通常直接注入信号电缆,导致测试失败)。当干扰脉冲信号在电缆(包括信号电缆和电力电缆)上传输时产生的二次辐射能量被引入电路并干扰电路。

二、电快速瞬变脉冲串(EFT)解决方案

1.电源线措施:

1.1.金属底盘。解决电力线干扰问题的主要方法是在电力线入口处安装电力线滤波器,以防止干扰进入设备。从图中所示的干扰注入方法可以看出,注入电力线的电压是共模电压,滤波器必须能够抑制共模电压,以便测试设备能够成功通过测试。目前,市场上许多成品电力滤波器主要是为快速电脉冲测试而设计的,设计者可以根据产品特性直接选择。以下是用滤波器抑制电力线上快速电脉冲的方法。

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1.2.设备底盘是非金属的。如果设备使用非金属底盘,则必须在底盘底部添加金属板,以使滤波器中的共模滤波电容器接地。如图所示,共模干扰电流通道由金属板和地线层之间的分布电容形成。如果设备的尺寸小,则意味着金属板的尺寸较小,金属板与地线层之间的电容较小,无法起到更好的旁路作用。因此,电感器的特性对于设备成功通过测试至关重要。应采取各种措施来改善电感器的高频特性。如有必要,可以串联使用多个电感器。

2.信号线措施:

信号电缆屏蔽。从测试方法可以看出,干扰脉冲耦合到信号电缆的方法是电容耦合。消除电容耦合的方法是屏蔽电缆并将其接地。因此,电缆屏蔽层可以在测试中与参考地线层可靠连接。如果设备外壳为金属和接地设备,则容易满足要求;当设备外壳为金属,但未接地时,屏蔽电缆只能抑制电快脉冲中的高频分量,并通过金属外壳与地面之间的分布电容接地;如果机箱是非金属的,则电缆屏蔽方法无效。

共模扼流圈安装在信号电缆上。共模扼流圈实际上是一个低通滤波器。根据低通滤波器对脉冲干扰的抑制作用,它只有在电感足够大的情况下才有效。然而,当扼流圈的电感较大(通常匝数较多)时,分布电容也较大,扼流圈高频抑制效果降低。电快速脉冲波形包含大量高频分量。因此,在实际使用中,需要注意调整扼流圈的匝数,必要时考虑高频和低频的要求,连接两个不同匝数的扼流圈。

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设备的信号电缆采用双绞线,在设备信号线接口处(即靠近设备端部)增加一套铁氧体磁环,磁环缠绕2~3圈。对于抗扰度较低的设备,该措施的效果仍然很好。

共模滤波电容器安装在信号电缆上。这种滤波方法比扼流圈有更好的效果,但它需要金属外壳作为滤波电容器的位置。此外,该方法对差模信号有一定的衰减,使用时应注意。

局部屏蔽敏感电路。当设备的外壳是非金属的,或者电缆的屏蔽和过滤措施不容易实施时,干扰将直接耦合到电路中。此时,敏感电路只能部分屏蔽,屏蔽体应该是完整的六面体。

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