1、电快速脉冲群实验（IEC 61000-4-4 EFT/Burst Test)及其对策综述 一试验波形电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。此波形不是感性负载断开的实际波形（感性负载断开时产生的干扰幅度是递增的） ，而实验所采用的波形使实验等级更为严酷。 电快速脉冲群是由间隔为 300ms 的连续脉冲串构成，每一个脉冲串持续 15ms，由数个无极性的单个脉冲波形组成，单个脉冲的上升沿 5ns，持续时间 50ns，重复频率 5K。根据傅立叶变换，它的
2、频谱是从 5K-100M 的离散谱线，每根谱线的距离是脉冲的重复频率。二实验设备1. 电快速脉冲发生器其中储能电容的大小决定单个脉冲的能量；波形形成电阻和储能电容配合，决定了波形的形状；阻抗匹配电阻决定了脉冲发生器的输出阻抗（标准为 50 欧姆） ；隔直电容则隔离了脉冲发生器中的直流成分。 2.耦合/去耦网络 交/直流电源端口的耦合/ 去耦网络（CDN-Couple and Decouple networks） ，这个网络提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口的能力。这里所谓不对称干扰是指电源线与大地之间的干扰。可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应
3、的电源线（L1、L2、L3、N 及 PE）上，信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连，机壳则接到参考接地端子上。耦合/ 去耦网络的作用是将干扰信号耦合到 EUT 并阻止干扰信号干扰连接在同一电网中的不相干设备。一些电快速脉冲发生器已将耦合/去耦网络集成于一体。 3.电容耦合夹关于电容耦合夹的应用，在 GB/T17626.4 的第 6.3 节中指出，耦合夹能在受试设备各端口的端子、电缆屏蔽层或受试设备的任何其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上。受试线路的电缆放在耦合夹的上下两块耦合板之间，耦合夹本身应尽可能地合拢，以提供电缆和耦合夹之间的最大耦合电容。耦合夹的两端各
4、有一个高压同轴接头，用其最靠近受试设备的这一端与发生器通过同轴电缆连接。高压同轴接头的芯线与下层耦合板相连，同轴接头的外壳与耦合夹的底板相通，而耦合夹放在参考接地板上。 三.实验设置 下面是在实验室进行电快速脉冲群抗扰度试验时所必须的配置： 1.参考接地板用厚度为 0.25mm 以上的铜板或铝板（需提醒的是，普通铝板容易氧化，易造成试验仪器、受试设备的接地电缆与参考接地板之间塔接不良，宜慎用） ；若用其他金属板材，要求厚度大于 0.65mm。 参考接地板的尺寸取决于试验仪器和受试设备，以及试验仪器与受试设备之间所规定的接线距离（1m） 。参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。 参考接地
5、板应与实验室的保护地相连。 2.试验仪器（包括脉冲群发生器和耦合/ 去耦网络）放置在参考接地板上。试验仪器用尽可能粗短的接地电缆与参考接地板连接，并要求在搭接处所产生的阻抗尽可能小。3.受试设备用 0.10.01m 的绝缘支座隔开后放在参考接地板上（如果受试设备是台式设备，则应放置在离参考接地板高度为 0.80.08m 的木头桌子上） 。受试设备（或试验桌子）距参考接地板边缘的最小尺寸满足项 1（0.1m）的规定。受试设备应按照设备的安装规范进行布置和连接，以满足它的功能要求。另外，受试设备应按照制造商的安装规范，将接地电缆以尽量小的接地阻抗连接到参考接地板上（注意，不允许有额外的接地情况出现
6、） 。当受试设备只有两根电源进线（单相，一根 L，一根 N） ，而且不设专门接地线时，受试设备就不能在试验时单独再拉一根接地线。同样，受试设备如果通过三芯电源线进线（单相，一根 L，一根 N，及一根电气接地线） ，未设专门接地线时，则此受试设备也不允许另外再设接地线来接地，而且受试设备的这根电气接地线还必须经受抗扰度试验。 4.受试设备与试验仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在 1m，电源线的离地高度控制在 0.1m，如有可能，最好用一个木制支架来摆放电源线。当受试设备的电源线为不可拆卸，而且长度超过 1m 时，那么超长部分就应当挽成个直径为 0.4m 的扁平线圈，并行地放置在离参考接
7、地板上方 0.1m 处。受试设备与试验仪器之间的距离仍控制为 1m。标准还规定，上述电源线不应采用屏蔽线，但电源线的绝缘应当良好。 5.试验应在试验室中央进行，除了位于受试设备、试验仪器下方的参考接地板以外，它们与其他所有导电性结构（例如屏蔽室的墙壁和实验室里的其他有金属结构的试验仪器和设备）之间的最小距离为 0.5m。6.当使用耦合夹做被试系统的抗扰度试验时，耦合夹应放置在参考接地板上，耦合夹到参考接地板的边缘尺寸的最小距离为 0.1m。同样，除了位于耦合夹下方的参考接地板以外，耦合夹相对所有其他导电性结构之间的最小距离是 0.5m。如果试验是针对系统中一台设备（如 EUT1）的抗扰度性能测
8、试来说时，则耦合夹与 EUT1 的距离关系保持不变，而将耦合夹相对 EUT2 的距离增至 5m 以上（标准认为较长的导线足够使线路上的脉冲群信号损耗殆尽） 。耦合夹也可由 1 米长的铝箔包裹受试电缆代替，前提是它可以提供和耦合夹一样的等效电容（100pF） 。如果现场条件不允许放置 1m 长的铝箔也可以适当缩短长度，但仍要保证等效耦合电容。也可以将发生器的输出通过 100pF 的高压陶瓷电容直接加到受试电缆的芯线或是外皮。7在电源线上的试验通过耦合/去耦网络以共模方式进行，在每一根线（包括设备的电气接地线）对地（对参考接地板）施加试验电压。要求每一根线在一种试验电压极性下做三次，每次一分钟，中
9、间相隔一分钟。在一种极性做完后，换做另一个极性。一根线做完后，换做另一根线。当然也可以把脉冲同时注入两根线，甚至几根线。 四试验等级 试验等级所代表的典型工作环境如下：1 级，具有良好保护的环境。计算机机房可代表此类环境；2 级，受保护的环境。工厂和发电厂的控制室可代表此类环境；3 级，典型工业环境。发电厂和户外高压变电站的继电器房可代表此类环境；4 级，严酷的工业环境。为采取特别安装措施的电站或工作电压高达 50 万伏的开关设备可代表此类环境； X 级，由厂家和客户协商决定。电快速脉冲干扰成分：传导干扰和辐射干扰由于脉冲群的单个脉冲波形前沿 tr 达到 5ns，脉宽达到 50ns，这就注定了
10、脉冲群干扰具有极其丰富的谐波成分。幅度较大的谐波频率至少可以达到 1/tr，亦即可以达到 64MHz 左右，相应的信号波长为 5m。对于一根载有 60MHz 以上频率的电源线来说，如果长度有1m，由于导线长度已经可以和信号的波长可比，不能再以普通传输线来考虑，信号在线上的传输过程中，部分依然可以通过传输线进入受试设备（传导发射） ；部分要从线上逸出，成为辐射信号进入受试设备（辐射发射） 。因此，受试设备受到的干扰实际上是传导与辐射的结合。很明显，传导和辐射的比例将和电源线的长度有关，线路越短，传导成分越多，而辐射比例越小；反之，辐射比例就大。这正是同等条件下，为什么金属外壳的设备要比非金属外壳
11、设备更容易通过测试的道理，因为金属外壳的设备抗辐射干扰能力较强。并且辐射的强弱还和电源线与参考接地板之间的相对距离有关（它反映了受试设备与接地板之间的分布电容） ，EUT 离参考接地板越近，则分布电容就越大（容抗越小） ，干扰信号越不容易以辐射方式逸出；反之亦反。由此可见，试验用的电源线长短，电源线离参考接地板的高度，乃至电源线与受试设备的相对位置，都可成为影响试验结果的因素。因此，为了保证试验结果的可重复性和可比性，注意试验配置的一致性就变得十分重要。信号线和电源线在一起的直流设备的测试)对于像带有 USB 数据线并通过 USB 线供电的一类信号线和电源线在一起的设备，如移动硬盘、网络摄像头
12、等，我们要采用电容耦合夹的干扰注入方式。因为如果我们选用耦合/去耦网络，那么去耦网络中的去耦电容（0.1uF 左右） ，以及去耦电感（100H） ，会使工作信号发生严重失真，特别是对于 USB2.0 等高速端口，影响更为严重。从而让实验不能如实反映设备的真实状态。但如果是单独的直流电源线（不含信号线） ，我们仍旧采用耦合/去耦网络来施加干扰。电快速脉冲干扰是共模性质的在标准提供的实验设置图中可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线（L1、L2、L3、N 及 PE）上，信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连，机壳则接到参考接地端子上。这就表明脉冲群干扰实际
13、上是加在电源线与参考大地之间，因此加在电源线上的干扰是共模干扰。而对于采用耦合夹的实验方式来说，电快速脉冲将通过耦合板与受试电缆之间的分布电容进入受试电缆，而受试电缆所接收到的脉冲仍然是相对参考接地板来说的。因此，通过耦合夹对受试电缆所施加的干扰仍然是共模性质的。确定了干扰的性质，那么我们就可以采取相应的措施使设备顺利通过实验。那么我们不难看出，电源滤波器中所使用的 X 电容（差模电容）对于 EFT 干扰是没有抑制作用的。如果设备是金属外壳，Y 电容（共模电容）会起作用，将高频 EFT 旁路到外壳上面，然后通过设备外壳和参考地间的分布电容回到信号源，从而不会进入电路。电快速脉冲干扰导致设备失效
14、的机理根据国外学者对脉冲群干扰造成设备失效的机理的研究，单个脉冲的能量较小，不会对设备造成故障。但脉冲群干扰信号对设备线路结电容充电，当上面的能量积累到一定程度之后，就可能引起线路（乃至系统）的误动作。因此，线路出错会有个时间过程，而且会有一定偶然性（不能保证间隔多少时间，线路一定出错，特别是当试验电压达到临界点附近时） 。而且很难判断究竟是分别施加脉冲，还是一起施加脉冲，设备更容易失效。也很难下结论设备对于正向脉冲和负向脉冲哪个更为敏感。实践表明，一台设备往往是某一条电缆线，在某一种试验电压，对某个极性特别敏感。实验显示，信号线要比电源线对电快速脉冲干扰敏感得多。设备通过电快速脉冲测试的有效
15、措施首先我们先分析一下干扰的注入方式：EFT 干扰信号是通过耦合去耦网络中的 33nF 的电容耦合到主电源线上面（而信号或控制电缆是通过电容耦合夹施加干扰，等效电容是 100pF） 。对于 33nF 的电容，它的截止频率为 100K，也就是 100KHZ 以上的干扰信号可以通过；而 100pF 的电容，截止频率为 30M，仅允许30MHz 频率以上的干扰通过。电快速脉冲的干扰波形为 5ns/50ns，重复频率 5K，脉冲持续时间 15ms，脉冲群重复周期 300ms。根据傅立叶变换，它的频谱是从 5K-100M 的离散谱线，每根谱线的距离是脉冲的重复频率。知道以上几点，施加干扰的耦合电容扮演了
16、一个高通滤波器的角色，因为电容的阻抗随着频率的升高而下降，那么干扰中的低频成分不会被耦合到 EUT，而只有频率较高的干扰信号才会进入 EUT。当我们在 EUT 电路中再加入共模电感（特别要注意的是，这里的共模电感一定要加在主电源线及其回线上，否则会发生饱和从而达不到衰减干扰的目的）就可以衰减掉一些高频干扰成分，因为电感的阻抗随着频率的增加而升高。因此，实际施加到 EUT 上面的干扰信号只有中间频率部分。但要注意的是，耦合电容和共模电感组成了一条 LC 串联谐振电路，谐振点处的干扰信号幅度最强（谐振点处阻抗最小） ，而如果此时的电快速脉冲波形恰好在过零点，那么 EUT 在谐振频率处不会有问题；但
17、如果谐振频率恰好发生在脉冲的峰值时刻，那么 EUT 就会受到很强的干扰从而失效。所以，要根据 EUT 对何种干扰频率敏感的特性来调整共模电感的电感量：增大电感值，谐振频率降低，对频率较低的干扰抑制效果好；减小电感值，谐振频率升高，对频率较高的干扰抑制效果明显，从而达到通过试验的目的。EFT/ESD 问题的测量和定位上网时间 : 2006 年 05 月 08 日打 印 版 推 荐 给 同 仁 发 送 查 询 大部分电子产品需要通过电快速瞬变脉冲群（EFT）（根据 IEC61000-4-4）和静电放电（ESD）(根据 IEC61000-4-2)等项目的标准测试。 EFT 和 ESD 是两种典型的突
18、发干扰，EFT 信号单脉冲的峰值电压可高达 4kV，上升沿 5ns。接触放电测试时的 ESD 信号的峰值电压可高达 8kV，上升时间小于 1ns。这两种突发干扰，都具有突发、高压、宽频等特征。 在进行标准的 EFT/ESD 测试时，把干扰脉冲从设备外部耦合到内部，同时监视设备的工作状态。如果设备没有通过这些标准的测试，测试本身几乎不能提供任何如何解决问题的信息。 要想定位被测物(EUT)对突发干扰敏感的原因和位置，必须进行信号测量。但是如果采用示波器进行测量的话，EUT 内部的干扰会产生变化。例如图 1 中，使用金属导线的探头连接到示波器，会形成一个额外的干扰电流路径，从而影响测试结果，很难定
19、位产生 ESD/EFT 问题的原因。 EFT/ESD 干扰电路正常工作的机理 在进行 EFT/ESD 等抗扰度测试时，需要把相应的突发干扰施加到EUT 的电源线，信号线或者机箱等位置。干扰电流会通过电缆或者机箱，流入 EUT 的内部电路，可能会引起 EUT 技术指标的下降，例如干扰音频或视频信号，或者引起通信误码等；也可能引起系统复位，停止工作，甚至损坏器件等。 图 1 用示波器测量 EFT/ESD电子产品的抗干扰特性，取决于其 PCB 设计和集成电路的敏感度。电路对 EFT/ESD 信号敏感的位置，一般能被精确定位。形成这些“敏感点“的原因，很大程度上取决于 GND/VCC 的形状以及集成电
20、路的类型和制造商。 实践发现，产生 EFT/ESD 问题的最主要的原因是，干扰电流的主要部分会流入低阻抗的电源系统。干扰电流能通过直接的连接进入 GND 系统，再由线路连接，从另外一个地方耦合出来；干扰电流也能通过直接连接进入 GND 系统，然后通过和金属块( 例如机箱)等物体的容性耦合方式，以电场的方式(场束)耦合出来。 图 2 中，干扰脉冲电流 I 通过电缆或者电容渗透到 PCB 内。由干扰电流产生电场干扰 (电场强度 E)或者磁场干扰(磁场强度 B)。磁脉冲场 B 或电脉冲场 E 是影响 PCB 最主要的基本元素，一般来说，敏感点要么仅对磁场敏感，要么仅对电场敏感。 干扰电流 I 通过电
21、源线注入到设备内部。由于旁路电容 C 的存在，一部分电流 IA 离开了被测物，内部的干扰电流 Ii 被减少了。图中所示的由干扰电流 Ii 产生的磁场 B 会影响它周围几厘米范围内的电路模块，一般电路模块内只会有很少的信号线会对磁场 B 敏感。 需要注意，磁场不仅仅由电源线电缆上干扰电流 I 以及排状电缆上的电流产生，旁路电容 C 的电流路径以及内部 GND 和 VCC 上的电流，会扩大干扰范围。 在电源系统(主要是 GND)上流动的干扰电流，产生的很强的宽频谱电磁场，能干扰其周围几厘米范围内的集成电路或者信号线，如果敏感的信号线或者器件，例如复位信号、片选信号、晶体等，正好放置在干扰电流路径周
22、围，系统就可能由此引起各种不稳定的现象。 一般情况下，一块 PCB 上只会存在少量的敏感点，而且每个敏感点也会被限制在很少的区域。在把这些敏感点找出来，并采取适当的手段后，就能提高产品的抗干扰性能。 由此可见，为了定位 EUT 不能通过 EFT/ESD 测试的原因，我们就必须首先找出这些突发干扰在系统内部的电流路径，再找出该路径周围存在哪些敏感的信号线和器件(敏感点) ，之后可以采取改善接地系统以改变电流路径，或者移动敏感信号线和器件的位置等方法，从根本上以最低的成本解决 EFT/ESD 问题。 E1 抗干扰开发系统 由于 EFT/ESD 信号具有高压和宽频谱等特征，传统的示波器和频谱分析仪很
23、难测量干扰电流的路径。本文介绍的 E1 抗干扰开发系统，专门用于测量和排除 EFT/ESD 问题。E1 系统由四大部分组成(图 3)： 1产生突发干扰的突发干扰信号源 SGZ21 SGZ21 产生连续的类似于 EFT 或者 ESD 的干扰脉冲，脉冲的上升沿时间为 2ns，下降沿时间为约 10ns。这些脉冲包含的能量比标准的 EFT 脉冲或 ESD 脉冲小，因此能在不损坏被测设备的情况下，把干扰直接耦合到 EUT 的内部 PCB 上。 SGZ21 输出的脉冲信号，其脉冲幅度是连续变化的，峰值在 01500V 之间，按统计平均分布。利用这种方法，配合传感器，加上 SGZ21 内置的光纤输入计数器，
24、能对 PCB 进行特别快速的抗干扰性能评估。 SGZ21 采用电气隔离(无大地参考 )的对称输出。干扰脉冲能被容性耦合，极性可变。这样，就能采用各种耦合方式，例如： a. 把发生器的输出直接连接到被测物的 GND 系统上，把干扰电流直接注入到 GND 系统。 b. 把干扰电流注入到 GND，然后从 VCC 返回。 c. 干扰电流可以注入到变压器、分配器或者光耦的初级，从次级返回。 2接收突发干扰的瞬态磁场探头 MS02 流过 EUT 的干扰电流会产生磁场。通过磁场的强度和方向等信息能提供干扰电流的分布情况。MS02 瞬态磁场探头是一个无源探头，通过光纤连接到 SGZ21 计数器的输入，利用计数
25、器的读数，可以测量突发电磁场的相对强度。 如果 MS02 检测到磁场脉冲，它就会发出一个光脉冲。光脉冲的数量，可以在 SGZ21 计数器上读到，这个值和测量到的平均磁场强度成一定的比例。只有穿过探头环的磁力线才会被检测到，因此通过旋转探头的方向，找到最大计数值，可以检测到磁力线的方向，从而准确探测干扰电流的方向。见图 4 3将信号源的电输出变为突发电磁场的电场和磁场场源探头组 场源探头组，包括各种尺寸和形状的磁场场源探头和电场场源探头，最小分辨率可小于 1mm。可以连接到 SGZ21 信号源的输出，向被测电路中的接地系统、电源系统、集成电路、引脚、分立元件、关键布线、电缆、接插件等地方注入干扰
26、，用于精确定位电路敏感点位置。 在利用 SGZ21 信号源和瞬态磁场探头找出干扰电流的路径之后，使用场源探头，可以检查该路径周围是否存在敏感的信号线或者器件，如果是器件，还应该检查是器件的哪个引脚。 不同的电路结构，可能会对磁场敏感，也可能会对电场敏感。E1 中的场源，有的是产生磁场的，有的是产生电场的，这样可以确认 EUT 对哪种类型的干扰场敏感。 4检测集成电路敏感度的 IC 传感器等 为了评估电路修改的有效性，特殊设计的 IC 传感器 S31 能和 EUT 内部器件一样，感应突发干扰对数字逻辑的影响，并把干扰情况通过光纤传递到计数器。 E1 抗干扰开发系统，配置有多种 EMC 传感器，可
27、以监测 PCB 上的关键信号线、电源、地、电缆、接插件等被干扰的情况。 利用 E1 抗干扰开发系统定位 EFT/ESD 问题的方法 E1 抗干扰开发系统，在设备内部仿真干扰的过程。能采用不同的方式，向电子模块直接注入干扰电流、电场和磁场，以定位电路板上的电磁薄弱点，理解耦合机理，并完成最优化的设计修改。 E1 抗干扰开发系统不能按照某个标准进行兼容性测试。所以建议先对被测物进行标准的抗干扰测试，然后对可能的故障原因进行分析，再利用 E1 来找出更多的故障原因，并利用 E1 在产品开发场地进行设计修改的评估。 测量的目的是再现在标准抗干扰测试时的功能故障，从而确认和评估干扰被耦合入和耦合出的路径
28、。 使用 E1 抗干扰开发系统，测量和定位 EFT/ESD 问题的一般步骤为： 1故障粗略定位 检查 EUT 的各个电路模块，例如整块 PCB、PCB 间的互联电缆、PCB 内的电路功能模块等。 取 EUT 的一块 PCB 或者一部分电路，对该模块的 GND 直接注入干扰： * 两极连接方式注入干扰： 把 SGZ21 信号源的两个输出，分别连接到电路模块的 GND 上，判断是否是磁场敏感。如果在这种方式下，EUT 出现期望的功能故障，说明在这两个 GND 节点之间存在的干扰电流路径周围，存在对磁场敏感的敏感点。 * 单极连接方式注入干扰： 把 SGZ21 信号源的其中一个输出接到电路模块的 G
29、ND 上，另一个输出端接到 EUT 的机箱(可以用电场场源模拟机箱)，判断是否是电场敏感。如果单极连接期间出现功能故障，可能是： 电场：直接由 EUT 和场源探头间引起的故障； 磁场：流入电场的电流产生磁场，磁场被耦合到信号环路上，导致出现故障。 区分办法： 在 EUT 的 GND 和附近的金属物体之间建立一个很短的低阻抗的连接，从而消除电场的影响，如果不再出现那个已知的功能故障，就说明，那个已知的功能故障是由电场引起的。否则，这个故障可能是磁场引起的。 2测量干扰电流路径 通过“故障粗略定位“ ，把敏感点位置进行了粗略的定位，同时确定了电路敏感的性质(磁场敏感或者电场敏感)。使用瞬态电磁场探
30、头，能测量 EUT 内部突发磁场的相对强度，并可以测量出干扰电流的流向。利用瞬态磁场探头测量时，能帮助你发现： a. EUT 内哪里存在突发磁场？ b. EUT 内部的干扰电流是怎么流的？ c. 干扰电流有没有流入集成电路的输入和输出？ d. 旁路电容有什么影响，应该采用多大容值的电容？ e. 屏蔽连接的长度是如何影响旁路电流的？ 3精确定位敏感点 在把故障定位到模块并测量出电流路径之后，使用场源，能对敏感点进行精确定位： 首先是根据前面的测量结果来选择场源，决定使用磁场场源或者电场场源。 再依据测量到的“电流路径“ ，沿着干扰电流方向的路径，使用相应的场源对 EUT 注入干扰。E1抗干扰开发
31、系统配备了不同分辨率的 9 种场源，选择场源时，从大面积到小面积，选择强度时，探头由远到近慢慢靠近 EUT，从而最终确定敏感点的位置。 4评估电路修改有效性 找出电路内部存在的敏感点之后，开发人员会进行电路修改以改善 EUT 的抗干扰性能。为此，E1 抗干扰开发系统，使用了一套“脉冲率测量法“ 的技术，让我们能对电路修改的有效性进行快速的评估。脉冲率测量法需要使用 SGZ21 发生器和传感器。 SGZ21 产生如图 6 所示的，输出脉冲无序的，峰值电平呈平均分布的脉冲信号，这样就不需要发生器和计数器之间的同步。 例如，用放在 EUT 内部的传感器来监视敏感的信号线，一旦检测到这根信号线上有干扰
32、，就会发出一个光脉冲。SGZ21 上的计数器对这些光脉冲进行计数。在一个周期信号(1 秒钟) 序列期间检测到的计数值，代表着干扰门限所处的位置，即 EUT 的敏感度。 图 6 中，如果在一个周期脉冲序列里检测到 11 个脉冲，则干扰门限是 u1，意味着注入电压为u1 的突发干扰，本区域就会遭受干扰； 如果检测到的是 3 个脉冲，则干扰门限是 u3。 检测到的脉冲数越少，表明模块设计得越好。 测量滤波器的滤波波形是一个非常典型的应用：把 SGZ21 产生的干扰电流注入到 EUT，S31传感器测量 EUT 上受干扰的线上的信号，在 SGZ21 计数器上可以读到计数值，修改滤波器后，再次测量。两次测
33、量结果的对比，就可以很清楚地告诉你，你的设计修改是否有效。 5实时监视 EUT 工作状态 在抗干扰测试时，尽可能快地明确地发现 EUT 内的功能故障，是非常重要和关键的。然而，从外界来观察的话，EUT 故障经常是不可见的，或者过一段时间才能发现。例如，EUT里的处理器，已经死机了，但是显示的还是正常的状态，甚至显示器上显示的也是正常的信息。 为了进行有效的故障定位，有必要使用 S31 传感器来提供与 EUT 功能有关的信息，例如用 S31 去监视看门狗电路的后置触发信号、片选信号等，以监视 EUT 的工作状态。SGZ21 上的脉冲计数器可以监视，并判断设备是否在正常工作。你也可以把 S31 的
34、光纤输出连接到光纤接收器，光纤接收器把 S31 送来的光信号变为电信号，再连接到示波器上进行观察和分析。 总线系统或者接口上的数据流，往往能反映系统的操作状态。但是通过示波器或者逻辑分析仪来监视是很浪费时间的，而且成本很高。采用 SGZ21 的计数器来监视数据流，是一个快速的方法。由于数据的内容会改变，而且计数器和数据包是不同步的，所以计数器上的值是会变化的。尽管如此，计数器上的值，还是能体现出 EUT 处于不同的工作状态。这样工程师就可以通过计数器显示的结果来判断设备的工作状态。例如在 EUT 复位后重新启动时记录的值，就是代表了 EUT 当前的工作状态。这样，工程师就能在抗干扰测量中发现
35、EUT 是否复位了，还是在传输数据时经常要重新发送，或者类似的由干扰引起的其他问题。 如果干扰脉冲正好出现在 EUT 的程序中要求严格的阶段(例如正在通过接口进行数据传输 )，就可能出现功能故障。出现功能故障的频繁程度，取决于 EUT 的结构。因此我们必须在适当的电压电平上测量足够长的时间，确保 EUT 不会产生功能故障。这种方法，是利用 EUT 出现故障作为敏感度的参考依据，在实际调试中需要花费大量精力和时间。 如果在 EUT 内部某个位置安装一个传感器，传感器的干扰门限是和时间无关的，我们可以利用传感器的计数值，作为敏感度的参考依据。这样的话，就不需要进行长时间的测量。这种方法特别适合于评
36、估滤波器、屏蔽以及旁路的效果。 在实际工作中，电路内部的 IC 和传感器对快速干扰的敏感程度是不同的。所以可能会出现在干图 6 SGZ21 的脉冲序列扰电压增加时，EUT 先被干扰了，而传感器还没有被干扰到，或者相反的情况。这时，需要建立一个 EUT 干扰门限和传感器干扰门限的关系，如果在 EUT 上仅仅修改屏蔽或者滤波，则这种相对的关系会保持不变。传感器干扰门限的改进，也意味着提高了 EUT 的抗干扰能力。 本文小结 对于 EFT/ESD 等突发的、高压的、宽带的干扰，传统上难以测量，如果电子产品出现 EFT/ESD 问题，工程师只能凭经验去解决问题。E1 抗干扰开发系统，给工程师一个全新的
37、测量概念，能快速定位电路存在的敏感点，并通过设计修改，能以最低的成本让被测物通过相关的电磁兼容标准测试。 作者：沈学其 首席代表 容向系统科技有限公司 转贴）电快速瞬变脉冲群抗扰度测试及对策 探讨2007-11-18 12:165.2.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试适应的产品类别和范围电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种暂态骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。电快速
38、速变脉冲群试验的目的就是为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。重复快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。因此，该项目测试适用于那些交流市网供电的电子电气产品。对那些由公共的长直流电源线供电的电子电气产品和那些有电信端口和长的控制、信号端口的电子电气产品的相应端口也应进行该项目测试，因为这些长的交/直流电源线和信号控制线在工作时可能会感应到周围的设备产生的电快速瞬变脉冲干扰；同时，与公共的交/直流供电网络共用电源的其他设备可能会产生电快速瞬变脉冲干扰传输到公共供电网络，
39、干扰同一供电网络的其他设备。对那些不含电子电路的电气设备，有些产品标准可能认为其肯定可以通过电快速速变脉冲群抗扰度测试，因此不再对其提出电快速速变脉冲群抗扰度测试要求。5.2.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试所需测量仪器和测量场地测量仪器：电快速瞬变脉冲群抗扰度测试仪（电快速瞬变脉冲群发生器+单相/三相耦合/去耦网络+瞬变脉冲群测试专用电容耦合夹）测量场地：测量间（环境满足一般实验室环境要求即可，电磁环境以不影响被测设备正常工作为度）其 他：接地平板、绝缘木桌5.2.3 开关电源电快速瞬变脉冲群抗扰度测试可能存在的问题及原因分析脉冲群试验主要是进行电源线和信号/控制线的传导差/共模干扰试验，只是
40、干扰脉冲的波形前沿非常陡峭，持续时间非常短暂，因此含有极其丰富的高频成分，这就导致在干扰波形的传输过程中，会有一部分干扰从传输的线缆中逸出，这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。电快速脉冲试验波形的上升沿很陡，包含了很丰富的高频成分。另外，由于试验脉冲是持续一段时间的脉冲串，因此它对电路的干扰有一个累积效应，大多数电路为了抗瞬态干扰，在输入端安装了积分电路，这种电路对单个脉冲具有很好的抑制作用，但是对于一串脉冲则不能有效地抑制。电快速脉冲对设备影响的原因有三种，包括：a）通过电源线直接传导进设备的电源，导致电路的电源线上有过大的噪声电压。当单独对火线或零线注入时，在火线和零线之间存在着差模
41、干扰，这种差模电压会出现在电源的直流输出端。当同时对火线和零线注入时，仅存在着共模电压，由于大部分电源的输入都是平衡的（无论是变压器输入，还是整流桥输入），因此实际共模干扰转变成差模电压的成分很少，对电源的输出影响并不大。b）干扰能量在电流线上传导的过程中，向空间辐射，这些辐射能量感应到邻近的信号电缆上，对信号电缆连接的电路形成干扰（如果发生这种情况，往往会在直接向信号电缆注入试验脉冲时，导致试验失败）。c）干扰脉冲信号在电缆（包括信号电缆和电源电缆）上传输时产生的二次辐射能量感应进电路，对电路形成干扰。5.2.4 开关电源电快速瞬变脉冲群抗扰度测试存在问题的相应对策针对脉冲群干扰，主要采用滤
42、波（电源线和信号线的滤波）及吸收（用铁氧体磁芯来吸收）。采用铁氧体磁芯吸收的方案非常便宜也非常有效，但要注意做试验时铁氧体磁芯的摆放位置，就是今后要使用铁氧体磁芯的位置，千万不要随意更改，因为脉冲群干扰不仅仅是一个传导干扰，更麻烦的是它还含有辐射的成分，不同的安装位置，辐射干扰的逸出情况各不相同，难以捉摸。一般将铁氧体磁芯用在干扰的源头和设备的入口处最为有效。下面根据端口的不同分别进行探讨。5.2.4.1 针对电源线试验的措施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，阻止干扰进入设备。快速脉冲通过电源线注入时，可以是差模方式注入，也可以是共模方式注入。对差模方式注入的一般可
43、以通过差模电容（X 电容）和电感滤波器加以吸收。若注入到电源线上的电压是共模电压，滤波器必须能对这种共模电压起到抑制作用才能使受试设备顺利通过试验。下面是用滤波器抑制电源线上的电快速脉冲的方法。(1) 设备的机箱是金属的：这种情况是最容易的。因为机箱是金属的，它与地线面之间有较大的杂散电容，能够为共模电流提供比较固定的通路。这时，只要在电源线的入口处安装一只含有共模滤波电容的电源线滤波器，共模滤波电容就能将干扰旁路掉，使其回到干扰源。由于电源线滤波器中的共模滤波电容受到漏电流的限制，容量较小，因此对于干扰中较低的频率成分主要依靠共模电感抑制。另外，由于设备与地线面之间的接地线具有较大的电感，对
44、于高频干扰成分阻抗较大，因此设备接地与否对试验的结果一般没有什么影响。除了选择高频性能良好的滤波器以外，在安装滤波器时，注意滤波器应靠近金属机箱上的电源入口处，防止电源线二次辐射造成的干扰。(2) 设备机箱是非金属的：如果设备的机箱是非金属的，必须在机箱底部加一块金属板，供滤波器中的共模滤波电容接地。这时的共模干扰电流通路通过金属板与地线面之间的杂散电容形成通路。如果设备的尺寸较小，意味着金属板尺寸也较小，这时金属板与地线面之间的电容量较小，不能起到较好的旁路作用。在这种情况下，主要靠电感发挥作用。此时，需要采用各种措施提高电感高频特性，必要时可用多个电感串联。5.2.4.2 针对信号线试验应
45、采取的措施快速脉冲通过信号/控制线注入时，由于是采用容性耦合夹注入，属共模注入方式。(1) 信号电缆屏蔽：从试验方法可知，干扰脉冲耦合进信号电缆的方式为电容性耦合。消除电容性耦合的方法是将电缆屏蔽起来，并且接地。因此，用电缆屏蔽的方法解决电快速脉冲干扰的条件是电缆屏蔽层能够与试验中的参考地线面可靠连接。如果设备的外壳是金属的并是接地的设备，这个条件容易满足。当设备的外壳是金属的，但是不接地时，屏蔽电缆只能对电快速脉冲中的高频成分起到抑制作用，这是通过金属机壳与地之间的杂散电容来接地的。如果机箱是非金属机箱，则电缆屏蔽的方法就没有什么效果。(2) 信号电缆上安装共模扼流圈：共模扼流圈实际是一种低
46、通滤波器，只有当电感量足够大时，才能对电快速脉冲群有效果。但是当扼流圈的电感量较大时（往往匝数较多），杂散电容也较大，扼流圈的高频抑制效果降低。而电快速脉冲波形中包含了大量的高频成分。因此，在实际使用时，需要注意调整扼流圈的匝数，必要时用两个不同匝数扼流圈串联起来，兼顾高频和低频的要求。(3) 信号电缆上安装共模滤波电容：这种滤波方法比扼流圈具有更好的效果，但是需要金属机箱作为滤波电容的地。另外，这种方法会对差模信号有一定的衰减，在使用时需要注意。(4) 对敏感电路局部屏蔽：当设备的机箱为非金属机箱，或者电缆的屏蔽和滤波措施不易实施时，干扰会直接耦合进电路。这时只能对敏感电路进行局部屏蔽。屏蔽体应该是一个完整的六面体。
