電快速瞬變脈沖群 EFT
01. 基本概念
EMC包含EMI(干擾)和 EMS(抗干擾)兩部分,前者是指對(duì)電子產(chǎn)品在電磁場(chǎng)方面干擾大小后者是指產(chǎn)品抵抗干擾的能力,說(shuō)通俗點(diǎn)就是一個(gè)是干擾別人,一個(gè)是抵抗別人干擾,而EFT(Electrical Fast Transient)的意思是“電快速瞬變脈沖群”,屬于EMS的一種。
EFT很多都是外包,所以這邊再具體介紹下:EFT試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證電子設(shè)備機(jī)械開(kāi)關(guān)對(duì)電感性負(fù)載切換,繼電器觸點(diǎn)彈跳,高壓開(kāi)關(guān)切換等引起的瞬時(shí)擾動(dòng)的抗干擾能力。這種耦合到電源線路,控制線路,信號(hào)線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗(yàn),說(shuō)白了就是考驗(yàn)各種線材及斷口(信號(hào),控制和電源)的抗脈沖干擾能力。
也稱(chēng)EFT/B(Electrical Fast Transient/burst)
02. 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
針對(duì)ESD測(cè)試,最常用的標(biāo)準(zhǔn)目前最新的是IEC61000-4-4 :2008及國(guó)標(biāo)GB17626-4,兩者只有語(yǔ)言的差異,內(nèi)容是一致的。
03. 信號(hào)發(fā)生原理
EFT特點(diǎn)是上升時(shí)間很快,但持續(xù)時(shí)間很短,重復(fù)頻率高,一般不會(huì)引起產(chǎn)品的損壞,但會(huì)影響產(chǎn)品的工作狀態(tài),干擾原理就是向線路中的電容連續(xù)充電積累,然后引起電路及產(chǎn)品的誤動(dòng)作。
經(jīng)由挑選的電路元件,是發(fā)生器在開(kāi)路和接50Ω負(fù)載的條件下產(chǎn)生一個(gè)快速瞬變,有效輸出的阻抗定義為50Ω,信號(hào)發(fā)生器主要元件電路簡(jiǎn)圖如下:
其中:
U:高壓直流電流
Rc:充電電容
Cc:儲(chǔ)能電容,決定了單個(gè)脈沖的能量
Rs:內(nèi)部的放電電阻,和Cc配合決定了脈沖波的波形,特別是脈沖的持續(xù)時(shí)間
Rm:阻抗匹配電阻,決定了脈沖群發(fā)生器的輸出阻抗,法規(guī)上定義為50Ω
Cd:隔直電容,隔離了脈沖群發(fā)生器輸出波形中的直流成分,免除了負(fù)載對(duì)脈沖群發(fā)生器工作的影響
Swith:高壓開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)特性與分布電感和電容對(duì)上升時(shí)間有一定影響
04. 架設(shè)注意點(diǎn)
首先嚴(yán)格按照下圖法規(guī)要求進(jìn)行環(huán)境搭建。
A為電源線耦合位置,B為信號(hào)線耦合位置
落地式和設(shè)計(jì)安裝于其他配置中的受試設(shè)備,除非有特殊要求,都要放在接地參考平面上,并用厚度為0.1±0.05m的絕緣支座(包括不導(dǎo)電的滾輪在內(nèi))與之隔開(kāi)。
臺(tái)式設(shè)備和通常安裝于天花板或者墻壁的設(shè)備及嵌入式設(shè)備應(yīng)按受試設(shè)備放置在接地參考平面上方0.1±0.1m處試驗(yàn)。
大型臺(tái)式設(shè)備或多系統(tǒng)試驗(yàn)可按落地式進(jìn)行,應(yīng)維持與臺(tái)式設(shè)備試驗(yàn)布置相同的距離。
試驗(yàn)發(fā)生器和耦合/去偶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與參考接地平面搭接。
接地參考平面應(yīng)為一塊厚度不小于0.25mm的金屬板(銅或鋁),也可以使用其他金屬材料,但厚度至少0.65mm。
接地參考平面的最小尺寸為0.8*1m,其實(shí)際尺寸取決于受試設(shè)備的尺寸。
接地參考平面的各邊至少應(yīng)比受試設(shè)備超出0.1m。
因安全原因,接地參考平面要和保護(hù)接地相連接。
除了接地參考平面,受試設(shè)備和所有其他導(dǎo)電性結(jié)構(gòu),包括發(fā)生器,輔助設(shè)備和屏蔽室的墻壁之間的最小距離應(yīng)大于0.5m。
與受試設(shè)備相連接的所有電纜應(yīng)防止在接地參考平面上方0.1m的絕緣支撐上,不經(jīng)受電快速瞬變脈沖的電纜布線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離受試電纜,以便電纜剪的耦合最小化。
受試設(shè)備應(yīng)按照制造商的安全規(guī)范連接到接地系統(tǒng)上,不能有額外的接觸。
耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)連接到接地參考平面的接地電纜,以及所有的搭建所產(chǎn)生的連接阻抗,其電感成分要小。
對(duì)于不提供電纜的設(shè)備,要根據(jù)操作,安裝指導(dǎo)書(shū)或最快的情況進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)電纜的長(zhǎng)度由產(chǎn)品委員會(huì)決定。
圖為由2個(gè)受試產(chǎn)品組成的落地式系統(tǒng)的試驗(yàn)布置。
對(duì)于架高電纜產(chǎn)品,在使用耦合夾的時(shí)候,除了耦合夾和受試產(chǎn)品下方的接地參考平面外,耦合板和所有其他導(dǎo)電性表面之間的最小距離為0.5m。
除非有特別規(guī)定,否則對(duì)于臺(tái)式產(chǎn)品,任何耦合設(shè)備和受試設(shè)備的距離為0.5(0~01)m。對(duì)于落地式的產(chǎn)品距離為1.0±0.1m,如果實(shí)驗(yàn)條件滿足不了,那就在報(bào)告中記錄。
如果受試產(chǎn)品和耦合裝置間的電纜可以拆卸,那就盡可能短,如果制造商提供的電纜長(zhǎng)度超了,就把多出的部分捆扎并放在參考地平面上的0.1m處。
不做試驗(yàn)且線纜長(zhǎng)度小于3m的受試產(chǎn)品應(yīng)放在絕緣支架上,受試設(shè)備部件間的距離為0.5m,多出來(lái)的捆扎起來(lái)。
05. 具體操作
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)包括:
對(duì)電源端口和接地端口的試驗(yàn):
試驗(yàn)電壓同時(shí)施加在接地參考平面和交流或直流供電電源的接線端子,及受試產(chǎn)品的保護(hù)接地或功能接地端子之間,電快速瞬變脈沖群發(fā)生器放在接地參考平面上并通過(guò)同軸電纜連接到耦合電容上。這個(gè)同軸電纜的屏蔽層不能接在電容引腳,從耦合電容到受試產(chǎn)品接線端的連接線長(zhǎng)度盡量短。耦合電容量為33±6.6nF:
對(duì)信號(hào)和控制端口的試驗(yàn):
將電容耦合到信號(hào)和控制端口,用容性耦合夾。電纜放在耦合夾的中間,如果因?yàn)槌叽纾季€等原因不能用耦合夾,就用金屬帶或者導(dǎo)電箔覆蓋被試的電路。
也可以用分立的100±20pF電容來(lái)代替耦合夾,金屬箔或者金屬帶的分布電容把電快速瞬變脈沖群耦合到線路的端子。
從試驗(yàn)發(fā)生器引出的同軸電纜要在耦合點(diǎn)附近接地,不能把試驗(yàn)電壓施加到同軸電纜或屏蔽線的接頭(帶電線)上。
06. 結(jié)果判定
和ESD一樣,結(jié)果判斷是制造商或者需求方確定的,或者這兩方共同協(xié)商確認(rèn),法規(guī)只定義了測(cè)試中出現(xiàn)的現(xiàn)象,而不是測(cè)試的結(jié)果判斷,這個(gè)一定要分清,所以實(shí)驗(yàn)室只提供測(cè)試結(jié)果,不提供結(jié)果判斷的。
法規(guī)建議如下分類(lèi):
A,測(cè)試中性能都正常
B,部分功能喪失或降低,但騷擾停止后能自行恢復(fù),不用人工干預(yù)
C,部分功能喪失或降低,但需要人為干預(yù)才能恢復(fù)
D,硬件設(shè)備或者軟件損壞,或數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低
如果沒(méi)有適合的,可以通過(guò)相應(yīng)的產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品委員會(huì)制定用于作為明確性能判斷的指南,或作為制造商和購(gòu)買(mǎi)方協(xié)定的性能判據(jù)框架
---->掃盲:
端口:待測(cè)設(shè)備和外部電磁環(huán)境的特殊接口
耦合:線路間相互作用,將能量從一個(gè)線路傳送到另一個(gè)線路
耦合網(wǎng)絡(luò):用于將能量從一個(gè)線路傳送到另一個(gè)線路
去耦網(wǎng)絡(luò):用于防止施加到受試設(shè)備上的電快速瞬變電壓影響其他不被實(shí)驗(yàn)的裝置,設(shè)備和系統(tǒng)的電路
耦合夾:在與受試線路沒(méi)有任何電連接的情況下,以共模形式將干擾信號(hào)耦合到受試線路的,具有規(guī)定尺寸和特性的一種裝置
接地(參考)平面:一塊導(dǎo)電平面,其電位用作公共參考電位
電磁兼容性:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力
(對(duì)騷擾)抗擾度:裝置,設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力
(性能)降低:裝置,設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏差,“降低”可以指短時(shí)故障或永久性故障。
上升時(shí)間:脈沖瞬時(shí)值首次達(dá)到10%峰值的瞬時(shí)與隨后達(dá)到90%峰值的瞬時(shí)之間的時(shí)間間隔
脈沖群:一串?dāng)?shù)量有限的清晰脈沖或一個(gè)持續(xù)時(shí)間有限的振蕩