講述幾種抗擾度試驗(yàn)的目的和方法講解.

摘要:詳細(xì)地介紹了幾種抗擾度試驗(yàn)的目的、方法、嚴(yán)酷度等級(jí)及要求。

關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)抗擾度試驗(yàn)

我國(guó)電磁兼容認(rèn)證工作已經(jīng)起動(dòng),*批實(shí)施電磁兼容的產(chǎn)品類別及所含內(nèi)容也已基本確定,它們是聲音和電視廣播接收機(jī)及有關(guān)設(shè)備,信息技術(shù)設(shè)備,家用和類似用途電動(dòng)、電熱器具,電動(dòng)工具及類似電器、電源、照明電器、車輛機(jī)動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置、金融及貿(mào)易結(jié)算電子設(shè)備、安防電子產(chǎn)品、聲音和電視信號(hào)的電纜分配系統(tǒng)設(shè)備與部件,低壓電器。盡管產(chǎn)品不同,引用的產(chǎn)品族測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也不同,但其中抗擾度的試驗(yàn)內(nèi)容基本相同,它們是靜電放電、射頻輻射電磁場(chǎng)、脈沖群、浪涌、射頻場(chǎng)引起的傳導(dǎo)干擾和電壓跌落等6項(xiàng)。為了幫助讀者對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的理解,作者試圖從試驗(yàn)?zāi)康摹x器特性要求、基本配置情況、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)述等方面入手,用比較簡(jiǎn)潔的文字介紹這些試驗(yàn),以加深對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解。

1IEC61000-4-2(GB/T17626.2)靜電放電抗干擾試驗(yàn)

1.1靜電放電的起因

靜電放電的起因有多種,但I(xiàn)EC61000-4-2(GB/T17626.2)主要描述在低濕度情況下,通過摩擦等因素,使人體積累了靜電。當(dāng)帶有靜電的人與設(shè)備接觸時(shí),就可能產(chǎn)生靜電放電。

1.2試驗(yàn)?zāi)康?/span>

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。

靜電放電可能產(chǎn)生的如下后果:

(1)直接通過能量交換引起半導(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。

1.3靜電放電的模擬

圖1和圖2分別給出了靜電放電發(fā)生器的基本線路和放電電流的波形。

圖1靜電放電發(fā)生器

圖2靜電放電的電流波形

圖1中高壓真空繼電器是目前*的能夠產(chǎn)生重復(fù)與高速的放電波形的器件(放電開關(guān))。圖2是標(biāo)準(zhǔn)放電電流波形,圖中Im表示電流峰值,上升時(shí)間tr=(0.7～1)ns。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)來體現(xiàn)人體放電的模型是足夠嚴(yán)酷的。

圖3信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓波形

(a)未調(diào)制的射頻信號(hào)UPP=2.8VUrms=1.0V

(b)調(diào)制的射頻信號(hào)UPP=5.18VUrms=1.12V

1.4放電方式

直接放電(直接對(duì)設(shè)備的放電):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)才改用氣隙放電。

1.5試驗(yàn)方法

有型式試驗(yàn)(在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行)及安裝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)兩種,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以前者為主。

試驗(yàn)中一般以1次/秒的速率進(jìn)行放電,以便讓設(shè)備對(duì)試驗(yàn)未來得及響應(yīng)。另外正式試驗(yàn)前要用20次/秒的放電速率,對(duì)被試設(shè)備表面很快掃視一遍,目的是找出設(shè)備對(duì)靜電放電敏感的部位。

試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸增加到規(guī)定值。

1.6試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)

該試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)見表1。

表1嚴(yán)酷度等級(jí)

等級(jí)

接觸放電(kV)

氣隙放電(kV)

1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)

2468

24815

等級(jí)的選擇取決于環(huán)境等因素,但對(duì)具體的產(chǎn)品來說,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。

1.7對(duì)試驗(yàn)的評(píng)述

標(biāo)準(zhǔn)中接觸放電之所以可以用比較低的試驗(yàn)電壓來進(jìn)行試驗(yàn),是因?yàn)榻佑|放電有著極其陡峭的上升時(shí)間,其諧波成分更豐富,對(duì)設(shè)備的考核也更嚴(yán)格。

2IEC61000-4-3(GB/T17626.3)射頻輻射電磁場(chǎng)的抗擾度試驗(yàn)該文章講述了造成射頻輻射的起因.

2.1造成射頻輻射的起因

射頻輻射電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的干擾往往是由設(shè)備操作、維修和安全檢查人員在使用時(shí)所產(chǎn)生的,其他如無線電臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)無線電發(fā)射機(jī)和各種工業(yè)電磁輻射源(以上屬有意發(fā)射),以及電焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈工作時(shí)產(chǎn)生的寄生輻射(以上屬無意發(fā)射),也都會(huì)產(chǎn)生射頻輻射干擾。

2.2試驗(yàn)?zāi)康?/span>

建立一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)電氣和電子設(shè)備的抗射頻輻射電磁場(chǎng)干擾的能力。

2.3試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)

該試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)見表2。

表2嚴(yán)酷度等級(jí)

等級(jí)

試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)/V·m-1

123X

1310待定

其中:1級(jí)為低輻射環(huán)境,如離電臺(tái)、電視臺(tái)1km以上,附近只有小功率在使用。2級(jí)為中等輻射環(huán)境,如在不近于1m處使用小功率,為典型的商業(yè)環(huán)境。3級(jí)為較嚴(yán)酷的輻射環(huán)境,如在1m左右的地方使用,或附近有大功率發(fā)射機(jī)在工作,為典型的工業(yè)環(huán)境。

工作時(shí)所產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式:式中:P為的功率,W;d為至設(shè)備的距離,m。

上述公式反映了在離設(shè)備很近的地方使用功率較大的,會(huì)給設(shè)備造成很強(qiáng)的射頻輻射電磁場(chǎng)的干擾。

2.4模擬試驗(yàn)

隨著技術(shù)的發(fā)展,電磁環(huán)境也隨著惡化,測(cè)試頻率已由早期的(27～500)MHz,擴(kuò)展到(80～1000)MHz。其中高頻段的擴(kuò)展是與的普遍使用有關(guān),它的工作頻率現(xiàn)已擴(kuò)展到900MHz(甚至更高);對(duì)80MHz的選擇則與對(duì)測(cè)試場(chǎng)地的要求、對(duì)射頻功率放大器的功率要求和對(duì)天線的選用要求有關(guān)。至于80MHz以下部分,將由IEC61000-4-6標(biāo)準(zhǔn)加以補(bǔ)充。

試驗(yàn)時(shí)要用1kHz正弦波進(jìn)行幅度調(diào)制,調(diào)制深度為80%,參見圖3(在早期的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中不需要調(diào)制)。將來有可能再增加一項(xiàng)鍵控調(diào)頻(歐共體標(biāo)準(zhǔn)已采用),調(diào)制頻率為200Hz,占空比為1∶1。

2.5基本試驗(yàn)儀器

(1)信號(hào)發(fā)生器(主要指標(biāo)是帶寬、有調(diào)幅功能、能自動(dòng)或手動(dòng)掃描、掃描點(diǎn)上的留駐時(shí)間可設(shè)定、信號(hào)的幅度能自動(dòng)控制等)。

(2)功率放大器(要求在3m法或10m法的情況下,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的場(chǎng)強(qiáng)。對(duì)于小產(chǎn)品,也可以采用1m法進(jìn)行試驗(yàn),但當(dāng)1m法和3m法的試驗(yàn)結(jié)果有爭(zhēng)執(zhí)時(shí),以3m法為準(zhǔn))。

(3)天線(在不同的頻段下使用雙錐和對(duì)數(shù)周期天線。國(guó)外已有在全頻段內(nèi)使用的復(fù)合天線)。

(4)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試探頭。

(5)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試與記錄設(shè)備。

當(dāng)在基本儀器的基礎(chǔ)上再增加一些諸如功率計(jì)、計(jì)算機(jī)(包括的控制軟件)、場(chǎng)強(qiáng)探頭的自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)等,可構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

2.6試驗(yàn)的場(chǎng)地

采用電波暗室(主要考慮場(chǎng)地均勻性問題。如果在這個(gè)電波暗室中還要考慮產(chǎn)品本身在工作中產(chǎn)生的電磁波干擾測(cè)試時(shí),則這個(gè)電波暗室還涉及到與開闊場(chǎng)的比對(duì)問題)。

為了保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性和重復(fù)性,要對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地的均勻性進(jìn)行校驗(yàn)。

2.7試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在電波暗室中進(jìn)行,試驗(yàn)時(shí)人員不能進(jìn)入,用工業(yè)電視監(jiān)視試品的工作情況(或從試品引出可以說明試品工作狀態(tài)的信號(hào)至測(cè)定室,由專門儀器予以判定)。暗室內(nèi)有天線(包括天線的升降塔)、轉(zhuǎn)臺(tái)、試品及工業(yè)電視攝象機(jī)。

工作人員、測(cè)定試品性能的儀器、信號(hào)發(fā)生器、功率計(jì)和計(jì)算機(jī)等設(shè)備在測(cè)定室里。高頻功率放大器則放在功放室里。

試驗(yàn)中,對(duì)試品的布線非常講究,應(yīng)記錄在案,以便必要時(shí)重現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果。

2.8場(chǎng)強(qiáng)、試驗(yàn)距離與功率放大器之間的關(guān)系(僅供參考)。

場(chǎng)強(qiáng)、試驗(yàn)距離與功率放大器的關(guān)系見表3。

表3場(chǎng)強(qiáng)、試驗(yàn)距離與功率放大器關(guān)系

功率放大器

場(chǎng)強(qiáng)與試驗(yàn)距離

25W

用1m法可產(chǎn)生3V/m的場(chǎng)強(qiáng),當(dāng)頻率高于200MHz時(shí),用1m法可產(chǎn)生10V/m的場(chǎng)強(qiáng)

100W

用3m法可產(chǎn)生80%調(diào)制深度的3V/m場(chǎng)強(qiáng)用1m法時(shí)可產(chǎn)生10V/m的場(chǎng)強(qiáng)

200和500W

用3m法可在1.5m×1.5m虛擬平面上產(chǎn)生10V/m場(chǎng)強(qiáng),當(dāng)距離縮減時(shí),可產(chǎn)生30V/m的場(chǎng)強(qiáng)

3IEC61000-4-4(GB/T17626.4)電快速瞬變脈沖群的抗擾度試驗(yàn)該文章講述了電快速瞬變脈沖群的起因及后果.

3.1電快速瞬變脈沖群的起因及后果

電路中,機(jī)械開關(guān)對(duì)電感性負(fù)載的切換,通常會(huì)對(duì)同一電路的其他電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。這類干擾的特點(diǎn)是:脈沖成群出現(xiàn)、脈沖的重復(fù)頻率較高、脈沖波形的上升時(shí)間短暫、單個(gè)脈沖的能量較低。實(shí)踐中,因電快速瞬變脈沖群造成設(shè)備故障的機(jī)率較少,但使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作的情況經(jīng)?？梢?除非有合適的對(duì)策,否則較難通過。

3.2試驗(yàn)?zāi)康?/span>

進(jìn)行電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)的目的是要對(duì)電氣和電子設(shè)備建立一個(gè)評(píng)價(jià)抗擊電快速瞬變脈沖群的共同依據(jù)。

圖4快速瞬變脈沖群發(fā)生器

注:U—高壓電源RS—波形形成電阻RC—充電電阻

Rm—阻抗匹配電阻CC—貯能電容Cd—隔直電容

圖5電快速瞬變脈沖群

(a)接50Ω負(fù)載時(shí)單個(gè)脈沖波形

(b)單脈沖重復(fù)周期

(c)脈沖群周期

3.3電快速瞬變脈沖群的模擬

圖4給出了電快速瞬變脈沖群的發(fā)生器基本線路。脈沖群的波形則參見圖5所示。

對(duì)電快速瞬變脈沖群的基本要求是:

脈沖的上升時(shí)間(指10%～90%):5ns±30%;

脈沖持續(xù)時(shí)間(上升沿的50%至下降沿的50%):50ns±30%;

脈沖重復(fù)頻率:5kHz或2.5kHz;

脈沖群的持續(xù)時(shí)間:15ms;

脈沖群的重復(fù)周期:300ms;

發(fā)生器的開路輸出電壓(峰值):(0.25～4)kV;

發(fā)生器的動(dòng)態(tài)輸出阻抗:50Ω±20%;

輸出脈沖的極性:正/負(fù);

與電源的關(guān)系:異步。

3.4試驗(yàn)配置

有兩種類型的試驗(yàn):實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的型式試驗(yàn)和設(shè)備安裝完畢后的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定*種試驗(yàn)是優(yōu)先采用的試驗(yàn);對(duì)于第二種試驗(yàn),只有制造商和用戶達(dá)成一致意見時(shí),方才采用。

電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室配置與靜電放電試驗(yàn)相類似,地面上有參考接地板,接地板的材料與靜電放電的要求相同;但對(duì)臺(tái)式設(shè)備,在臺(tái)面上不要鋪設(shè)金屬板。

3.5試驗(yàn)方法

(1)對(duì)電源線的試驗(yàn)(包括交流和直流),通過耦合與去耦網(wǎng)絡(luò),用共模方式,在每個(gè)電源端子與zui近的保護(hù)接地點(diǎn)之間,或與參考接地板之間加試驗(yàn)電壓。

(2)對(duì)控制線、信號(hào)線及通信設(shè)備,用共模方式,通過電容耦合夾子來施加試驗(yàn)電壓。

(3)對(duì)于設(shè)備的保護(hù)接地端子,試驗(yàn)電壓加在端子與參考接地之間。

試驗(yàn)每次至少要進(jìn)行1min,而且正/負(fù)極性都屬必須。

3.6試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)

該試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)見表4。

表4嚴(yán)酷度等級(jí)

等級(jí)

電源線上(kV)

信號(hào)線上(5kHz)(kV)

1234X

0.5(5kHz)1(5kHz)2(5kHz)4(2.5kHz)

0.250.512待定

表內(nèi):電壓指脈沖群發(fā)生器信號(hào)貯能電容上的電壓;頻率指脈沖群內(nèi)脈沖的重復(fù)頻率。

嚴(yán)酷度等級(jí)的大體分類是:

1級(jí)保護(hù)良好環(huán)境下的設(shè)備(如計(jì)算機(jī)機(jī)房);

2級(jí)通常有保護(hù)環(huán)境下的設(shè)備(如工廠中的計(jì)算機(jī)機(jī)房和控制室);

3級(jí)無保護(hù)環(huán)境下的設(shè)備(如公用電網(wǎng)、工廠、變電站);

4級(jí)有嚴(yán)重干擾環(huán)境下的設(shè)備(如采用氣體絕緣的開關(guān)或真空開關(guān)的變電站)。該文章講述了試驗(yàn)的評(píng)述和標(biāo)準(zhǔn)的今后發(fā)展趨勢(shì).

3.7試驗(yàn)的評(píng)述和標(biāo)準(zhǔn)的今后發(fā)展趨勢(shì)

試驗(yàn)的機(jī)理是利用脈沖群對(duì)線路分布電容能量的積累效應(yīng),當(dāng)能量積累到一定程度就可能引起線路(乃至設(shè)備)工作出錯(cuò)。通?？梢杂迷囼?yàn)中的線路一旦出錯(cuò),就會(huì)連續(xù)不斷地出錯(cuò),即使把脈沖電壓稍稍降低,出錯(cuò)情況依然不斷的現(xiàn)象來加以解釋。

今后發(fā)展趨勢(shì)是脈沖的重復(fù)頻率提高,但脈沖群的長(zhǎng)度縮短,使每群脈沖個(gè)數(shù)基本保持不變。

4IEC61000-4-5(GB/T17626.5)浪涌的抗擾度試驗(yàn)

4.1浪涌的起因

(1)雷擊(主要模擬間接雷):例如,雷電擊中戶外線路,有大量電流流入外部線路或接地電阻,因而產(chǎn)生的干擾電壓;又如,間接雷擊(如云層間或云層內(nèi)的雷擊)在線路上感應(yīng)出的電壓或電流;再如,雷電擊中了鄰近物體,在其周圍建立了電磁場(chǎng),當(dāng)戶外線路穿過電磁場(chǎng)時(shí),在線路上感應(yīng)出了電壓和電流;還如,雷電擊中了附近的地面,地電流通過公共接地系統(tǒng)時(shí)所引入的干擾。

(2)切換瞬變:例如,主電源系統(tǒng)切換時(shí)(例如補(bǔ)償電容組的切換)產(chǎn)生的干擾;又如,同一電網(wǎng)中,在靠近設(shè)備附近有一些較大型的開關(guān)在跳動(dòng)時(shí)所形成的干擾;再如,切換有諧振線路的晶閘管設(shè)備;還如,各種系統(tǒng)性的故障,例如設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)或接地系統(tǒng)間產(chǎn)生的短路或飛弧故障。

4.2試驗(yàn)的目的

通過模擬試驗(yàn)的方法來建立一個(gè)評(píng)價(jià)電氣和電子設(shè)備抗浪涌干擾能力的共同標(biāo)準(zhǔn)。

4.3浪涌的模擬

按照IEC61000-4-5(GB/T17626.5)標(biāo)準(zhǔn)的要求,要能分別模擬在電源線上和通信線路上的浪涌試驗(yàn)。由于線路的阻抗不一樣,浪涌在這兩種線路上的波形也不一樣,要分別模擬。

圖6綜合波發(fā)生器簡(jiǎn)圖

注:U—高壓電源RS—脈沖持續(xù)期形成電阻RC—充電電阻

Rm—阻抗匹配電阻CC—儲(chǔ)能電容Lr—上升時(shí)間形成電感

圖7綜合試驗(yàn)波

(a)1.2/50μs開路電壓波形(按IEC60?1波形規(guī)定)

波前時(shí)間:T1=1.67×T=1.2μs±30%

半峰值時(shí)間:T2=50μs±20%(b)8/20μs短路電流波形(按IEC60?1波形規(guī)定)

波前時(shí)間:T1=1.25×T=8μs±30%

半峰值時(shí)間:T2=20μs±20%

(1)主要用于電源線路試驗(yàn)的1.2/50μs(電壓波)和8/20μs(電流波)的綜合波發(fā)生器

圖6是綜合波發(fā)生器的簡(jiǎn)圖。發(fā)生器的波形則見圖7所示。

對(duì)試驗(yàn)發(fā)生器的基本性能要求是:

開路電壓波:1.2/50μs;

短路電流波:8/20μs。

開路輸出電壓(峰值):0.5kV～4kV

短路輸出電流(峰值):0.25kA～2kA

發(fā)生器內(nèi)阻:2Ω(可附加電阻10或40Ω,以便形成12或42Ω的發(fā)生器內(nèi)阻)

浪涌輸出極性:正/負(fù)

浪涌移相范圍:0°～360°

zui大重復(fù)率:至少每分鐘1次

(2)用于通信線路試驗(yàn)的10/700μs浪涌電壓發(fā)生器

發(fā)生器的基本線路見圖8所示。相應(yīng)的電壓浪涌

圖8CCITT電壓浪涌發(fā)生器

U—高壓電源Rm—阻抗匹配電阻(Rm1=150Ω;Rm2=25Ω)RC—充電電阻CC—儲(chǔ)能電容(20μF)

CS—上升時(shí)間形成電容0.2μF)

RS—脈沖持續(xù)期形成電阻(50Ω)

S1—當(dāng)使用外部匹配電阻時(shí),此開關(guān)應(yīng)閉合

波形見圖9所示。

圖9CCITT電壓浪涌波形

波前時(shí)間:T1=1.67×T=10μs±30%

半峰值時(shí)間:T2=700μs±20%

發(fā)生器的基本性能要求是:

開路峰值輸出電壓(峰值):0.5kV～4kV

動(dòng)態(tài)內(nèi)阻:40Ω

輸出極性:正/負(fù)該文章講述了試驗(yàn)中要注意的幾點(diǎn).

4.4試驗(yàn)方法

由于浪涌試驗(yàn)的電壓和電流波形相對(duì)較緩,因此對(duì)試驗(yàn)室的配置比較簡(jiǎn)單。對(duì)于電源線上的試驗(yàn),都是通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)來完成的。圖10給出了單相電路的試驗(yàn)線路。對(duì)于通信線路上的試驗(yàn),則和被試電路有關(guān),不一一列出。

試驗(yàn)中要注意以下幾點(diǎn):

●試驗(yàn)前務(wù)必按照制造商的要求加接保護(hù)措施。

●試驗(yàn)速率每分種1次,不宜太快,以便給保護(hù)器件有一個(gè)性能恢復(fù)的過程。事實(shí)上,自然界的雷擊現(xiàn)象和開關(guān)站大型開關(guān)的切換也不可能有非常高的重復(fù)率現(xiàn)象存在。

●試驗(yàn),一般正/負(fù)極性各做5次。

●試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸升高,避免試品由于伏安非線性特性出現(xiàn)的假象。另外,要注意試驗(yàn)電壓不要超出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求,以免帶來不必要的損壞。

4.5試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)

各等級(jí)電源線路的試驗(yàn)電壓值見表5。

表5嚴(yán)酷度等級(jí)

等級(jí)

線—線(kV)

線—地(kV)

1234X

—0.51.02.0

0.51.02.04.0待定

試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)取決于環(huán)境及安裝條件,下面是一般的分級(jí)情況:

1級(jí)較好的保護(hù)環(huán)境,浪涌電壓不超過500V,如工廠或電站中的控制室;

2級(jí)保護(hù)環(huán)境比1級(jí)稍差,浪涌電壓不超過1kV,如無強(qiáng)干擾的工廠;

3級(jí)一般性的電磁干擾環(huán)境,無特殊安裝要求,浪涌不超過2kV,如普通安裝的電纜網(wǎng)絡(luò),工業(yè)性的工作場(chǎng)所和變電所等;

4級(jí)受嚴(yán)重干擾的環(huán)境,浪涌電壓可以達(dá)到4kV,如民用架空線,未加保護(hù)的高壓變電所等;

X級(jí)為特殊等級(jí),應(yīng)根據(jù)用戶的特殊要求,由制造商和用戶協(xié)商后確定。

4.6標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)述

現(xiàn)在有不少標(biāo)準(zhǔn)都提到要用1.2/50μs的雷擊波做試驗(yàn)的情況,但是標(biāo)準(zhǔn)不同,做試驗(yàn)的目的也不同,例如高壓試驗(yàn)(IECpub5260270)也提到了雷擊試驗(yàn),但用于做脈沖耐壓試驗(yàn),所以用到的發(fā)生器是高電壓和高阻抗的。亦即,發(fā)生器的電壓較高,但能量并不算大。反之,對(duì)IEC61000-4-5(GB/T17626.5)標(biāo)準(zhǔn)來說,強(qiáng)調(diào)的是做在線設(shè)備的抗浪涌性能試驗(yàn),由于線路的阻抗比較低,因此發(fā)生器的輸出阻抗也要求低,這樣看來,適用于做這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)生器,除了要有足夠高的輸出電壓外,還要求發(fā)生器有輸出阻抗低和輸出能量大的特點(diǎn)。也就是說,這是兩種截然不同的試驗(yàn),不能混為一談。

5IEC61000-4-6(GB/T17626.6)由射頻場(chǎng)感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)干擾

5.1傳導(dǎo)干擾的起因

在通常情況下,被干擾設(shè)備的尺寸要比干擾頻率的波長(zhǎng)短得多,而設(shè)備的引線(包括電源線、通信線和接口電纜等)的長(zhǎng)度則可能與干擾頻率的幾個(gè)波長(zhǎng)相當(dāng),這樣,這些引線就可以通過傳導(dǎo)方式(zui終以射頻電壓和電流所形成的近場(chǎng)電磁干擾在設(shè)備內(nèi)部)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。

5.2試驗(yàn)?zāi)康?/span>

通過本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗(yàn),評(píng)價(jià)電氣和電子設(shè)備對(duì)由射頻場(chǎng)感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)干擾的抗擾度。

注:對(duì)沒有傳導(dǎo)電纜(如電源線、信號(hào)線或地線)的設(shè)備,不需要進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。

5.3模擬試驗(yàn)

模擬試驗(yàn)的頻率范圍為150kHz～80MHz。當(dāng)試品尺寸較小時(shí),可將上限頻率擴(kuò)展到230MHz。

此外,為提高試驗(yàn)的難度,試驗(yàn)中要用1kHz的正弦波進(jìn)行幅度調(diào)制,調(diào)幅深度為80%。

5.4試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí)

升等級(jí)的試驗(yàn)電壓見表6。

表6嚴(yán)酷度等級(jí)

等級(jí)

試驗(yàn)電壓/V

123X

1310待定

嚴(yán)酷度等級(jí)的分類情況與IEC61000-4-3(GB/T17626.3)相同。

5.5基本試驗(yàn)儀器

傳導(dǎo)干擾的試驗(yàn)儀器的組成框圖如圖11所示。

(1)射頻信號(hào)發(fā)生器(帶寬150kHz～230MHz,有調(diào)幅功能,能自動(dòng)或手動(dòng)掃描,掃描點(diǎn)上的留駐時(shí)間可設(shè)定,信號(hào)的幅度可自動(dòng)控制)。

(2)功率放大器(取決于試驗(yàn)方法及試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級(jí))。

圖10單相系統(tǒng)的試驗(yàn)線路

(a)用于線與線之間的耦合,發(fā)生器輸出浮置

(b)用于線與線之間的耦合,發(fā)生器輸出接地

圖11傳導(dǎo)干擾的試驗(yàn)儀器

G1:RF發(fā)生器T1:可調(diào)衰減器PA:寬帶功率放大器

T2:固定衰減器(6dB)LPF/HPF:低通濾波器或高通濾波器

S1:RF開關(guān)

(3)低通和高通濾波器(用于避免信號(hào)諧波對(duì)試品產(chǎn)生干擾)。

(4)固定衰減器(衰減量固定為6dB。用以減少功放至耦合網(wǎng)絡(luò)間的不匹配程度,安裝時(shí)盡量靠近耦合網(wǎng)絡(luò))。

上述儀器如配上電子毫伏計(jì)、計(jì)算機(jī)等可組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。該文章講述了實(shí)驗(yàn)干擾的起因分析.

5.6試驗(yàn)方法

試驗(yàn)一般可在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行。

干擾的注入方式有:耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)(在作電源線試驗(yàn)時(shí)常用,當(dāng)信號(hào)線數(shù)目較少時(shí)也常采用);電流鉗和電磁耦合鉗(特別適合于對(duì)多芯電纜的試驗(yàn)。其中電磁耦合鉗在1.5MHz以上頻率時(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有良好的再現(xiàn)性;當(dāng)頻率高于10MHz時(shí),電磁耦合鉗比常規(guī)的電流鉗有較好的方向性,并且在輔助設(shè)備信號(hào)參考點(diǎn)與參考接地板之間不再要求有專門的阻抗,因此使用更方便)。

5.710V等級(jí)時(shí),注入方式與功率放大器之間的關(guān)系(僅供參考)

10V等級(jí)時(shí),注入方式與功率放大器的關(guān)系見表7。

表710V等級(jí)時(shí),注入方式與功率放大器的關(guān)系

注入方式

功率方大器的輸出功率(W)

耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)電流夾電磁耦合夾

717628

6IEC61000-4-11(GB/T17626.11)電壓跌落、短時(shí)中斷和電壓漸變的抗擾度試驗(yàn)

6.1干擾的起因

電壓瞬時(shí)跌落、短時(shí)中斷是由電網(wǎng)、變電設(shè)施的故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化所引起的。在某些情況下會(huì)出現(xiàn)兩次或更多次連續(xù)的跌落或中斷。電壓變化是由連接到電網(wǎng)的負(fù)荷連續(xù)變化引起的。

這些現(xiàn)象本質(zhì)上是隨機(jī)的,其特征表現(xiàn)為偏離額定電壓并持續(xù)一段時(shí)間。電壓瞬時(shí)跌落和短時(shí)中斷不總是突發(fā)的,因?yàn)榕c供電網(wǎng)絡(luò)相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和保護(hù)元件有一定的反作用時(shí)間。如果大的電源網(wǎng)絡(luò)斷開(一個(gè)工廠的局部或一個(gè)地區(qū)中的較大范圍),電壓將由于有很多旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接到電網(wǎng)上使之逐步降低。因?yàn)檫@些旋轉(zhuǎn)電機(jī)短期內(nèi)將作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,并向電網(wǎng)輸送電力,這就產(chǎn)生了電壓漸變。

作為大多數(shù)數(shù)據(jù)處理設(shè)備,一般都有內(nèi)置的斷電檢測(cè)裝置,以便在電源電壓恢復(fù)以后,設(shè)備按正確方式起動(dòng)。但有些斷電檢測(cè)裝置對(duì)于電源電壓的逐漸降低卻不能快速作出反應(yīng),結(jié)果導(dǎo)致加在集成電路上的直流電壓,在斷電檢測(cè)裝置觸發(fā)以前已降低到zui低運(yùn)行電壓水平之下,由此造成了數(shù)據(jù)的丟失或改變。這樣,當(dāng)電源電壓恢復(fù)的時(shí)候,這個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備就不能正確再起動(dòng)。

6.2試驗(yàn)?zāi)康?/span>

IEC61000-4-11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同類型的試驗(yàn)來模擬電壓的突變效應(yīng),以便建立一種評(píng)價(jià)電氣和電子設(shè)備在經(jīng)受這種變化時(shí)的抗擾性通用準(zhǔn)則。其中對(duì)電壓漸變作為一種型式試驗(yàn),根據(jù)產(chǎn)品或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,用在特殊的和認(rèn)為合理的情況下。

6.33個(gè)專門的術(shù)語

(1)電壓瞬時(shí)跌落指在電氣系統(tǒng)的某一點(diǎn),電壓突變下降,在經(jīng)歷了半個(gè)周期到幾秒鐘的短暫持續(xù)期后,又恢復(fù)正常。

(2)短時(shí)中斷指供電電壓消失一段時(shí)間,一般不超過1min。短時(shí)中斷可認(rèn)為是*的幅值瞬時(shí)跌落。

(3)電壓漸變指供電電壓逐漸變得高于或低于額定電壓,變化的持續(xù)時(shí)間相對(duì)周期來說,可長(zhǎng)可短。

6.4試驗(yàn)的電壓等級(jí)

試驗(yàn)的電壓等級(jí)分為兩種(見圖12和表8,表9)

表8電壓跌落和短時(shí)中斷的試驗(yàn)等級(jí)

試驗(yàn)等級(jí)

電壓跌落和短時(shí)中斷(%)

持續(xù)時(shí)間(周期)

0%UT40%UT70%UT

1006030

0.5,1,5,10,25,50X

表9電壓漸變的試驗(yàn)等級(jí)

試驗(yàn)等級(jí)

下降時(shí)間

保持時(shí)間

上升時(shí)間

40%UT0%UT

2s±20%2s±20%

1s±20%1s±20%

2s±20%2s±20%

6.5試驗(yàn)儀器

主要指標(biāo)包括:

輸出電壓:精度±5%;

輸出電流能力:100%UT時(shí)≤16A,其他輸出電壓

圖12 電壓漸變?cè)囼?yàn)例

圖13用電子開關(guān)控制兩個(gè)獨(dú)立調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)方式圖

14用波形發(fā)生器和功率放大器構(gòu)成試驗(yàn)發(fā)生器的形式

時(shí)能維持恒功率,如70%UT時(shí)≤23A;40%UT時(shí)≤40A;

峰值起動(dòng)電流能力:不超過500A(220V電壓時(shí)):250A(100V～120V電壓時(shí));

突變電壓的上升或下降時(shí)間:1μs～5μs(接100Ω負(fù)載);

相位:0°～360°(準(zhǔn)確度為±10°);

輸出阻抗呈電阻性,并應(yīng)盡可能小。

實(shí)現(xiàn)上述功能的試驗(yàn)儀器有兩種基本格式,分別見圖13和圖14所示。

圖13是一種價(jià)格相對(duì)比較便宜的試驗(yàn)發(fā)生器形式,當(dāng)兩個(gè)開關(guān)同時(shí)分?jǐn)鄷r(shí),便中斷輸出電壓(中斷時(shí)間可事前設(shè)定);當(dāng)兩個(gè)開關(guān)交替閉合時(shí),便可模擬電壓的跌落或升高。發(fā)生器的開關(guān)可以由晶閘管或雙向晶閘管構(gòu)成,控制線路通常做成在電壓過零處接通和電流過零處斷開,所以這種線路只能模擬電壓切換的初始角度為0°和180°的情況,即使如此,由于儀器價(jià)格較低,也能滿足一般電氣與電子產(chǎn)品對(duì)電網(wǎng)干擾的抗擾度試驗(yàn)需要,仍然獲得了廣泛的應(yīng)用。

圖14的這種發(fā)生器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)也貴,但波形失真小,電壓切換的相位角度可以任意設(shè)定,也比較容易實(shí)現(xiàn)電壓漸變的試驗(yàn)要求。

6.6試驗(yàn)方法

根據(jù)選定的試驗(yàn)等級(jí)及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)一般做3次,每次間隔時(shí)間為10s。

試驗(yàn)在典型的工作狀態(tài)下進(jìn)行。

如果要規(guī)定電壓在特定角度上進(jìn)行切換,應(yīng)優(yōu)先選擇45°,90°,135°,180°,225°,270°和315°。一般選0°或180°。

對(duì)于三相系統(tǒng),一般是一相一相地進(jìn)行試驗(yàn)。特殊情況下,要對(duì)三相同時(shí)做試驗(yàn),這時(shí)要求有3套試驗(yàn)儀器同步進(jìn)行試驗(yàn)。