電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試( EFT)  ----

1. 電快速瞬變脈沖群概述

      本標(biāo)準(zhǔn)主要介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.4：1998《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》的試驗(yàn)方法，對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-4：1995《電磁兼容 第4部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 第4分部分：電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》。

      本標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了電氣和電子設(shè)備對(duì)振蕩波抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級(jí)和測(cè)量方法。

2.電快速瞬變脈沖群EFT測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)類型分析

      電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)主要模擬切換瞬態(tài)過(guò)程，如切斷感性負(fù)載、繼電器觸點(diǎn)彈跳等瞬變騷擾產(chǎn)生的干擾類型。

其主要特點(diǎn)是：上升時(shí)間短，高頻含量豐富，可以達(dá)到三、四百兆左右；重復(fù)率高，能量低。

3. 電快速瞬變脈沖群EFT測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要領(lǐng)

3.1 信號(hào)發(fā)生器

3.1.1 發(fā)生器電路

3.1.2 典型干擾波形

 
3.2 耦合網(wǎng)絡(luò)
      耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)

 
      耦合電容：33nF。
      電容耦合夾

      典型耦合電容值：50pF～200pF；

      圓電纜可用直徑：4mm～40mm。
3.3 電快速瞬變脈沖群測(cè)試配置及方法
3.3.1 型式試驗(yàn)
       ? 布置

      ? 耦合網(wǎng)絡(luò)的選擇

      1） 電源端口：通過(guò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)直接施加。如果線路上的電流大于耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的電流容量，可通過(guò)一個(gè)33nF的耦合電容把試驗(yàn)電壓施加到受試設(shè)備上。

      2） I/O端口和通信端口：通過(guò)電容耦合夾把試驗(yàn)電壓施加到受試設(shè)備上。

      3） 機(jī)柜的接地線：通過(guò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)直接施加。

      ? 電快速瞬變脈沖群測(cè)試等級(jí)

      1） 電壓值；

      2） 持續(xù)時(shí)間：不小于1min。

3.3.2 安裝后試驗(yàn)

      I/O端口和通信端口：如果因?yàn)殡娎|敷設(shè)中機(jī)械方面的問(wèn)題（尺寸、電纜布線面）而不能使用電容耦合夾時(shí)，可代之以金屬帶或?qū)щ姴瓉?lái)包覆被試的線路，這種帶有箔或帶的耦合裝置的電容應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)耦合夾的電容相等。

其他情況下，用分立的100pF電容來(lái)代替耦合夾、金屬箔或帶的分布電容以把電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的電壓耦合到線路端子上可能是有用的。

3.4 試驗(yàn)判定

      A、 在技術(shù)要求限值內(nèi)性能正常。

      B、 功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù)。

      C、 功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但需要操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位。

      D、 因設(shè)備（元件）或軟件損壞，或數(shù)據(jù)丟失而造成不能自行恢復(fù)或正常狀態(tài)的功能降低或損失。

4. 電快速瞬變脈沖群EFT測(cè)試新、舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

      電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)作為設(shè)備抗擾度試驗(yàn)的一個(gè)重要組成部分在國(guó)際上己經(jīng)有20多年的歷史。在此期間，我國(guó)也兩度將有關(guān)脈沖群試驗(yàn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分別是GB/T13926.4-1992《工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性  電快速瞬變脈沖群要求》和GB/T17626.4-1998《電磁兼容  試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)  電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》。目前，的IEC61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)草案（FDIS文件）已經(jīng)出版。

變化原由：

      實(shí)際情況為脈沖群中單個(gè)脈沖的重復(fù)頻率的實(shí)際值為10kHz到1MHz，但早先采用固定調(diào)節(jié)火花氣隙的發(fā)生器難以再現(xiàn)這種相對(duì)較高的重復(fù)頻率，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了頻率較低的、有代表性的專用脈沖。即試驗(yàn)波形與實(shí)際情況相差較多。隨著脈沖形成器件的更新，特別是高速高壓電子開(kāi)關(guān)的選用，把脈沖頻率提高到與實(shí)際情況相符合，是理所當(dāng)然的事情，這使得脈沖群抗擾度試驗(yàn)更加切合實(shí)際的干擾情況。

4.1 信號(hào)發(fā)生器技術(shù)參數(shù)變化

4.1.1 信號(hào)發(fā)生器電路變化

      在脈沖群發(fā)生器中，原標(biāo)準(zhǔn)與新的標(biāo)準(zhǔn)草案在發(fā)生器組成的主要元件上有一個(gè)明顯區(qū)別：原標(biāo)準(zhǔn)講的是火花氣隙（spark gap）；新的標(biāo)準(zhǔn)草案講的是高電壓開(kāi)關(guān)（high voltage switch）。

4.1.2 特性參數(shù)變化

      1). 標(biāo)準(zhǔn)草案給出了兩種不同負(fù)載條件下的輸出電壓范圍，1000Ω負(fù)載的輸出電壓為0.24kV～3.8kV；50Ω負(fù)載的輸出電壓為0.125V～2kV。

      2). 標(biāo)準(zhǔn)草案將在50Ω負(fù)載上的每個(gè)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（見(jiàn)表2）。

      在表中可以看到一點(diǎn)：脈沖的重復(fù)頻率提高并不會(huì)造成對(duì)受試設(shè)備注入能量的增加，這是因?yàn)橹貜?fù)頻率自5kHz提高到100kHz（頻率提高了20倍），但脈沖群的持續(xù)時(shí)間卻從15ms縮減到0.75ms（持續(xù)時(shí)間縮減到原來(lái)的二十分之一），因此注入受試設(shè)備的脈沖總量沒(méi)變（仍為75個(gè)），注入受試設(shè)備的干擾能量也就沒(méi)變，只是單位時(shí)間內(nèi)的脈沖密集程度有了增加?？紤]到國(guó)外專家對(duì)脈沖群試驗(yàn)的故障機(jī)理解釋為是干擾脈沖對(duì)線路結(jié)電容的充電，脈沖頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)越多，對(duì)結(jié)電容的電荷積累也越快，越容易達(dá)到線路出錯(cuò)的閾限。因此，新的標(biāo)準(zhǔn)草案把測(cè)試頻率提高，其本質(zhì)上是將試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度進(jìn)行了提高。

4.1.3 電快速瞬變脈沖群測(cè)試校準(zhǔn)特性及方法變化    

      對(duì)發(fā)生器的性能必須進(jìn)行校驗(yàn)，以便對(duì)所有參與做試驗(yàn)的試驗(yàn)發(fā)生器的性能建立一個(gè)共同依據(jù)。校驗(yàn)可采用下列步驟：

      在試驗(yàn)發(fā)生器的輸出端依次分別接入50Ω和1kΩ的同軸衰減器，并用示波器加以監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)用示波器的－3dB帶寬，以及體現(xiàn)試驗(yàn)發(fā)生器負(fù)載的50Ω和1kΩ的同軸衰減器的頻率響應(yīng)要求達(dá)到400MHz以上。其中50Ω是試驗(yàn)發(fā)生器的匹配負(fù)載；1kΩ試驗(yàn)負(fù)載則體現(xiàn)了發(fā)生器的一個(gè)復(fù)合負(fù)載。不同的試驗(yàn)發(fā)生器只有在兩種的負(fù)載條件下?lián)碛邢嗤匦?，才能保證在實(shí)際的抗擾度試驗(yàn)中有相互可比的試驗(yàn)結(jié)果。

校驗(yàn)中要測(cè)量單個(gè)脈沖的上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和重復(fù)頻率；以及脈沖群的持續(xù)時(shí)間和重復(fù)周期，詳細(xì)記錄在案。

用于實(shí)驗(yàn)室型式試驗(yàn)的一般試驗(yàn)配置

新標(biāo)準(zhǔn)草案用于實(shí)驗(yàn)室型式試驗(yàn)的一般試驗(yàn)配置

      注：l =耦合夾與EUT之間的距離，應(yīng)該是0.5m±0.05m；  

      （A）=電源線耦合的位置；

      （B）=信號(hào)線耦合的位置

      電快速瞬變脈沖群測(cè)試按照新標(biāo)準(zhǔn)草案的配置，地面安裝設(shè)備、臺(tái)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(kāi)。新標(biāo)準(zhǔn)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(tái)式設(shè)備來(lái)做試驗(yàn)。試驗(yàn)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。

      電快速瞬變脈沖群測(cè)試新標(biāo)準(zhǔn)草案的這些變化顯得尤其重要：首先將試驗(yàn)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，因?yàn)槊}沖群試驗(yàn)對(duì)被試線路進(jìn)行共模試驗(yàn)，是將干擾加在被試線路與大地之間的試驗(yàn)，而試驗(yàn)中的參考接地板就代表了大地。所以將試驗(yàn)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(yàn)的性質(zhì)決定的，為了不使脈沖群干擾產(chǎn)生過(guò)多衰減，試驗(yàn)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。

      電快速瞬變脈沖群測(cè)試新標(biāo)準(zhǔn)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。因?yàn)楸辉囋O(shè)備的連接電纜與參考接地板之間構(gòu)成了一個(gè)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(duì)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(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果。

新標(biāo)準(zhǔn)草案對(duì)臺(tái)式設(shè)備試驗(yàn)配置方式的改變，對(duì)臺(tái)式設(shè)備的試驗(yàn)嚴(yán)酷度以及試驗(yàn)結(jié)果的一致性有了極大的提高。按照原標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)配置，臺(tái)式設(shè)備放在木頭桌子上，試驗(yàn)發(fā)生器放在參考接地板上（試驗(yàn)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(tái)式設(shè)備的電源輸入端。因此電源線的實(shí)際離地高度要在80cm以上，使得電源線相對(duì)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(guò)大的高頻阻抗（相對(duì)于電源線離開(kāi)參考地平面為10cm的布局來(lái)說(shuō)），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(shí)際進(jìn)入被試設(shè)備的干擾變?nèi)酢Ｒ虼死迷瓨?biāo)準(zhǔn)和新標(biāo)準(zhǔn)草案提供的試驗(yàn)配置對(duì)同一臺(tái)設(shè)備做試驗(yàn)時(shí)，可以得出截然不同的結(jié)果。

      此外，電快速瞬變脈沖群測(cè)試新標(biāo)準(zhǔn)草案特別指出，在耦合裝置與被試設(shè)備之間的電源線和信號(hào)線的長(zhǎng)度0.5m±0.05m，而不是原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤1m。很顯然，原標(biāo)準(zhǔn)給出的長(zhǎng)度不明確，從0～1m都屬適合范圍，但是不同的線長(zhǎng)，脈沖群高頻諧波的逸出情況是不同的，被試設(shè)備受到的干擾實(shí)際上是遺留在線上的傳導(dǎo)干擾和逸出到空間的輻射干擾的綜合結(jié)果。不同的線長(zhǎng)，被試設(shè)備受到的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的比例是不同的，沒(méi)法保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性。因此，明確被試線路的長(zhǎng)度，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的可比性、一致性特別重要。

      電快速瞬變脈沖群測(cè)試新標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)度超過(guò)0.5m±0.05m，超長(zhǎng)的電纜應(yīng)折疊起來(lái)，避免成為一個(gè)扁平線圈，同時(shí)擺放在離參考接地板0.1m高的地方。而不是原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電源電纜超過(guò)1m時(shí)，超長(zhǎng)部分挽成一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)草案的提法比較合理，對(duì)超長(zhǎng)線的處理也比較容易。

      在電快速瞬變脈沖群測(cè)試新標(biāo)準(zhǔn)草案中提出了機(jī)架安裝設(shè)備的試驗(yàn)配置（如圖所示），避免了由于試驗(yàn)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不一所導(dǎo)致的試驗(yàn)結(jié)果不一。

電快速瞬變脈沖群測(cè)試機(jī)架安裝設(shè)備的配置

      注意：耦合夾可以安裝在屏蔽室的墻上，或任何接地的表面上。耦合夾同時(shí)還要與被試設(shè)備連在一起。對(duì)于電纜在其頂部進(jìn)出的大型地面安裝設(shè)備，耦合夾應(yīng)該放在高出被試設(shè)備10cm處，讓電纜經(jīng)過(guò)參考接地板中心后再下垂。

      最后，新標(biāo)準(zhǔn)草案還要求不需經(jīng)受快速瞬變脈沖試驗(yàn)的線路要圈起來(lái)，并盡可能地遠(yuǎn)離受試線路，以減少線路之間的耦合。

      關(guān)于在I/O和通信端口上的試驗(yàn)配置，原標(biāo)準(zhǔn)與新標(biāo)準(zhǔn)草案都采用電容耦合夾來(lái)做試驗(yàn)。但是原標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，受試設(shè)備與耦合夾的距離l1=l2≤1m；當(dāng)只對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，為了去耦，l2至少要≥5m，或l2＞5l1。在新標(biāo)準(zhǔn)草案中，兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)試驗(yàn)時(shí)，受試設(shè)備與耦合夾的距離l1=l2=0.5m±0.05m；當(dāng)僅對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在不需要進(jìn)行試驗(yàn)的這臺(tái)設(shè)備與耦合夾之間必須插入一個(gè)去耦網(wǎng)絡(luò)。

 設(shè)備在安裝現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)配置，包括電源端子和I/O以及通信端口上的試驗(yàn)，在新標(biāo)準(zhǔn)草案與原標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室配置相類似變更。

4.4 電快速瞬變脈沖群測(cè)試方法變化

      關(guān)于試驗(yàn)計(jì)劃中的試驗(yàn)時(shí)間，在原標(biāo)準(zhǔn)中只寫不低于1分鐘。而在新標(biāo)準(zhǔn)草案寫道， 為了加速試驗(yàn)，選擇試驗(yàn)時(shí)間為1分鐘。試驗(yàn)時(shí)間可以分割成6個(gè)10秒的脈沖群，每次間隔暫停10秒鐘。在實(shí)際的環(huán)境中，脈沖群是隨機(jī)發(fā)生的獨(dú)立事件，故不傾向于將脈沖群與被試設(shè)備的信號(hào)同步。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定委員會(huì)可以選擇其他的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。