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电快速瞬变脉冲群试验失败原因分析

发布时间:2021-01-08 11:47

对于检验设备的抗扰度来说,电快速脉冲群试验具有典型意义。如果电快速瞬变脉冲群试验失败了,我们要从哪些方面来分析?

1、从干扰施加方式分析

对电源线通过耦合/去耦网络施加EFT干扰时,信号发生器输出的一端通过33nF的电容注入到被测电源线上,另外一端通过耦合单元的接地端子与大地相连;对信号/控制线通过容性耦合夹施加EFT干扰时,信号发生器输出通过耦合板与受试电缆之间的分布电容进入受试电缆,而受试电缆所接收到的脉冲是相对接地板而言的。这两种干扰注入方式都是对大地的共模注入方式。因此,所有的差模抑制方法对此类干扰无能为力。

2、从干扰传输方式分析

脉冲群的单个脉冲波形前沿tr达到5ns,脉宽达到50ns,这就注定了脉冲群干扰具有极其丰富的谐波成分。幅度较大的谐波频率至少可以达到1/πtr,亦即可以达到64MHz左右,相应的波长为5m。

对于一根载有60MHz以上频率的电源线来说,如果长度为1M,由于导线长度已经可以和信号的波长可比,不能再以普通传输线来考虑,信号在线上的传输过程中,部分依然可以通过传输线进入受试设备(传导发射),部分要从线上逸出,成为辐射信号进入受试设备(辐射发射)。因此,受试设备受到的干扰实际上就是传导与辐射的结合。很明显,传导和辐射的比例和电源线长度相关,线路越短,传导成分越多,而辐射比例越小;反之辐射比例就大。单纯对EFT干扰施加端口采取传导干扰抑制(例如加滤波器)方式无法完全克服此类干扰的影响。

3、根据EFT干扰造成设备失效的机理分析

单个脉冲的能量较小,不会对设备造成故障。但由于EFT是持续一段时间的单极性脉冲串,它对设备线路结电容充电,经过累积,最后达到并超过IC芯片的抗扰度电平,将引起数字系统的位错、系统复位、内存错误以及死机等现象。因此,线路出错会有个时间过程,而且会有一定偶然性和随机性。而且很难判断究竟是分别施加脉冲还是一起施加脉冲设备更容易失效。也很难下结论设备对于正向脉冲和负向脉冲哪个更为敏感。测试结果与设备线缆布置、设备运行状态和脉冲参数、脉冲施加的组合等都有极大的相关性。而不能简单认为在EFT抗扰度试验中受试设备有一个门槛电平,干扰低于这个电平,设备工作正常;干扰高于这个电平,设备就失效。正是这种偶然性和随机性给EFT对策的方式和对策部位的选择增加了难度。同时,大多数电路为了抵抗瞬态干扰,在输入端安装了积分电路,这种电路对单个脉冲具有很好的抑制作用,但是对于一串脉冲则不能有效抑制。IEC61000-4-4新版标准在单组脉冲群注入受试设备的脉冲总量没变(仍为75个)的情况下,将脉冲重复频率从5kHz提高到100kHz,单位时间内的脉冲密集程度大大增加了。单位时间内的脉冲个数越多,对结电容的电荷积累也越快,越容易达到线路出错的阈限。因此,新的标准把脉冲重复频率提高,其本质上也是将试验的严酷程度提高。这样能通过旧标准EFT测试的产品,在按照新标准进行测试时未必能通过。

4、从EFT干扰的幅度分析

与其它瞬态脉冲一样,EFT抗扰度测试时施加在被测线缆上的EFT脉冲幅度从几百伏到数千伏。对付此类高压大能量脉冲,仅依靠屏蔽、滤波和接地等普通电磁干扰抑制措施是远远不够的。对此类脉冲应先使用专用的脉冲吸收电路将脉冲干扰的能量和幅度降低到较低水平再采取其他的电磁干扰抑制措施,这样才能使被测设备有效抵抗此类干扰。

5、从EFT干扰传输途径分析

EFT干扰主要通过以下几种途径干扰被测设备的正常工作,包括:

a)EFT干扰通过耦合单元进入设备的电源线和控制信号线,在这些线缆上产生高达数千伏的共模脉冲噪声并沿着这些线缆进入被测设备内部,当通过接口滤波器时干扰有所衰减,但依然有较高的干扰电压进入设备内部电源和PCB电路,影响PCB的正常工作。

b)同时,注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰会在传导的过程中向空间辐射,这些辐射能量感应到邻近的电缆上,通过这些电缆进入设备内部对电路形成干扰,当没有对EUT所有连接电缆采取EFT防护措施时,较易出现这种现象。

c)注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰进入设备内部后,直接通过空间辐射被PCB电路接收,对电路形成干扰。当PCB接口上有良好滤波措施,但传输线缆与电路距离较近时,容易出现这种现象。

电快速瞬变脉冲群试验失败原因分析

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