電快速瞬變脈沖群測試原理及對策（二）

2、EFT干擾傳輸環(huán)路

圖8所示為EFT干擾傳輸環(huán)路。EFT是共模干擾，它必須通過大地回路完成整個干擾環(huán)路。EFT干擾源通過傳導(dǎo)或空間輻射以共模方式進(jìn)入敏感設(shè)備電源線或控制信號線，通過這些線纜以傳導(dǎo)或輻射方式進(jìn)入敏感設(shè)備內(nèi)部PCB電路。若EUT為金屬外殼，PCB上的EFT干擾通過PCB與金屬外殼間雜散電容C1或直接通過接地端子傳輸?shù)浇饘偻鈿ぃ偻ㄟ^金屬外殼與大地之間雜散電容C2傳輸?shù)酱蟮?，由大地返回EFT干擾源。若EUT為非金屬外殼，PCB上的EFT干擾通過PCB與大地之間較小的雜散電容C3傳輸?shù)酱蟮?，由大地返回EFT干擾源。完成整個干擾環(huán)路。
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3、針對電源線試驗的措施

解決電源線EFT干擾問題的主要方法是在被測設(shè)備電源線入口處安裝瞬態(tài)脈沖吸收器和吸收型的共模電源線濾波器，阻止EFT干擾進(jìn)入被測設(shè)備。下面根據(jù)被測樣品外殼的性質(zhì)不同分兩種情況進(jìn)行討論。

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4、被測設(shè)備的機(jī)箱是金屬的

當(dāng)被測設(shè)備機(jī)箱為金屬材料時，如圖8所示，金屬機(jī)箱與大地之間有較大的雜散電容C2，能夠為EFT共模電流提供比較固定的通路。若被測樣品有保護(hù)接地線通過電源插座與大地連接，由于正常工作時設(shè)備與大地間的接地線具有較大的電感，因此電源線中的保護(hù)接地線也應(yīng)作為被測線之一，通過網(wǎng)絡(luò)耦合EFT干擾，并與電源插座保護(hù)地端通過去耦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離，對EFT高頻干擾成分阻抗較大。因此，僅靠改善電源線中保護(hù)接地的方法對提高被測樣品的電源端EFT抗擾性作用不明顯。處理方法是在金屬機(jī)箱電源入口處加裝由共模電感和共模電容構(gòu)成的電源濾波器，該濾波器金屬外殼與金屬機(jī)箱直接連接成為一個整體，并通過機(jī)箱將濾波器輸入、輸出電源線進(jìn)行隔離。共模濾波電容能將EFT干擾導(dǎo)入機(jī)箱再通過其雜散電容C2導(dǎo)入大地，通過大地回到干擾源。由于電源線濾波器中  共模濾波電容受漏電流限制，容量較小，對EFT干擾中較低的頻率成分主要依靠共模電感抑制。因此共模電感的選擇很關(guān)鍵，此處應(yīng)選擇鐵氧體吸收式共模扼流圈。選擇濾波器時要注意濾波器的抑制干擾帶寬應(yīng)覆蓋EFT干擾帶寬。
由于EFT干擾屬高壓瞬態(tài)脈沖干擾，當(dāng)EFT測試等級較高時，其高壓脈沖產(chǎn)生的大電流很容易使共模電感飽和，且其密集的單極性脈沖也容易使共模電容飽和，這時應(yīng)讓輸入電源先通過對地（實際為金屬外殼）脈沖吸收器，通過脈沖吸收器吸收大部分脈沖電壓和能量，再配合由共模電感和共模電容構(gòu)成濾波器，就能較好地抑制EFT干擾。當(dāng)被測設(shè)備電源端口還需通過浪涌測試時，為兼顧兩個項目的測試需求，脈沖吸收器可選擇氧化鋅壓敏電阻（對220V交流電源供電產(chǎn)品，壓敏電阻選470V系列），它對瞬態(tài)脈沖具有納秒級的響應(yīng)時間；當(dāng)被測設(shè)備電源端口只需抑制EFT脈沖時，硅瞬變電壓吸收二極管（TVS）是*佳選擇（對220V交流電源供電產(chǎn)品，可選擇350V系列），它對瞬態(tài)脈沖的響應(yīng)時間小于1納秒。脈沖吸收器是兩端器件，一端與每根輸入電源線相連，另一端在金屬外殼的電源輸入處與外殼相連，使脈沖吸收器吸收的能量通過其雜散電容C2導(dǎo)入大地，通過大地回到干擾源。
通過以上的方式，在電源入口處將EFT干擾通過金屬機(jī)殼直接耦合到大地，從而避免了EFT干擾通過電源端口進(jìn)入內(nèi)部電路，對設(shè)備造成影響；同時，金屬外殼也有效地保護(hù)了內(nèi)部電路，隔離了在外部電源線上的EFT干擾的空間輻射。
 

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5、被測設(shè)備機(jī)箱是非金屬的

當(dāng)被測設(shè)備機(jī)箱為非金屬材料時，如圖8所示，耦合進(jìn)設(shè)備的EFT干擾只能通過內(nèi)部電路與大地之間較小的雜散電容C3耦合進(jìn)大地，被測樣品電路對地會有較大的EFT干擾電壓存在，從而影響其正常工作。此時，必須在機(jī)箱底部加一塊金屬板，有效地增加了設(shè)備對大地的雜散電容，如圖9所示，在設(shè)備內(nèi)部，脈沖吸收器、電源濾波器、電源模塊以及PCB板都安裝在該金屬平板上面，電源模塊和電源濾波器的金屬外殼與金屬平板緊密連接，金屬平板作為被測設(shè)備的公共參考平面。這時的金屬平板的作用等效于金屬外殼，EFT干擾電流通過金屬平板與大地之間的雜散電容形成通路，回到干擾源。

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如果設(shè)備的尺寸較小，則金屬板尺寸也較小，這時金屬板與大地之間的雜散電容量較小，不能起到較好的干擾旁路作用。在這種情況下，脈沖吸收器和濾波器中的共模電容作用有限，主要靠濾波器中   共模電感發(fā)揮作用。此時，需要采用各種措施提高電感濾波特性，必要時可用多個電感串聯(lián)，展寬共模電感的抑制頻率范圍，保證濾波效果。
對此類被測設(shè)備還需留意的是，由于沒有金屬外殼屏蔽，濾波器之前的電源線上的EFT干擾會通過空間輻射進(jìn)入被測設(shè)備內(nèi)部電路，從而形成干擾。此時，脈沖吸收器和電源濾波器應(yīng)放在靠近設(shè)備外殼處，電源線進(jìn)入設(shè)備外殼后立即與脈沖吸收器和電源濾波器連接。防止機(jī)箱內(nèi)多余的帶EFT干擾電源線與內(nèi)部電路通過空間耦合傳遞EFT干擾。
 

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6、針對信號線試驗應(yīng)采取的措施

對信號和控制線進(jìn)行EFT抗擾度測試時，EFT脈沖采用容性耦合夾共模方式注入，與電源端的耦合網(wǎng)絡(luò)注入方式相比，注入EFT脈沖的頻譜范圍較窄；注入能量也較低。信號和控制線注入是針對整條電纜進(jìn)行，不再對電纜內(nèi)部各傳輸線分別注入或局部組合注入。下面就信號控制線注入在幾種不同情況下的對策進(jìn)行分別介紹。

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7、被測設(shè)備的機(jī)箱是金屬的

由于EFT抗擾度測試干擾脈沖采用容性耦合夾注入信號控制電纜。消除此類干擾耦合的*佳方法是將被測電纜屏蔽起來。若被測樣品的外殼為金屬外殼且接地，被測電纜在穿過金屬外殼處將屏蔽層與金屬外殼360度環(huán)接，通過容性耦合夾進(jìn)入被測電纜屏蔽層的EFT干擾通過該連接導(dǎo)入金屬外殼，此時，EFT干擾的中高頻分量通過外殼與大地之間的雜散電容耦合到大地，EFT干擾的低頻分量通過外殼的接地線導(dǎo)入大地，并從大地返回干擾源。對沒有保護(hù)接地線的被測設(shè)備，EFT干擾的低頻成分可能會對被測設(shè)備電路產(chǎn)生干擾。此時，補(bǔ)充接地線可以有效克服這類干擾。
對信號控制端口進(jìn)行測試時，被測設(shè)備的電源端口是直接與電源連接的，連接金屬外殼的保護(hù)接地線不再像電源端口測試那樣通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)而是直接與插座的保護(hù)地線連接，能有效吸收EFT干擾的低頻成分。其作用是非常明顯的。

若屏蔽層有EFT干擾電流流通，則部分高頻干擾會耦合到屏蔽電纜的內(nèi)部信號線上。此時穿過金屬外殼的信號控制線應(yīng)在外殼接口處加裝由適當(dāng)?shù)墓材６罅魅Γㄔ摴材６罅魅捎伤行盘柧€在一個高頻磁環(huán)上同向并繞3到10圈構(gòu)成）和對外殼的共模電容構(gòu)成的信號線濾波器。若共模電容對信號傳輸有影響，可以通過降低或取消共模電容同時提高共模扼流圈的吸收能力來達(dá)到目的。共模扼流圈實際是一種低通濾波器，只有當(dāng)電感量足夠大時，才能對EFT干擾的低頻成分有效果。但是當(dāng)扼流圈的電感量較大時（往往匝數(shù)較多），雜散電容也較大，扼流圈的高頻抑制效果降低。因此，在實際使用時，需要注意調(diào)整扼流圈的匝數(shù)，必要時用兩個不同匝數(shù)扼流圈串聯(lián)起來，兼顧高頻和低頻的要求。
若被測信號控制電纜無法或不便更換為屏蔽電纜，則EFT干擾直接進(jìn)入到線纜內(nèi)部的每一根傳輸線上，此時可采取類似電源線處理方法，在信號控制線纜進(jìn)入金屬外殼入口處加裝瞬態(tài)脈沖吸收器與信號線共模濾波器。瞬態(tài)脈沖吸收器選擇原則與電源線處理方法相同，其耐壓選擇應(yīng)與端口的工作電壓相適應(yīng)。信號線共模濾波器抑制的頻率范圍應(yīng)能覆蓋電纜上注入的EFT干擾頻率范圍。若此時瞬態(tài)脈沖吸收器的結(jié)電容和共模濾波器的共模電容對信號傳輸有影響，可選擇結(jié)電容較小的瞬態(tài)脈沖吸收器并降低或取消共模電容同時提高共模扼流圈的吸收能力來達(dá)到目的。若結(jié)電容較小的瞬態(tài)脈沖吸收器依然影響電纜中的高速信號傳輸時，則只能去掉瞬態(tài)脈沖吸收器并將普通電纜換為屏蔽電纜。
 

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8、被測設(shè)備機(jī)箱是非金屬的

當(dāng)被測設(shè)備機(jī)箱為非金屬材料時，可按照圖9的方式，在機(jī)箱底部加一塊金屬平板，如圖8所示，從而有效地增加設(shè)備對大地的雜散電容，并讓被測設(shè)備的保護(hù)接地線與金屬平板相連。
此時若將信號控制電纜屏蔽起來，也可以較好抑制EFT干擾。屏蔽電纜進(jìn)入設(shè)備后，屏蔽層通過直接固定的方式與金屬平板連接，穿出金屬屏蔽層的信號線以*短距離與濾波器連接，該濾波器直接安裝在金屬平板上。
若被測信號控制電纜無法或不便更換為屏蔽電纜，在信號控制線纜進(jìn)入設(shè)備外殼的入口處加裝瞬態(tài)脈沖吸收器與信號線共模濾波器。同時若瞬態(tài)脈沖吸收器的結(jié)電容和共模濾波器中的共模電容對信號傳輸有影響。
對此類被測設(shè)備還需留意的是，由于沒有金屬外殼屏蔽，濾波器前的信號控制線上的EFT干擾的空間輻射會進(jìn)入被測設(shè)備內(nèi)部電路，從而對電路形成干擾。所以濾波器及脈沖吸收器盡量靠近接口。
當(dāng)通過空間遠(yuǎn)離的方法依然不能防止信號控制電纜上的空間輻射干擾時，干擾會直接耦合進(jìn)電路。這時只能對敏感電路進(jìn)行局部屏蔽。屏蔽體應(yīng)該是一個完整的六面體。
 

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9、其他端口的防護(hù)措施

在EFT抗擾度測試中，并非所有外部信號控制端口都需進(jìn)行EFT抗擾度測試，這些端口一般連接電纜比較短，標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為在實際使用過程中不易直接耦合大的EFT干擾，所以不對這些端口EFT抗擾度提出測試要求。若我們按照上邊的設(shè)計要求對需進(jìn)行EFT測試的電源、信號和控制端口采取了相應(yīng)的抑制措施，在EFT測試過程中，被測電源線、信號控制線上的EFT干擾會向空間輻射，被機(jī)箱外的其他端口線纜接收，也會耦合進(jìn)被測設(shè)備內(nèi)部形成干擾。因此，應(yīng)針對這些端口采取必要的抑制措施。由于，感應(yīng)進(jìn)這些端口的EFT干擾為頻率比較高、幅度比較小的共模干擾，只需在這些端口線進(jìn)入被測設(shè)備入口處采用信號線共模抑制濾波器，就能起到較好的抑制效果，應(yīng)該注意的是共模抑制濾波器的抑制頻率范圍與端口感應(yīng)到的EFT干擾頻譜相適應(yīng)，且濾波器外殼應(yīng)與金屬機(jī)殼或金屬平板良好連接。若端口傳輸?shù)男盘枮槊舾行盘?，建議采用屏蔽絞線，屏蔽層與金屬機(jī)殼或金屬平板良好連接。