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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干扰通过辐射传导影响被测设备电路

c)EFT干扰一组组密集的单极性脉冲组成,对敏感设备电路结点影响具有连续累积性;

d)EFT干扰侵入敏感设备频率覆盖中高频段电源端口频谱分量丰富信号端口低频分量

E)EFT干扰典型高压快速脉冲干扰;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)为了抑制传导辐射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信号传输更好方法利用高频铁氧体阻挡高频干扰直接吸收高频干扰转化热能吸收此类干扰

d)选择传输线滤波电路覆盖EFT干扰频谱范围

E)对于EFT共模高压快速脉冲干扰如果干扰通道使用脉冲吸收器吸收大部分脉冲电压能量然后吸收共模滤波器结合,可以用一半努力得到两倍结果

f)为了更好地防止EFT干扰侵入敏感设备三条路径除了脉冲吸收滤波干扰直接传输通道屏蔽空间辐射措施外,为了防止EFT干扰通过空间辐射到非EFT干扰直接侵入端口线,然后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EFT干扰传输环路,EFT一种共模干扰,它必须通过地球回路完成整个干扰环路,EFT干扰源通过传导空间辐射进入敏感设备电源线控制信号线通过传导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金属外壳之间杂散电容C1通过接地端子直接传输金属外壳然后通过金属外壳地球之间杂散电容C2传输地球,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地球之间的小杂散电容C3传输地球,从地球返回EFT干扰源,完成整个干扰环路

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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吸收共模电源线滤波器防止EFT干扰进入被测设备以下根据被测样品外壳性质进行讨论两种情况:


4.被测设备底盘金属的:

当被测设备底盘金属材料时,如图8所示金属底盘地球之间较大杂散电容C2可为EFT共模电流提供相对固定通路如果被测样品通过电源插座地球连接保护接地线由于设备地球之间接地线正常工作中具有较大电感因此电源线中的保护接地线也应作为测线之一通过网络耦合EFT干扰通过脱耦网络电源插座保护隔离,对EFT高频干扰成分具有较大阻抗性。因此,仅通过改善电源线中的保护接地方法提高被测样品电源EFT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共模电感共模电容组成电源滤波器滤波器金属外壳直接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滤波电容漏电流限制容量小,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,应注意滤波器抑制干扰带宽覆盖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有效保护内部电路隔离外部电源线EFT干扰空间辐射


5.被测设备底盘非金属:

当被测设备底盘非金属材料时,如图所示耦合设备EFT干扰只能通过内部电路地球之间较小的杂散电容C3耦合到地球上,被测样品电路地面会有较大EFT干扰电压从而影响正常工作此时必须底盘底部增加金属板有效增加设备地球杂散电容如图9所示设备内部安装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金属外壳金属平板紧密相连,金属平板作为被测设备公共参考平面此时金属平板作用等同于金属外壳EFT干扰电流通过金属平板地球之间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,金属板地球之间杂散电容量较小,不能发挥更好干扰旁路作用这种情况下,脉冲吸收器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提高电感滤波器特性必要时可以使用多个电感系列扩大共模电感抑制频率范围,以确保滤波器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

此时脉冲吸收器电源滤波器放置设备外壳附近电源线进入设备外壳立即脉冲吸收器电源滤波器连接防止机箱多余EFT干扰电源线内部电路通过空间耦合传递EFT干扰

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6.信号线试验采取措施:

测试信号控制线EFT抗扰性时,EFT脉冲采用容性耦合共模注入电源端的耦合网络注入方式相比EFT脉冲注入频谱范围较窄注入能量也较低。信号控制线注入针对整个电缆不再分别注入电缆内的传输线局部组合注入以下信号控制线注入几种不同情况下的对策。


7.被测设备底盘金属的:

由于EFT抗扰测试干扰脉冲采用容性耦合注入信号控制电缆消除这种干扰耦合最佳方法屏蔽被测电缆如果被测样品外壳金属外壳接地,被测电缆通过金属外壳屏蔽层与金属外壳360连接通过容性耦合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地球之间杂散电容耦合到地球EFT干扰低频分量通过外壳接地线导入地球,并从地球返回干扰源对于没有保护接地线被测设备EFT干扰低频成分可能干扰被测设备电路此时补充接地线可以有效克服这种干扰

测试信号控制端口时,被测设备电源端口直接电源连接连接金属外壳保护接地线不再电源端口测试那样通过耦合/去耦网络直接插座保护接地线连接,可以有效吸收EFT干扰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,则部分高频干扰耦合屏蔽电缆内部信号线上。

此时通过金属外壳信号控制线安装外壳接口处合适共模扼流圈组成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)和外壳共模电容组成信号线滤波器

如果共模电容信号传输有影响,可以通过降低取消共模电容提高共模扼流圈吸收能力实现共模扼流圈实际上一种低通滤波器只有电感足够大时,才能EFT干扰低频成分产生影响但当扼流圈电感较大(通常匝数较多)时,杂散电容较大降低扼流圈高频抑制效果因此,在实际使用中,需要注意调整扼流圈匝数必要连接两个不同匝数扼流圈考虑到高频低频要求

如果被测信号控制电缆不能或不方便更换屏蔽电缆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信号线共模滤波器瞬态脉冲吸收器选择原则电源线处理方法相同,其耐压选择应与端口工作电压相适应信号线共模滤波器抑制频率范围应能覆盖电缆注入EFT干扰频率范围如果瞬态脉冲吸收器结电容共模滤波器共模电容信号传输有影响,可以选择结电容较小的瞬态脉冲吸收器降低取消共模电容提高共模扼流圈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,并将普通电缆更换屏蔽电缆


8.被测设备底盘非金属:

当被测设备底盘非金属材料时,可在底盘底部增加金属平板如图8所示有效增加设备地球杂散电容,使被测设备保护接地线金属平板连接

此时如果信号控制电缆被屏蔽,EFT干扰也可以得到更好抑制屏蔽电缆进入设备后,屏蔽通过直接固定金属平板电脑连接穿过金属屏蔽层的信号线滤波器连接滤波器直接安装金属平板电脑上

如果被测信号控制电缆不能或不方便更换屏蔽电缆,则在信号控制电缆进入设备外壳入口处安装瞬态脉冲吸收器信号线共模滤波器同时如果瞬态脉冲吸收器结电容共模滤波器中的共模电容信号传输有影响。

注意由于没有金属外壳屏蔽滤波器信号控制线EFT干扰空间辐射进入被测设备内部电路从而干扰电路因此滤波器脉冲吸收器尽可能靠近接口

远离空间方法仍然不能防止信号控制电缆上的空间辐射干扰时,干扰直接耦合电路中。此时敏感电路只能局部屏蔽屏蔽应为完整六面体


9.其他端口的防护措施:

EFT抗扰测试中,并非所有外部信号控制端口需要EFT抗扰测试,这些端口通常连接电缆相对较短。标准认为,在实际使用过程不易直接大型EFT干扰耦合因此这些端口EFT抗扰性没有测试要求如果我们根据上述设计要求需要进行EFT测试电源信号控制端口采取相应抑制措施,在EFT测试过程中,被测电源线信号控制线上的EFT干扰辐射空间,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抑制措施由于感应这些端口EFT干扰频率相对较高。范围相对较小的共模干扰,只有这些端口线进入被测设备入口才能发挥更好抑制效果,应注意共模抑制滤波器抑制频率范围端口感应到的EFT干扰频谱相适应滤波器外壳应与金属外壳金属平板连接良好如果端口传输信号敏感信号建议使用屏蔽绞线屏蔽层与金属外壳金属平板连接良好




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