浪涌冲击抗扰度试验介绍姜宁浩Word文件下载.doc
- 文档编号:4028513
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOC
- 页数:20
- 大小:518.50KB
浪涌冲击抗扰度试验介绍姜宁浩Word文件下载.doc
《浪涌冲击抗扰度试验介绍姜宁浩Word文件下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浪涌冲击抗扰度试验介绍姜宁浩Word文件下载.doc(20页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
1)
特殊
1)“´
”可以是高于、低于或在其它等级之间的等级。
该等级可以在产品标准中规定。
试验等级应根据安装情况,安装类别如下:
0类:
保护良好的电气环境,常常在一间专用房间内。
所有引入电缆都有过电压保护(第一级和第二级)。
各电子设备单元由设计良好的接地系统相互连接,并且该接地系统根本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:
有部分保护的电气环境
所有引入室内的电缆都有过电压保护(第一级)。
各设备由地线网络相互良好连接,并且该地线网络不会受电力设备或雷电的影响。
电子设备有与其他设备完全隔离的电源。
开关操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。
设备组通过单独的地线接至电力设备的接地系统上,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。
电子设备的电源主要靠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,且数量受到限制。
浪涌电压不能超过1kV。
3类:
电源电缆和信号电缆平行敷设的电气环境。
设备组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干扰电压。
受保护的电子设备和灵敏度较差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户外但紧靠接地网。
设备组中有未被抑制的感性负载,并且通常对不同的现场电缆没有采取隔离。
浪涌电压不能超过2kV。
4类:
互连线作为户外电缆沿电源电缆敷设并且这些电缆被作为电子和电气线路的电气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、开关操作和雷电产生的几千安级电流在接地系统中会产生幅值较高的干扰电压。
电子设备和电气设备可能使用同一电源网络。
互连电缆象户外电缆一样走线甚至连到高压设备上。
这种环境下的一种特殊情况是电子设备接到人口稠密区的通信网上。
这时在电子设备以外,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:
在非人口稠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有过电压(第一级)保护。
在电子设备以外,没有大范围的接地系统(暴露的装置)。
由接地故障(电流达10Ka)和雷电(电流达100Ka)引起的干扰电压是非常高的。
试验等级4包括了这一类的要求(见下表)。
X类:
在产品技术要求中规定的特殊环境。
试验等级的选择(取决安装条件)
试验等级
交流电源供电和交流输入输出直接连接到电源网络
耦合方式
交流电源供电交流输入输出不直接连接到电源网络
直流电源供电和支流输入输出直接连接到那里
非对称工作的电路/线路4,6)
对称工作的电路/线路4,6)
屏蔽的输入输出和通信线
类别
线-线
线-地
5
NA
a
4.0b
1.0e
2.0e
2.0be
4.0be
1.0c
2.0c
2.0bc
4.0bc
4.0c
a)取决当地电力系统的等级;
b)通常带第一级保护进行测试;
c)如果电缆长度小于等于10m,试验等级可以小于1级;
d)对10以下的数据电缆不做实验;
e)如果规定的保护方向与EUT逆向,当保护措施实效时,试验等级应该与保护等级保持一致。
f)高速通信线可能包含在非对称,对称,屏蔽输入输出和/或通信线中。
浪涌(信号发生器)与安装类别的关系如下:
1~4类:
1.2/50μs(80/20μs)
第5类:
对电源线端口和短距离信号电路/线路端口:
1~5类:
对对称通信线路:
10/700μs(5/320μs)
源阻抗应与各有关试验配置中标注的一样。
4.试验设备
规定了两种类型的组合波信号发生器,并根据受试端口的类型,有各自特殊的应用。
对于连接到对称通信线的端口,应使用10/700μs的组合波信号发生器。
对于其他情况,特别是连接到电源线和短距离信号互连线的端口,应使用1.2/50μs的组合波信号发生器。
4.11.2/50μs的组合波信号发生器
施加到EUT上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量。
对于交流或直流供电的产品,浪涌应施加到交流或直流电源线上,输出必须满足表6和表7的规定。
对于浪涌由信号发生器的输出端直接输出的情况,其输出波形应满足表2的规定。
当连接到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连接的情况下,波形的规定应该被满足。
信号发生器应产生的浪涌波形:
开路电压波前时间1.2μs;
开路电压半峰值时间50μs;
短路电流波前时间8μs;
短路电流半峰值时间20μs。
图1为1.2/50μs组合波信号发生器的电路原理图。
选择不同元件RS1、RS2、Rm、Lr和Cc的值,以使信号发生器产生1.2/50μs的电压浪涌(开路状态下)和8/20μs的电流浪涌(短路情况)。
U—高压源;
Rc—充电电阻;
Cc—储能电阻;
Rs—脉冲持续时间形成电阻;
Rm—阻抗匹配电阻;
Lr—上升时间形成电感
图1 组合波信号发生器的电路原理图(1.2/50μs—8/20μs)
为方便起见,定义浪涌信号发生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阻抗为2Ω。
信号发生器的特征与性能
极性:
正/负;
相位偏移:
随交流电源相角在0°
~360°
变化;
重复率:
每分钟至少一次;
开路输出电压峰值:
至少在0.5kV~4.0kV范围内能输出;
浪涌电压波形:
见图2和表2;
开路输出电压容差:
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;
短路输出电流容差:
等效输出阻抗:
2Ω±
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1.2/50μs—8/20μs
定义
根据GB/T16927.1
根据IEC60469-1
波前时间
μs
半峰值时间
上升时间
(10%~90%)
持续时间
(50%~50%)
开路电压
1.2±
30%
50±
20%
1±
短路电流
8±
20±
6.4±
16±
注:
在现行IEC出版物中,1.2/50μs和8/20μs波形通常按GB/T16927.1规定,如图2和图3所示。
其他的IEC推荐标准按IEC60469-1规定波形,如表2所示。
本标准两种规定都是有效的,但所指的是同一信号发生器。
表3 开路电压峰值和短路电流峰值的关系
开路电压峰值±
10%
短路电流峰值±
0.5kV
0.25kA
1.0kV
0.5kA
2.0kV
1.0kA
4.0kV
2.0kA
波前时间:
T1=1.67×
T=1.2μs±
30%
半峰值时间:
T2=50μs±
20%
耦合/去耦网络输出端的开路电压波形可能存在较大的下冲,基本上同图2所示的曲线。
图2 未连接CDN的信号发生器输出端的开路电压波形(1.2/50μs)(按GB/T16927.1的波形规定)
T1=1.25×
T=8μs±
T2=20μs±
30%的下冲规定只适用于信号发生器的输出端。
在耦合/去耦网络的输出端,没有下冲或过冲的限制。
图3 未连接CDN的信号发生器输出端的短路电流波形(8/20μs)(按GB/T16927.1的波形规定)
4.210/700μs的组合波信号发生器
开路电压波前时间10μs;
开路电压半峰值时间700μs。
图4为10/700μs组合波信号发生器的电路原理图。
选择不同的元件值,以使信号发生器产生10/700μs的浪涌。
Rc—充电电阻;
Cc—储能电容;
Cs—上升时间形成电容;
S1—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图(10/700µ
s-5/320µ
s)(根据ITUK系列标准)
见图5和表4;
见表5;
与电压峰值相关(见表4和表5);
40Ω±
10%(仅对信号发生器的输出端)。
等效输出阻抗通常包括内部电阻Rm1(15Ω)和Rm2(25Ω)。
电阻Rm2可以被旁路、并联或短路,当用于多路耦合时,也可被外部耦合电阻代替,见图14。
T=10μs±
T2=700μs±
图5 开路电压波形(10/700μs)(按GB/T16927.1的波形规定)
T=5μs±
T2=320μs±
在GB/T16927.1中,波形规定为5/320μs,而在IEC60469-1中规定为4/300μs。
另外,这个波形是在图4开关S1打开情况下测量的。
图6 短路电流波形(5/320μs)(按GB/T16927.1的波形规定)
表4 波形参数的定义10/700μs—5/320μs
根据ITU-TK系列和GB/T16927.1
10±
700±
6.5±
5±
320±
4±
300±
在现行IEC和ITU-T出版物中,10/700μs波形通常按GB/T16927.1规定,如图5和图6所示。
其他的IEC推荐标准按IEC60469-1规定波形,如表4所示。
表5 开路电压峰值和短路电流峰值的关系
12.5A
25A
50A
100A
在图4开关S1打开情况下测量短路电流峰值。
短路电流峰值和开路电压峰值的关系见表5。
在我们实验室中使用的组合波信号发生器的外形如下图:
4.3耦合/去耦网络
每个耦合/去耦网络(CDN)都包括去耦网络和耦合元件,示例见图7到图15。
组合波信号发生器
图7 交/直流线上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置实例;
线-地耦合(见7.2)
图9交流线(三相)上电容耦合的试验配置实例;
线L3-线L1耦合(见7.2)
图10交流线(三相)上电容耦合的试验配置实例;
线L3-地耦合(见7.2)
1)开关S1:
线-地,置于“0”;
线-线,置于“1”~“4”。
2)开关S2:
试验时置于“1”~“4”,但与S1不在相同的位置。
3)L=20mH,RL为L的电阻部分。
图11非屏蔽不对称的互连线配置实例;
线-线/线-地耦合(见7.3),用电容耦合
4)开关S1:
5)开关S2:
试验时置于“1”~“4”但与S1不在相同的位置。
6)L=20mH,RL为L的电阻部分。
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:
8)开关S2:
9)L=20mH,RL为L的电阻部分。
图13非屏蔽不对称的互连线配置实例;
线-线/线-地耦合(见7.3),用耦合电路耦合
使用XWG(1.2/50μs信号发生器)时Rm2的计算;
例如:
n=4Rm2=4x40Ω=160Ω,最大250Ω。
使用XWG(10/700μs信号发生器)时Rm2的计算;
内部阻抗Rm2(25Ω)由外部阻抗Rm2=nx25Ω代替(对于n个导体,n等于或大于2)例如:
n=4Rm2=4x25Ω=100Ω,Rm2不应超过250Ω。
L=20mH,图中所示的4个扼流线圈可能全部或仅仅两个有效。
RL的值取决于传输信号允许的衰减。
图14非屏蔽对称工作互连线(通信线)试验配置示列,线-地耦合(见7.4),用气体放电管耦合
耦合网络
注1L2是4匝的电流抑制线圈,防止给模拟电路供电时产生饱和。
并且,L2应该有较低的阻抗;
<
1Ω,并接到L2的阻抗也许降低整个阻抗。
注2RA和RB的阻抗应尽可能低,以防止形成共振或冲击。
注3RC和RD是80Ω的绝缘隔离电阻。
注4由于电感很容易饱和,对于10/700µ
s的波形建议不使用本耦合去耦网络。
图15使用1.2/50µ
s浪涌波的对称高速通信线的耦合去耦网络的配置实例
在交流或直流电源线上,去耦网络提供较高的阻抗以阻止浪涌波形,同时允许交流和直流电供给EUT。
这个阻抗允许电压波形施加到耦合/去耦网络的输出端,并防止浪涌电流返回到交流或直流电源。
采用适当大小的高压电容作为耦合元件,可以使全部持续时间的浪涌耦合到EUT。
用于交流或直流电源线的耦合/去耦网络,应使开路电压波形和短路电流波形满足表6和表7的容差要求。
表6 耦合/去耦网络EUT端口的电压波形规格
开路条件下的浪涌电压参数
耦合阻抗
18μF
9μF+10Ω
1.2μs±
额定电流<
25A
50μs+10μs/-10μs
50μs+10μs/-25μs
额定电流25A–60A
50μs+10μs/-15μs
50μs+10μs/-30μs
额定电流60A–100A
50μs+10μs/-20μs
50μs+10μs/-35μs
应在耦合/去耦网络电源输入端开路的情况下测量浪涌电压参数。
表7 耦合/去耦网络EUT端口的电流波形规格
短路条件下的浪涌电流参数
8μs±
2.5μs±
20μs±
25μs±
应在耦合/去耦网络电源输入端开路的情况下测量浪涌电流参数。
对于I/O线和通信线,去耦网络的串联阻抗会限制数据传输的有用带宽。
当使用耦合/去耦网络使试验无法进行时,应使用6.3.3条规定的程序。
当线路能够容忍容性负载的影响,可以使用电容作为耦合元件(6.3.2.1),或者用气体放电管(6.3.2.2和6.3.2.3)。
当耦合到互连线时,使用6.3.2规定的耦合装置,可能会造成波形失真。
每个耦合/去耦网络都应满足6.3.1到6.3.3的要求。
应根据下面的流程图选用耦合/去耦网络。
耦合/去耦网络
的选择方法
电源?
屏蔽?
对称?
耦合?
单相:
图7
三相:
图9
图8
图10
通过气体放电管和钳位电路:
图14
通过电容:
图15
或直接施加(不用CDN)
图11
通过气体放电管:
图12
通过钳位装置:
图13
两端接地:
图16
单端接地:
图17
多点接地:
图18
是
否
4.3.1用于交/直流电源线的耦合/去耦网络
电压和电流的波前时间和半峰值时间应分别在开路情况下和短路情况下,在耦合/去耦网络的EUT端口校验。
30%的下冲仅适用于发生器的输出端。
对于耦合/去耦网络的输出端,无下冲或过冲的限制。
信号发生器的输出或其耦合网络应与有足够带宽和电压量程的测量系统连接,以便监视开路电压波形
对于线-线耦合,浪涌应通过18μF电容耦合,如图7和图9所示。
对于线-地耦合,浪涌应通过9μF电容串联10Ω电容耦合,如图8和图10所示。
去耦电感的大小由设备制造商选择,使耦合/去耦网络EUT连接器处的电源电压下降低于额定值的10%,但不超过1.5mH。
对于额定电流>
25A的耦合/去耦网络,为了防止其造成过多的电压下降,去耦元件的值通常须减小。
在这种情况下,开路电压波形的半峰值时间也可能减小,见表6和表7。
对于额定输入电流大于100A的EUT,浪涌不通过耦合/去耦网络直接施加到未加电的EUT上,是唯一可行的试验方法。
本标准第9条的性能判据只适用于EUT通电的情况,如果EUT在不通电的情况下进行试验,应在试验结束后开机,用第9条的性能判据d进行判定。
如果EUT(如独立的控制单元)由于电源电流要求大于100A而不可能对整个系统进行试验,那么局部的试验也是可以接受的。
当EUT没有连接时,在去耦网络电源输入端上的残余浪涌电压不应超过所施加试验电压的15%或耦合/去耦网络额定电压峰值的两倍,两者中取较大者。
当EUT没有连接且耦合/去耦网络输入端开路时,在未施加浪涌线路上的残余浪涌电压不应超过最大可施加电压的15%。
上述单相(相线、中线、保护接地)系统的特性对三相系统(三根相线、中线和保护接地)同样有效。
4.3.2用于互连线的耦合/去耦网络
耦合方法应根据电路的功能以及运行状态来进行选择。
产品技术要求中应该对此作出规定。
利用电容耦合所进行的测试可能不会产生和放电管耦合相同的结论。
如果要优先选用一种特殊的耦合方式,则应该在产品标准中作出规定。
在任何情况下,所采用的耦合方式都应该在测试报告中注明。
如果信号线对称,则电流补偿电感器就能够在去耦网络中应用。
4.3.2.1采用电容器的耦合/去耦网络
在能够维持线路正确运行的情况下,对于非屏蔽不对称的I/O电路,推荐用电容耦合方式。
如图11所示为一个耦合网络的例子。
耦合/去耦网络的推荐参数为:
耦合元件R=40Ω,C=0.5µ
F;
去耦电感L=20mH。
4.3.2.2采用钳位装置的耦合/去耦网络
本方法可以用在因功能问题而不能使用电容耦合的场合。
该功能问题是由电容接至EUT而引起的(见图11)。
一些钳位装置有一个比较低的寄生电容并且允许与许多型号的I/O连线相连接。
当如图11所示的电容与一套钳位装置耦合时,该电容可以用如图13所示的一套单独的钳位装置或电路来代替。
该装置的钳位电压应该选择的尽可能小,但是要高于被测线路的最大工作电压。
耦合电阻R=40Ω再加上所选钳位装置的阻抗;
去耦电感L=20mH.
钳位装置的EUT输出端的脉冲波形由脉冲幅度和钳位装置本身的特性决定;
因此,不可能规定波形的量值和容差。
4.3.2.3采用雪崩装置的耦合/去耦网络
硅雪崩装置或气体放电管都有一个较低的寄生电容并且允许与更多型号的I/O连线相连接。
然而,典型的气体放电管有一个较高的点火电压,它将严
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 浪涌 冲击 抗扰度 试验 介绍 姜宁浩