电子产品通过电快速瞬变脉冲试验的对策

1.抑制EFT干扰的一般对策：

从上一节分析可以看出，EFT干扰具有以下特点：

A)EFT干扰共模入侵敏感设备；

b)EFT干扰通过辐射和传导影响被测设备的电路；

c)EFT干扰由一组组密集的单极性脉冲组成，对敏感设备电路结点的影响具有连续累积性；

d)EFT干扰侵入敏感设备的频率覆盖中高频段，电源端口的频谱分量丰富于信号端口的低频分量；

E)EFT干扰是典型的高压快速脉冲干扰；F)EFT干扰主要通过三种路径影响敏感设备电路：直接通过干扰线进入敏感设备电路；通过干扰线辐射到相邻干扰线，然后通过干扰线辐射直接进入敏感设备电路。

针对这些特点，我们采取的对策包括：

a)直接传导干扰应以共模抑制为主；

b)为了抑制传导和辐射的干扰，除了滤波端口线外，还需要屏蔽敏感电路；

c)为了有效抑制这种密集的单极性脉冲，简单地使用反射电容器。

电感滤波器很快就会饱和。考虑到RC吸收滤波器可能不适用于电源和信号传输，更好的方法是利用高频铁氧体阻挡高频干扰，直接吸收高频干扰并转化为热能，吸收此类干扰；

d)选择传输线滤波电路应覆盖EFT干扰的频谱范围；

E)对于EFT共模的高压快速脉冲干扰，如果在干扰通道中使用脉冲吸收器吸收大部分脉冲电压和能量，然后与吸收共模滤波器结合，可以用一半的努力得到两倍的结果；

f)为了更好地防止EFT干扰侵入敏感设备的三条路径，除了脉冲吸收和滤波干扰直接传输通道、屏蔽空间辐射等措施外，为了防止EFT干扰通过空间辐射到非EFT干扰直接侵入的端口线，然后从这些端口线侵入敏感设备，这些端口线应与其他端口线分开，并采取适当的共模干扰抑制措施。

2.EFT干扰传输环路：

如图显示了EFT干扰传输环路，EFT是一种共模干扰，它必须通过地球回路完成整个干扰环路，EFT干扰源通过传导或空间辐射进入敏感设备电源线或控制信号线，通过传导或辐射进入敏感设备内部PCB电路。如果EUT是金属外壳，PCB上的EFT干扰通过PCB与金属外壳之间的杂散电容C1或通过接地端子直接传输到金属外壳，然后通过金属外壳与地球之间的杂散电容C2传输到地球，从地球返回EFT干扰源。如果EUT是一个非金属外壳，PCB上的EFT干扰通过PCB与地球之间的小杂散电容C3传输到地球，从地球返回EFT干扰源，完成整个干扰环路。

3.电源线试验措施：

解决电源线EFT干扰问题的主要方法是在被测设备电源线入口处安装瞬态脉冲吸收器和吸收共模电源线滤波器，防止EFT干扰进入被测设备。以下是根据被测样品外壳的性质进行讨论的两种情况：

4.被测设备的底盘是金属的：

当被测设备底盘为金属材料时，如图8所示，金属底盘与地球之间有较大的杂散电容C2，可为EFT共模电流提供相对固定的通路。如果被测样品通过电源插座与地球连接有保护接地线，由于设备与地球之间的接地线在正常工作中具有较大的电感，因此电源线中的保护接地线也应作为被测线之一，通过网络耦合EFT干扰，通过脱耦网络与电源插座保护端隔离，对EFT高频干扰成分具有较大的阻抗性。因此，仅通过改善电源线中的保护接地方法对提高被测样品电源端EFT的抗干扰作用并不明显。处理方法是在金属底盘电源入口处安装一个由共模电感和共模电容组成的电源滤波器。滤波器的金属外壳直接与金属底盘连接成一个整体，滤波器通过底盘输入输出电源线进行隔离。共模滤波电容器可将EFT干扰导入底盘，然后通过其杂散电容C2导入地球，通过地球回到干扰源。由于电源线滤波器中共模滤波电容受漏电流限制，容量小，EFT干扰中的低频成分主要依靠共模电感抑制。因此，共模电感的选择至关重要，应选择铁氧吸收共模扼流圈。选择滤波器时，应注意滤波器的抑制干扰带宽应覆盖EFT干扰带宽。

由于EFT干扰是高压瞬态脉冲干扰，当EFT测试水平较高时，其高压脉冲产生的大电流容易饱和共模电感，其密集的单极性脉冲也容易饱和共模电容。此时，输入电源应首先通过地面（实际上是金属外壳）脉冲吸收器，通过脉冲吸收器吸收大部分脉冲电压和能量，然后通过共模电感和共模电容组成滤波器，可以更好地抑制EFT干扰。当被测设备的电源端口需要通过浪涌测试时，为了满足两个项目的测试需要，脉冲吸收器可以选择氧化锌压敏电阻（220V交流电源供电产品，压敏电阻选择470V系列），对瞬态脉冲有纳秒响应时间；当被测设备的电源端口只需要抑制EFT脉冲时，硅瞬态电压吸收二极管（TVS）是最佳选择（220V交流电源供电产品，可选择350V系列），对瞬态脉冲的响应时间小于1纳秒。脉冲吸收器是两端的装置，一端连接到每个输入电源线，另一端连接到金属外壳的电源输入，使脉冲吸收器吸收的能量通过其杂散电容C2进入地球，通过地球返回干扰源。

通过上述方式，EFT干扰通过金属外壳直接耦合到地面，避免EFT干扰通过电源端口进入内部电路，影响设备，金属外壳也有效保护内部电路，隔离外部电源线上EFT干扰的空间辐射。

5.被测设备底盘为非金属：

当被测设备底盘为非金属材料时，如图所示，耦合设备的EFT干扰只能通过内部电路与地球之间较小的杂散电容C3耦合到地球上，被测样品电路对地面会有较大的EFT干扰电压，从而影响其正常工作。此时，必须在底盘底部增加金属板，有效增加设备对地球的杂散电容。如图9所示，设备内部安装了脉冲吸收器、电源滤波器、电源模块和PCB板。电源模块和电源滤波器的金属外壳与金属平板紧密相连，金属平板作为被测设备的公共参考平面。此时，金属平板的作用等同于金属外壳，EFT干扰电流通过金属平板与地球之间的杂散电容形成通路，返回干扰源。

如果设备尺寸较小，金属板尺寸也较小，金属板与地球之间的杂散电容量较小，不能发挥更好的干扰旁路作用。在这种情况下，脉冲吸收器和滤波器中的共模电容有限，主要依靠滤波器中的共模电感。此时，需要采取各种措施来提高电感滤波器的特性，必要时可以使用多个电感系列来扩大共模电感的抑制频率范围，以确保滤波器的效果。此类被测设备还应注意，由于没有金属外壳屏蔽，滤波器前电源线上的EFT干扰通过空间辐射进入被测设备内部电路，形成干扰。

此时，脉冲吸收器和电源滤波器应放置在设备外壳附近，电源线进入设备外壳后立即与脉冲吸收器和电源滤波器连接。防止机箱内多余的EFT干扰电源线和内部电路通过空间耦合传递EFT干扰。

6.信号线试验应采取的措施：

在测试信号和控制线的EFT抗扰性时，EFT脉冲采用容性耦合夹共模注入。与电源端的耦合网络注入方式相比，EFT脉冲注入的频谱范围较窄；注入能量也较低。信号和控制线注入是针对整个电缆，不再分别注入电缆内的传输线或局部组合注入。以下是信号控制线注入在几种不同情况下的对策。

7.被测设备的底盘是金属的：

由于EFT抗扰测试干扰脉冲采用容性耦合夹注入信号控制电缆。消除这种干扰耦合的最佳方法是屏蔽被测电缆。如果被测样品的外壳为金属外壳并接地，被测电缆通过金属外壳将屏蔽层与金属外壳360度连接，通过容性耦合夹进入被测电缆屏蔽层的EFT干扰通过连接导入金属外壳。此时，EFT干扰的中高频分量通过外壳与地球之间的杂散电容耦合到地球，EFT干扰的低频分量通过外壳的接地线导入地球，并从地球返回干扰源。对于没有保护接地线的被测设备，EFT干扰的低频成分可能会干扰被测设备的电路。此时，补充接地线可以有效地克服这种干扰。

在测试信号控制端口时，被测设备的电源端口直接与电源连接。连接金属外壳的保护接地线不再像电源端口测试那样通过耦合/去耦网络直接与插座的保护接地线连接，可以有效吸收EFT干扰的低频成分。它的作用非常明显。

如果屏蔽层中有EFT干扰电流流通，则部分高频干扰将耦合到屏蔽电缆的内部信号线上。

此时，通过金属外壳的信号控制线应安装在外壳接口处由合适的共模扼流圈组成的信号线滤波器（共模扼流圈可由高频磁环上的所有信号线组成）和外壳的共模电容组成的信号线滤波器。

如果共模电容对信号传输有影响，可以通过降低或取消共模电容，提高共模扼流圈的吸收能力来实现。共模扼流圈实际上是一种低通滤波器，只有当电感足够大时，才能对EFT干扰的低频成分产生影响。但当扼流圈电感较大（通常匝数较多）时，杂散电容也较大，降低了扼流圈的高频抑制效果。因此，在实际使用中，需要注意调整扼流圈的匝数，必要时连接两个不同匝数的扼流圈，考虑到高频和低频的要求。

如果被测信号控制电缆不能或不方便更换为屏蔽电缆，EFT干扰直接进入电缆内的每根传输线。此时，可采用类似的电源线处理方法，在信号控制电缆进入金属外壳入口处安装瞬态脉冲吸收器和信号线共模滤波器。瞬态脉冲吸收器的选择原则与电源线处理方法相同，其耐压选择应与端口的工作电压相适应。信号线共模滤波器抑制的频率范围应能覆盖电缆上注入的EFT干扰频率范围。如果瞬态脉冲吸收器的结电容和共模滤波器的共模电容对信号传输有影响，可以选择结电容较小的瞬态脉冲吸收器，降低或取消共模电容，提高共模扼流圈的吸收能力。如果结电容较小的瞬态脉冲吸收器仍然影响电缆中的高速信号传输，则只能删除瞬态脉冲吸收器，并将普通电缆更换为屏蔽电缆。

8.被测设备底盘为非金属：

当被测设备底盘为非金属材料时，可在底盘底部增加金属平板，如图8所示，有效增加设备对地球的杂散电容，使被测设备的保护接地线与金属平板连接。

此时，如果信号控制电缆被屏蔽，EFT干扰也可以得到更好的抑制。屏蔽电缆进入设备后，屏蔽层通过直接固定与金属平板电脑连接，穿过金属屏蔽层的信号线与滤波器连接，滤波器直接安装在金属平板电脑上。

如果被测信号控制电缆不能或不方便更换为屏蔽电缆，则在信号控制电缆进入设备外壳的入口处安装瞬态脉冲吸收器和信号线共模滤波器。同时，如果瞬态脉冲吸收器的结电容和共模滤波器中的共模电容对信号传输有影响。

应注意，由于没有金属外壳屏蔽，滤波器前信号控制线上EFT干扰的空间辐射将进入被测设备的内部电路，从而干扰电路。因此，滤波器和脉冲吸收器应尽可能靠近接口。

当远离空间的方法仍然不能防止信号控制电缆上的空间辐射干扰时，干扰将直接耦合到电路中。此时，敏感电路只能局部屏蔽。屏蔽体应为完整的六面体。

9.其他端口的防护措施：

在EFT抗扰测试中，并非所有外部信号控制端口都需要EFT抗扰测试，这些端口通常连接电缆相对较短。标准认为，在实际使用过程中不易直接与大型EFT干扰耦合，因此对这些端口的EFT抗扰性没有测试要求。如果我们根据上述设计要求对需要进行EFT测试的电源、信号和控制端口采取相应的抑制措施，在EFT测试过程中，被测电源线和信号控制线上的EFT干扰将辐射到空间，并被底盘外的其他端口电缆接收，并与被测设备耦合形成干扰。因此，应对这些端口采取必要的抑制措施。由于感应到这些端口的EFT干扰频率相对较高。范围相对较小的共模干扰，只有在这些端口线进入被测设备入口，才能发挥更好的抑制效果，应注意共模抑制滤波器的抑制频率范围与端口感应到的EFT干扰频谱相适应，滤波器外壳应与金属外壳或金属平板连接良好。如果端口传输的信号为敏感信号，建议使用屏蔽绞线，屏蔽层与金属外壳或金属平板连接良好。