浪涌(冲击)抗扰度(Surge)1. 浪涌(冲击)抗扰度试验l.i概述浪涌抗扰度试验所依据的国际标准出IEC61000-4-5:2005,对应国家标准是GB/T17626.2:200X《电戲兼容试验和测虽技术浪涌(冲击)抗扰度试验》<.浪涌(冲击)抗扰度试验就足模拟带来的十扰影响,但需要指出的足,考核设备电磁兼容性能的浪涌抗扰度试验不同于考核设备岛斥绝缘能力的耐压试验.前者仅仅足模拟间接宙击的彫响(直接的雷击设备通帘都无法承受)。
1.2浪涌(冲击)抗扰度试验目的本标准的目的是建立一个共同的基准,以评价电气和电子设备在遭受浪涌(冲击)时的性能。
本标准规定了一个一致的试验方法,以评定设备或系统对规定现象的抗扰度。
1.3浪涌(冲击)抗扰度试验应用场合本标准适用于电子电气设备,但并不针对特定的设备或系统.貝冇减础EMC电磁兼容出版物的地位. 2. 术语和定义2.1浪涌(冲击)沿线路传送的电流电压或功率的瞬态波,其特性足先快速上升后缓慢下降。
2.2组合波信号发生器能产生1.2/50ps开路电压波形、8/20ps短路电流波形或10/700ps开路电压波形、5/320ps短路电流波形的信号发生器。
2.3耦介网络将能戢从一个电路传送到另一个电路的电路.2.4去耦网络用『防止施加到上的浪涌冲击影响其他不作试验的装遊设备或系统的电路。
2.5 (浪涌发生器的)等效输出阻抗开路电压蜂值与短路电流峰值的比值.2.6对称线垫模到共模转换损耗大于20dB的平衡对线。
3. 试检筹级及选择优先选择的试验等级范甬如表所示. 表试验等级1.试验等级应根据安装情况,安装类别如卜•:0类:保护良好的电气环境,常常在一间专用房间内。
所冇引入电缆都冇过电圧保护(第一级和第二级)・各电子设备职元山设计良好的接地系统相互连接. 并且该接地系统根木不会受到电力设备或雷电的影响电子设备有专用电源(见表A1)浪涌电压不能超过25V。
1类:冇部分保护的电气环境所有引入宅内的电缆都有过电乐保护(第一级).各设备由地线网络相垃良好连接.并J1该地线网络不会受电力设备或雷电的影响。
电子役备冇与其他设备完全隔离的电源。
开关探作在室内能产生干扰电压.浪涌电压不能超过500V:2类:电缆隔离良好,甚至短走线也隔离良好的电气环境。
设备组通过M独的地线接至电力设备的接地系统上•该接地系统几卩都会遇到山设族组木身或雷电产生的干扰电压.电子设佑的电源主要输专门的变压器来与其他线路隔离。
本类设备组中存在无保护线路,但这些线路隔离良好,1丄数戢受到限制。
浪涌电压不能超过lkV o3类:电源电缆和信号电缆平行敷设的电气环境。
设务纽通过电力设备的公共接地系统接地该接地•系统几乎都会遇到由设备组本身或雷电产生的干扰电压. 在电力设施内.由接地故障、开关操作和雷击而引起的电流会在接地系统中产生幅值较高的卡扰电压。
受保护的电子设备和灵敏度较基的电气设备被接到同一电源网络。
互连电缆可以有一部分在八外但紧靠接地网。
设备组中冇耒被抑制的感性负载.并fl通常对不同的现场电统没冇采取隔离.浪涌电压不能超过2kV.4类:互连线作为门外电缆沿电源电缆敷设井U这些电缆被作为电子和电‘I线路的电“环境设备组接到电力设备的接地系统,该接地系统容易遭受由设备组木身或需电产生的干扰电压.在电力设施内,由接地故障、开关操作和雷电产生的儿「安级电流在接地系统中会产生幅值校高的十扰电压。
电子设备和电气设备可能使用同一电源网络。
互连电缆彖丿、外电缆」样走线甚至连到高压设备上。
这种环境下的-种特殊惜况兄电子设备接到人口稠密区的通信网上。
这时在电子设务以外,没有系统性结构的接地网,接地系统仅由管道、电缆等组成.浪涌电压不能超过4kV・5类:在非人口抽密区电子设备与通信电缆和架空电力线路连接的电气环境。
所有这些电缆和线路都冇过电压(第-•级)保护。
在电子设备以外,没冇大范围的接地系统(加霜的装誉). 由接地故障(电流达10Ka)和雷电(电流达lOOKa)引起的干扰电压足非常高的。
试验等级4包括了这一类的變求。
X类:在产品技术要求中规泄的特妹环境。
浪涌(信号发生器)与安装类别的关系如下:1-4 类:1.2/50ps(80/20ps)第5类:对电源线端口和短¥□离信号电路/线路端口:1.2/50MS(80/20MS)1~5类:对对称通信线路:10/700MS(5/320MS)源阴抗应与并冇关试验配呂中标注的一样.4. 试菽设备規定「两种类型的组合波信号发生器,并根据受试端口的类型,有各门特殊的应用.对于连接到对称通简线的端口,应便用10/700ps的组介波信号发生器。
对于其他情况,特别圧连接到电源线和短距离信号互连线的瑞口,应使用1.2/50MS的组介波信号发生器.4.1 1.2/50JJS的组合波信号发生器施加到EUT I:的波形应满足标准的规定。
波形的规定采用开路电压和短路电流,并应在未连接的情况下测乩对丁•交流或总流供电的产品,浪涌应施加到交流或山流电源线上,输出必须满足农6和农7的规定.对丁•浪涌山信号发生器的输出端直接输出的惜况.梵输出波形应满足表2的规定。
肖连接到EUT时. 不要求信号源的输出波形和耦合/去耦网络的输出波形同时满足要求.但在无EUT连接的惜况F,波形的规定应该被满足。
信弓发生器应产生的浪涌波形:开路电压波前时间1.2M S:开路电压半峰值时间50ps:短路电流波前时间8ps:短路电流半峰值时间20ps.图1为1.2/50ps组合波信号发生器的电路原理图.选择不同元件RSI、RS2、Rm、Lr和Cc的值.以使信号发生器产生1.2/50ps的电压浪涌(开路状态卜J和8/20JJS的电流浪涌(短路情况)。
U—高压源:Rc-充电电阴:Cc-储能电阻:Rs—脉冲持续时间形成电阴:Rm—阻抗匹配电阴;Lr一上升时间形成电感图1组合波信号发生器的电路原理图(1.2/50MS-8/20M S)为方便起见.定义浪涌信号发工器的等效输出阻抗为开路输出电压峰值与短路输出电流峰值之比。
信号发生器的等效输出阴抗为2Q・信号发生器的特征与性能极性:正/负:相位怕移:随交流电源相角在0。
~360。
变化:取复率:每分钟至少一次:开路输出电斥峰值:至少在0.5kV~4.0kV范国内能綸出:浪涌电压波形:见图2和表2:开路输出电压容墨:见表3:短路输出电流峰值:与电压峰值相关(见表2和表3):浪涌电流波形:见图3和表2:短路输出电流容垫:见农3:等效输出阻抗:2Q 土10%:短路电流峰值和开路电压峰值的关系见表3・应该使用输出端浮地的信号发生器。
表2波形参数的定义1.2/50MS-8/20MS农开路电压峰值和短路电流峰值的关系波前时间:Tl = 1.67xT=1.2ps±30%半蜂说时间:T2 = 50ps±20%注:羁合7去耦网络输出端的开路电压波形町能存在较大的F冲,基本上同图2所示的曲线. 图2未连接CDN的值号发』的开路电压波形(1.2/5O|1S)(按GB/T 16927.1的波形\波前时间:Tl = 1.25xT=8ps±20%半峰值时间:T2=20ps±20%注:30%的下冲规定只适用丁•信号发生器的输出端。
在耦介/去耦网络的输出端.没冇下冲或过冲的限制. 图3未连接CDN的信号发生器输出端的短路电流波形(8/20JJS)(按GB/T 16927.1的波形规定)4.210/700ps的组合波信号发生器信号发生器应产生的浪涌波形:开路电压波前时间10ps:开路电压半峰伉时间700JJS。
图4为10/700ps组合波信号发牛•器的电路原理图.选择不同的元件值,以使信号发牛•器产生10/700ps 的浪涌。
U—高斥源;Rc—充电电阴:Cc一储能电容:Rs—脉冲持续时间形成电阻:Rm—阻抗匹配电阻;Cs-h升时间形成电容:Si—使用外部匹配电阻时,开关闭合图4组合波信号发生器的电路原理1^1 (10/700|JS-5/320MS)(根据ITU K系列标准)信号发生器的特征与性能极性:正/负:車•复率:毎分钟至少一次:开路输出电压峰值:至少在0.5kV-4.0kV范I制内能输出浪涌电圧波形:见图5和表4:开路输出电斥容垦:见表5:短路输出电流峰值:与电压峰值相关(见农4和农5):短路输出电流容墨:见表5:等效输出阴抗:40Q 土10% (仅对信号发生器的输出端)・注:等效输出用抗通常包括内部电PMRml (15Q)和Rm2 (25Q)。
电阻Rm2 «J以被旁路、并联或短路.当用于多路耦合时.可被外部耦合电阻代替.见图14.波前时间:Tl = 1.67xT=10ps±30%半峰值时间:T2=700ps±20%图5 开路电压波形< 10/700MS)(按GB/T 16927.1的波濒波前时间:Tl = 1.25xT=5|JS±20%半峰值时间:T2=320p s±20%注:在GB/T 16927.1中,波形規定为5/320ps.而在IEC 60469-1中规定为4/300ps»另外,这个波形是在图4开关S1打开惜况下测虽的. 图6短路电流波形(5/320p s)(按G B/T16927.1的波形规定)波形参数的定义表农开路电压峰值和短路电流峰值的关系短路电流峰值和开路电压峰值的关系见丧5 4.3耦合/去耦网络毎个耦合7去耦网络(CDN)祁包括去耦网络和耦合元件,示例见图7到国25。
图7交/直流线匕电容耦合的试验配置实例:线■线耦合(见7.2)图8交/直流线上电容耦合的试验配呂实例:线■地耦合(见7.2)图9交流线(三相)上电容耦介的试验配这实例:线L3•线L1耦合(见7.2)图10交流线(三相)上电容耦介的试验配置实例;线L3•地耦存(见7.2)1开关)S1:线•地,置于W:线•线,置于壮"〜・4".2)开关S2:试验时豐尸「〜"4〃・但与S1不在相同的位豐。
3) L=20mH. RL为L的电阻部分。
fflll非屏蔽不对称的互连线配置实例:孙线/线・地耦合(见7.3).用电容耦合4)开关S1:线■地.置尸0":线■线.置于T〜5)开关S2:试验时垃丁T"〜、'4"但与S1不在相同的位亂6) L=20mH. RL为L的电Bl部分.图12非屏蔽不对称的互连线配置实例^线■线/线■地耦合(见7.3)•用气体放电管耦合7)开关S1:线•地•置于"03线•线.置于T〜W.8)开关S2:试验时呂于“"〜、'4"但与S1不在相同的位呂。
9) L=20mH, RL为L的电阻部分。