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(xiàn)路,控制線(xiàn)路,信號(hào)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)耦合位置,B為信號(hào)線(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)端的連接線(xiàn)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€(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的接頭(帶電線(xiàn))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(xiàn)路間相互作用,將能量從一個(gè)線(xiàn)路傳送到另一個(gè)線(xiàn)路
耦合網(wǎng)絡(luò):用于將能量從一個(gè)線(xiàn)路傳送到另一個(gè)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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