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电快速瞬变脉冲群试验不合格的原因及解决措施

1.不合格的原因

对于检测设备的抗干扰程度,电快速瞬变脉冲群试验具有典型的意义。由于电快速脉冲试验波形的上升边缘非常陡峭,因此它包含了非常丰富的高频谐波组件,可以在较宽的频率范围内检测电路的抗干扰程度。此外,由于测试脉冲是一个持续一段时间的脉冲串,它对电路的干扰具有累积效应。为了抵抗瞬态干扰,大多数电路在输入端安装了积分电路对单个脉冲有很好的抑制作用,但不能有效地抑制一串脉冲。

图中显示了电快速脉冲对设备影响的三个原因。


国产电磁兼容仪器设备


(1)在电源线传输过程中,干扰能量辐射到空间。这些能量感应到相邻的信号电缆,并干扰信号电缆连接的电路(如果发生这种情况,通常会直接将测试脉冲注入信号电缆,导致测试失败)。

(2)通过电源线直接传输到设备的电源,导致电路电源线上的噪声电压过大。从图中显示的干扰注入方法可以看出,当消防线或零线单独注入干扰时,消防线和零线之间存在差分模式干扰,这种差分模式电压将出现在电源的直流输出端;当同时向消防线和零线注入干扰时,只有共模式电压。由于大部分电源的输入是平衡的(无论是变压器输入还是整流桥输入),因此实际的共模式干扰很少转化为差分模式电压,对电源输出影响不大。

(3)在电缆(包括信号电缆和电源电缆)上传播时,干扰脉冲信号产生的二次辐射能量感应进入电路,干扰电路。


2.整改措施

1)电源线的措施

(1)金属底盘。解决电源线干扰问题的主要方法是在电源线入口处安装电源线滤波器,以防止干扰进入设备。根据图中显示的干扰注入方法,注入电源线的电压为共模电压,滤波器必须抑制该共模电压,使试验设备顺利通过试验。目前,市场上许多成品电源滤波器主要是为电动快速脉冲试验而设计的,设计人员可根据产品特点直接选择。以下是使用过滤器抑制电源线上的电动快速脉冲方法。


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(2)设备的底盘是非金属的。如果设备使用非金属底盘,则必须在底盘底部添加一个金属板,以便滤波器中的共模式滤波器电容接地。如图所示,共模干扰电流路径通过金属板与接地层之间的分布电容形成路径。如果设备的尺寸较小,则金属板的尺寸也较小。此时,金属板与接地层之间的电容较小,不能发挥良好的旁路作用。因此,电感的特性对于设备顺利通过测试非常重要,需要采取各种措施来提高电感的高频特性,必要时可以使用多个电感串联。


2)信号线的措施

(1)信号电缆屏蔽。从电快速瞬变脉冲群试验方法可以看出,干扰脉冲耦合到信号电缆的方式是电容耦合。消除电容耦合的方法是屏蔽电缆并接地。因此,电缆屏蔽的条件是电缆屏蔽层可以与测试中的参考接地层可靠连接。如果设备外壳为金属和接地设备,则容易满足此条件;当设备外壳为金属,但不接地时,屏蔽电缆只能抑制电动快速脉冲中的高频成分,通过金属外壳与地面之间的分布电容接地;如果底盘为非金属底盘,则电缆屏蔽方法无效。


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(2)设备的信号电缆采用双绞线,在设备的信号线接口处(即靠近设备的一端)加入铁氧体磁环,信号线绕磁环2~3圈对于抗扰能力不太弱的设备,这一措施的效果还是不错的。

(3)在信号电缆上安装一个共模扼流圈。共模扼流圈实际上是一种低通滤波器。根据低通滤波器对脉冲干扰的抑制作用,只有当电感足够大时才能有效。然而,当扼流圈的电感较大(通常有更多的匝数)时,分布式电容也较大,扼流圈的高频抑制作用降低。电快脉冲波形包含大量高频成分。因此,在实际使用中,应注意调整扼流圈的匝数。如有必要,考虑到高频和低频的要求,应使用两个不同匝数的扼流圈连接。

(4)局部屏蔽敏感电路。当设备的底盘是非金属底盘,或电缆屏蔽和滤波措施不容易实现时,干扰将直接耦合到电路中。此时,只能局部屏蔽敏感电路,屏蔽体应为完整的六面体。

(5)在信号电缆上安装共模滤波器电容。这种滤波方法比扼流圈效果更好,但需要一个金属底盘作为滤波电容器。此外,该方法在一定程度上会衰减差模信号,在使用时需要注意。


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