技术文章

讲述几种抗扰度试验的目的和方法

 

 

讲述几种抗扰度试验的目的和方法

摘要:详细地介绍了几种抗扰度试验的目的、方法、严酷度等级及要求。

关键词:标准抗扰度试验

我国电磁兼容认证工作已经起动,diyi批实施电磁兼容的产品类别及所含内容也已基本确定,它们是声音和电视广播接收机及有关设备,信息技术设备,家用和类似用途电动、电热器具,电动工具及类似电器、电源、照明电器、车辆机动船和火花点火发动机的驱动装置、金融及贸易结算电子设备、安防电子产品、声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件,低压电器。尽管产品不同,引用的产品族测试标准也不同,但其中抗扰度的试验内容基本相同,它们是静电放电、射频辐射电磁场、脉冲群、浪涌、射频场引起的传导干扰和电压跌落等6项。为了帮助读者对这些标准的理解,作者试图从试验目的、仪器特性要求、基本配置情况、标准试验方法和对标准的评述等方面入手,用比较简洁的文字介绍这些试验,以加深对标准的理解。

1IEC61000-4-2(GB/T17626.2)静电放电抗干扰试验

1.1静电放电的起因

静电放电的起因有多种,IEC61000-4-2(GB/T17626.2)主要描述在低湿度情况下,通过摩擦等因素,使人体积累了静电。当带有静电的人与设备接触时,就可能产生静电放电。

1.2试验目的

试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟:

(1)操作人员或物体在接触设备时的放电。

(2)人或物体对邻近物体的放电。

静电放电可能产生的如下后果:

(1)直接通过能量交换引起半导体器件的损坏。

(2)放电所引起的电场与磁场变化,造成设备的误动作。

1.3静电放电的模拟

1和图2分别给出了静电放电发生器的基本线路和放电电流的波形。

1静电放电发生器

2静电放电的电流波形

1中高压真空继电器是目前weiyi的能够产生重复与高速的放电波形的器件(放电开关)。图2是标准放电电流波形,图中Im表示电流峰值,上升时间tr=(0.71)ns。放电线路中的储能电容CS代表人体电容,现公认150pF比较合适。放电电阻Rd330Ω,用以代表手握钥匙或其他金属工具的人体电阻。现已证明,用这种放电状态来体现人体放电的模型是足够严酷的。

3信号发生器的输出电压波形

(a)未调制的射频信号UPP=2.8VUrms=1.0V

(b)调制的射频信号UPP=5.18VUrms=1.12V

1.4放电方式

直接放电(直接对设备的放电):接触放电为shouxuan形式;只有在不能用接触放电的地方(如表面涂有绝缘层,计算机键盘缝隙等情况)才改用气隙放电。

1.5试验方法

有型式试验(在实验室进行)及安装现场试验两种,标准规定以前者为主。

试验中一般以1/秒的速率进行放电,以便让设备对试验未来得及响应。另外正式试验前要用20/秒的放电速率,对被试设备表面很快扫视一遍,目的是找出设备对静电放电敏感的部位。

试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。

1.6试验的严酷度等级

该试验的严酷度等级见表1

1严酷度等级

等级

接触放电(kV)

气隙放电(kV)

1234

2468

24815

等级的选择取决于环境等因素,但对具体的产品来说,往往已在相应的产品或产品族标准中加以规定。

1.7对试验的评述

标准中接触放电之所以可以用比较低的试验电压来进行试验,是因为接触放电有着极其陡峭的上升时间,其谐波成分更丰富,对设备的考核也更严格。

2IEC61000-4-3(GB/T17626.3)射频辐射电磁场的抗扰度试验该文章讲述了造成射频辐射的起因.

 

2.1造成射频辐射的起因

射频辐射电磁场对设备的干扰往往是由设备操作、维修和anquan检查人员在使用移动电话时所产生的,其他如无线电台、电视发射台、移动无线电发射机和各种工业电磁辐射源(以上属有意发射),以及电焊机、晶闸管整流器、荧光灯工作时产生的寄生辐射(以上属无意发射),也都会产生射频辐射干扰。

2.2试验目的

建立一个共同的标准来评价电气和电子设备的抗射频辐射电磁场干扰的能力。

2.3试验的严酷度等级

该试验的严酷度等级见表2

2严酷度等级

等级

试验场强/V·m-1

123X

1310待定

其中:1级为低辐射环境,如离电台、电视台1km以上,附近只有小功率移动电话在使用。2级为中等辐射环境,如在不近于1m处使用小功率移动电话,为典型的商业环境。3级为较严酷的辐射环境,如在1m左右的地方使用移动电话,或附近有大功率发射机在工作,为典型的工业环境。

移动电话工作时所产生场强的经验公式:式中:P为移动电话的功率,W;d为移动电话至设备的距离,m

上述公式反映了在离设备很近的地方使用功率较大的移动电话,会给设备造成很强的射频辐射电磁场的干扰。

2.4模拟试验

随着技术的发展,电磁环境也随着恶化,测试频率已由早期的(27500)MHz,扩展到(801000)MHz。其中高频段的扩展是与移动电话的普遍使用有关,它的工作频率现已扩展到900MHz(甚至更高);80MHz的选择则与对测试场地的要求、对射频功率放大器的功率要求和对天线的选用要求有关。至于80MHz以下部分,将由IEC61000-4-6标准加以补充。

试验时要用1kHz正弦波进行幅度调制,调制深度为80%,参见图3(在早期的试验标准中不需要调制)。将来有可能再增加一项键控调频(欧共体标准已采用),调制频率为200Hz,占空比为11

2.5基本试验仪器

(1)信号发生器(主要指标是带宽、有调幅功能、能自动或手动扫描、扫描点上的留驻时间可设定、信号的幅度能自动控制等)

(2)功率放大器(要求在3m法或10m法的情况下,达到标准规定的场强。对于小产品,也可以采用1m法进行试验,但当1m法和3m法的试验结果有争执时,3m法为准)

(3)天线(在不同的频段下使用双锥和对数周期天线。国外已有在全频段内使用的复合天线)

(4)场强测试探头。

(5)场强测试与记录设备。

当在基本仪器的基础上再增加一些诸如功率计、计算机(包括专用的控制软件)、场强探头的自动行走机构等,可构成一个完整的自动测试系统。

2.6试验的场地

zui好采用电波暗室(主要考虑场地均匀性问题。如果在这个电波暗室中还要考虑产品本身在工作中产生的电磁波干扰测试时,则这个电波暗室还涉及到与开阔场的比对问题)

为了保证试验结果的可比性和重复性,要对试验场地的均匀性进行校验。

2.7试验方法

试验在电波暗室中进行,试验时人员不能进入,用工业电视监视试品的工作情况(或从试品引出可以说明试品工作状态的信号至测定室,由专门仪器予以判定)。暗室内有天线(包括天线的升降塔)、转台、试品及工业电视摄象机。

工作人员、测定试品性能的仪器、信号发生器、功率计和计算机等设备在测定室里。高频功率放大器则放在功放室里。

试验中,对试品的布线非常讲究,应记录在案,以便必要时重现试验结果。

2.8场强、试验距离与功率放大器之间的关系(仅供参考)

场强、试验距离与功率放大器的关系见表3

3场强、试验距离与功率放大器关系

功率放大器

场强与试验距离

25W

1m法可产生3V/m的场强,当频率高于200MHz,1m法可产生10V/m的场强

100W

3m法可产生80%调制深度的3V/m场强用1m法时可产生10V/m的场强

200500W

3m法可在1.5m×1.5m虚拟平面上产生10V/m场强,当距离缩减时,可产生30V/m的场强

3IEC61000-4-4(GB/T17626.4)电快速瞬变脉冲群的抗扰度试验该文章讲述了电快速瞬变脉冲群的起因及后果.

 

3.1电快速瞬变脉冲群的起因及后果

电路中,机械开关对电感性负载的切换,通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。这类干扰的特点是:脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。实践中,因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少,但使设备产生误动作的情况经常可见,除非有合适的对策,否则较难通过。

3.2试验目的

进行电快速瞬变脉冲群试验的目的是要对电气和电子设备建立一个评价抗击电快速瞬变脉冲群的共同依据。

4快速瞬变脉冲群发生器

:U—高压电源RS—波形形成电阻RC—充电电阻

Rm—阻抗匹配电阻CC—贮能电容Cd—隔直电容