EMC瞬态电压的抗扰度试验及防护

1、EMC瞬态电压的抗扰度试验及防护1种类浪涌（冲击）Surge：雷电，（开关）操作过电压电快速瞬变脉冲群Electricalfasttransient/burst,EFT/B：切断电感性负载等引起静电放电Staticelectricitydischarge或Electrostaticdischarge（ESD）：人体或机器静电放电2抗扰度实验方法2.1浪涌抗扰度实验标准：GB/T17626.5-1999电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验同采用IEC61000-4-5:1995）1）试验信号波前时M.T3 = l-67XT-l-2 陛士30%半峰值时间=*=5。岫±如范时时间r

2、Ti-=l.26XT=a世±20%半峰值时间看=2。邮±20乂图3短路噌流波形（岁20HsM按GB/T16927.I的波形规定）液前寸间。严1.6?某T=10a±30小半峰值比川河=7。畔土却坏图5开路UL小波甩口0"00心）（接CCHT的波形规定）对应的短路电流波形为10/350科s。2）抗扰度等级（试验信号电压）试腺等级应根据安装情况来选择"为此，应使川丧AI以及在附聚B中B3给出的忘息和示例，表中士0类;保护口好的电'（环境，常常在加J专用房间内.类:有部分保护的电气环境a2类士电缆隔离良好J!至短走线也隔离也好的电气环境&

3、;3类士电缆平行政漫的电气环境a4类:互连线按户外电缆沿电源电缆政电并壮这些电缆被作为电广和电'线路的电'（环境.5类工在非人口倜密区电门殳济勺通信也缆以及架空电力线路连接的电气环境.X类:产品技术要求中规定的特殊环境1>其他资耕在附录B的图BI图B3中给出.为门明系统级抗扰度，应该栗取。一实际安装情况有关的其他措施，例如第钺保护.表A1试验等缴的选并（取决于安枝情况）空装荚别试曲等短津V电源嘱台右式不平衡工作电路/线路,LDH耦合方式平衡1：作亚雅/线蹄幅合方式SDB.DB11得合方式线一线线-地线-线龈地线微续他践出践-他0NANANANANANANANA1NA比5N

4、AC15NA0.5NANA2Q-5L00.5L0NA1.0NAQ.531,02.01.D2.严NA2.产NANA42。乩产2.04.严NA2.伊NANA5X打2)2.&4沪NA4>(FNANA1）。圉从10皿捌最K册ititTT特别的结构井狎过方”的布置.fHOm以卜的4E电地不丁认¥工仗罂：先山*幻取决尸骑地电力布茨的士'级.3）通常带事直保护进行试验*注2B=数据总X（数同线）iSDB=悔H:滴总北*LDB=反拒高总隆iNA-11浪而和试验信号发生器）与安装类别的关系如下*1-4类/.2/50皿8找。jis）«第5为对电源线端口和短期高信号电路/线

5、路端口.2/50皿8/2。回）.对长距离信号电踹/线路端口：1（V7gns,源阻抗应与各有关试验配置图中标明的样.3）针对电源端口和非电源端口采用不同的信号源电阻和耦合方式对电源端口：线对线：2（信号发生器的内阻），耦合电容18pF线对地：2（信号发生器的内阻）+100,耦合电容9F（美国等国家用2Q）对直流电源端口，如果不是连接到配电电源网络，视作其它端口对其它非屏蔽非对称端口：2（信号发生器的内阻）+400,耦合电容0.5pF或用放电管耦合（当电容耦合会影响被试设备工作时）对其它非屏蔽对称端口：如下图衰生器roXutu31fQ开关SI；线地，置于十、线-线，阀产J每根线依次接地Ib）使用C

6、 WG （ L 2/5。g信号发生港）时Ex的计算工例如海=4Ke=4X40 Q= 160G,最大 250 Q.使用10/700 发生器时Mz晌汁即工内部匹配阻抗扁爪25 口）由外部匹配阻扰心1a=*X25G代替对于i个导体g等于或大于2）, 例如津=4=4X25 口=100 G,K皿不应超过 250 Q.c） W输信号顼率在5 kHz以卜时4=SluFj在较高频率时不用电容器.d）L=20mH/L取决丁传输信号所允许的裒或.图12非屏蔽对称工作线路送验配置小例；线-浅/线-地耦合（见7.4）,用气体放电管耦合对屏蔽端口：（略）2.2电快速瞬变脉冲群抗扰度实验标准：GB/T17626.4-19

7、98电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-4:1995）1）试验信号图2快速瞬变脉冲群概略图图3接50n负载时单个脉冲的波形LI工U-压源，R一充电电阻一储能电容器R.一脉冲持壤时间成形电阻.Rn-阻抗匹配电阻f5一两直电客图1快速瞬变脉冲群发生器电路简明2）抗扰度等级（实验信号电压）表1试验等级开解堵出试赛电压土田乂）和除仲的款里期率f士防）等坡在供电电源蜡口.保护接地IPEI在将入/ft出）信号,数据和初制端口电压峰值kV重复朦率kHz电压蜂鱼kV重黛事率kHz10.5S0-国E2150-5532515442.525_1_特定特定特定特定n“X”是

8、一个开放好螺，在专用设备技术规范中必凯对这个缴别加以规定.这些开路输出电压将显示在电快速瞬变脉冲胖发生器上.有关试验等级的选界T见附录A.根据通常的安装实践，建议按照电磁环境的要求来选择电快速瞬变试验的试能等级：第1级:具有良好保护的环境设施具有下列特性:在被切换的电源和控制线路中,电快速瞬变脉冲群被全部抑制电源线（交流和直流）与来自属于较高严酷度等级的其他环境中的控制和测量线路分离 一电源电缆带有扉蔽层，屏薮层的两端在设施的接地参考平面接地，并通过滤波进行电源保护计算机房可作为这类环境的代表.果用此级别对设备进行试验时，只适用于型式试物中的电源线路及安装后试验中的接跑线路和设备机柜，第匕级r

9、受保护的环境段施具有下列特性本 仅采用维电耨（无接触器）切换的电源和控制线路中，电快速解变脉冲群械部分抑制F 所有线路与同较高严酷等级环境有关的其他珑路分离.无屏蔽的电源电缆和控制电辘与信号电傀和通信电缆在结构上分离.工厂和发电厂的控恻室或终端室可作这类环境的代表.第3级：典型的工业环境设施具有下列特性； 仅采用继电器（无接触器）切换的电源和控制线路中，对电快速瞬变腺冲群无抑制1 工业线路与同轨高严酷等级环境有关的其他线路分离不完善, 电源，控制，信号和通信线路采用专用电缆1 电源、控制、信号和通信电爆之间的分离不完善事 存在由电缆托架（同保护接地系统相连）中的号电管道、接地导体和接地网提供的

10、接地系统.工业过程设备的使用场所，发电厂和户外高压变电站的继电器房等可作为这莫环境的代表.第4缓：解酷的工业环地设施具有下列特性： 由继电器和接触器切换的电源和控制线路中.对电快速眼变昧冲糠无抑制I 工业线路与同较高严酷等级环境有关的其他线路不分离： 电源、控制、信号和通信电缆之间不分离 控制和信号线共用多芯电缆.未采取特定安装措施的电站工业过程设备的户外区域，露天的高压变电站配电装置和工作电压达500kV的开关装置（.果用典型的安装措施）等区域可作为这类环境的代表.第5级:需要加以分析的特殊环境根据骚扰源与设鬻的电路，电缆、线路等电磁分离程度的优劣，以及安装质量,可能需要采用高手或低于上述等

11、级的环境等级.应该指出，较高严酷等级的设备线路可以进入严酷等缴较低的环境.3）耦合方式对电源端口：电容耦合，33nF耦合电容对其它端口：容性耦合夹或金属箔等2.3静电放电抗扰度实验标准：GB/T17626.2-1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-2:1995）1）静电放电模型LHBM；HunanBodyModel,人怵模型：该模型表征人体带电接触器件放电，Rb为等效人体电阴，Cb为等效人体电容。等效电路如下图，图中同时给出了器件HBM模型的ESD等级.111"口溜1】BcnlvIoUp1JED22-AiI41Peak CiirieiH 0.

12、75ATc = 150nsClaw 0：250 VClaw IA： 250 Vto 500VClass IB: SOOVtoiOWVClaxlC; 1(X)0 V to 20QQV Chw 22000 V to 4000VClaM kA: 4000 V ro SOQOV Chs 3B:二加gVESD.体模型等效电怦图及比E$D等级2,皿：MachineModel,机器模型:机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容（Cb）是200pF,等/电阻为0.机潞模型与人体模型的需#较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF,由于机器模型放电忖没有电阻，旦储电电容大于人体模式,

13、同等电压对器件的损需.机器模式远大于人体模型。*1口climeAi仆加1JESD22-A1152Claw A: CM VCliiiB 200 P ic 400 VClub C ；400 VESD机器接型号就电路图及比E5D等级具体也在表£中沿出*Sfl3髀电放电发生器愤出电流的典型波淞表2波瑙基毂等烟kV放电的簿一个峡使电覆土10丈)A我电开关谎作时的上哥时间“TIF在抽ns时的电潴(±30%)A在静值时的电渣<±ux)A1275“774224150-77B43柝22-50-7-112648和在T7H93)试验方法(1)直接放电接触放电(优先选用)：外壳，允

14、许用户维修的点空气放电(不能使用接触放电时)：表面涂漆，且制造厂家指明是绝缘层，则使用空气放电，否则，应穿入漆膜，进行接触放电。(2)间接放电：对设备附近的耦合板进行放电。4)试验等级表I试会等级U接触放电1b空气成电等%破脸电压kV等股试坐电压kV3234X112468特殊1234Xl)24615符殊】)")<“是开就等援，谟等能必虢在专用设备的观范申加骐规定，如果规定T高于表格中的龟压，则可能苴票号用的试验役番.卷A】试验等圾选择的导则做别相对湿度，珞抗静电材料合成材料最大电压上¥135X2210X4350XS410X152.4过程仪表的抗扰度试验等级标准：GB/

15、T18268-2000（等同IEC61326-1997）测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求浪涌：3级。电源端口：1KV/2KV淇它端口：1KV和电快速瞬变脉冲群：3级。电源端口：2KV,其它端口：1KV静电放电（外壳）：接触放电：2级（4KV）;空气放电：3级（4KV）关于直流电源端口的理解：连接与直流配电网络的端口。没有连接与直流配电网络的端口，应当做I/O端口/控制端口处理附录A标准的附录用于工业场所的设备抗扰度试脸要求本附录适用于加期安装在工业场所使用的仪裹和装置包括用于高尊皴骚扰源酎近的所君设褥）口住;非专为工业场所使用设计的设备可暝通过控制安装和，或使用拉掾中的电馨年境使用。

16、表A）瞽期用于T业场所的设备抗扰度试验要求端口试腆项目基勖标准武巽值外充静里放里UE£D）射电破版幅时工棚瀛场GB/T17626.tGH/T1762S.SGB/T1762ft.&接触放电4kV1空气放电&kV10V/m30A/m5,交褊心睥电压药降，黛时中断相电压变牝电快速能变界酣群范桶（神缶）胴甄孱感应的恃容玻优GB/T17636,UGB/T!7fi26.4GB/T17625-5GH/T17626.&咎授性0.5周期降低IgM2kVIkV'73kVH3VBI7）直解电斓电快速照发味曲群浪满才击）射籁场感应的传导球优GB/TI7626.4GH/T752

17、6.&GD/T1762&H&2kV】kV'72kVi?3VB11F0信号承制电快速瞬变脉冲群浪曲r神击）射领场的樗尊通揖GR/T1T626.4GB/T17626.5GB/T17S26.B1kVi1kVI:113V,J11直接与供电圈堵相连的1/0信号，控制靖口电快速瞬变盘冲群飘涌（冲击】射频场球应的传号强忧GB/T17B2fi.4GB/T17626,5GB/TI762E.E2kV1kV'72kV£>3VB,I）线对疑，幻统对地.3）僮£5用于氏距”鳗的情况f她T6L4）仅拈用于罐躇氏度赳过3E的情况。便适用于对龌场岫扇的世备,当

18、酣埸强度大于IA,皿时,饱许阴般射微詈的显示干扰"U）修导时成强的成嗓等舐校酬射射频试验的试奥尊量保这是由于普导射片试验在搏干顿率上黑网T趋振状告,因此是“种轻产障的试斡.7J设备,，系能告部分间的宜源连接，如故盯连接到宜源配电网第*应当作为1F。信号，也制捌口处理.4瞬态电压的防护基本方法：吸收；滤波4.1 吸收用器件陶瓷放电管GASTUBE陶瓷气体放电管是一种陶瓷封装的、内充低压惰性气体的开关型保护器件，一般分二电极和三电极两种结构。基本的工作原理是气体放电。当极间的电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，从而限制了极间的电压，使与放电管并联的其它器件得到保护。其产品主要特

19、点是：放电电流大（达20KA以上），极间电容小（<3pF）,绝缘电阻高（>10GQ）.击穿电压分散性较大（上0%）,反应速度稍慢（最短为0.10.2心），有续流问题。半导体放电管SIDACTOR（硅对称二端开关元件）半导体放电管是一种PNPN组彳（-（Thyristor,一个无门电极的自由电压控制的可控硅），当电压超过它的断态峰值电压（或称雪崩电压）时，半导体放电会将瞬态电压箝制到组件的开关电压（或称转折电压）值之内。电压继续增大时，半导体放电管由于负阻效应进入导通状态，只有在当电流小于维持电流时，组件才复位并恢复到它的高阻抗状态。特点：快速响应（1纳秒）启动电压范围5V-550V

20、，瞬间冲击电流50A-3000A;无极性，双向浪涌保护、对浪涌有良好的吸收性；具有单芯片、双芯片及三芯片3端子平衡型；有表面安装型（DO-214AA）。有续流问题。玻璃放电管SPARKGAP玻璃放电管”将半导体Si集成在气体放电管里，使该产品集气体放电管的大浪涌电流和半导体的高速响应于一体，克服了原气体放电管响应速度慢（心皴）和半导体管耐浪涌电流弱的缺点、具有响应速度快（ns级）、耐冲击、性能稳定、重复性好和寿命长等优点。电流承受能力强：500A（8/20心）1000A（8/20心）,3000A（8/20心）静电容量小于2pF（1KHZ）,钳制电压接近其直流转折电压，从而能及时有效地吸收瞬间高

21、电压，动作速度明显优于普通气体放电管和其他保护单元。更新换代容易，可直接替代LC滤波组件、热敏电阻、压敏电阻及其他过电压保护器件。广泛应用于网络、通讯等设备过压过流的板级防护。有续流问题。压敏电阻VARISTOR压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。其产品广泛应用于电子设备防雷，开关电源，电力设备等产品.产品根据承受的耐冲击量不同型号主要分为,

22、05D07D10D14D20D25D32D34S4OD53D等瞬态抑制二极管TVS（TransientVoltageSuppressor）TVS的电气特性由P-N结面积，参杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。特点是反映速度快（为pS级），体积小，箝位电压低，可靠性高。10/1000s波脉冲功率从400VW-30000VV脉冲峰值电流从几安几百安。常用的TVS管的击穿电压有从2.8V到550V的系列值。且可靠性高，在TVS管规范之工作范围内，性能可靠，不易劣化，使用寿命长。低电容TVS低电容TVS由TVS和高速二极管串联组成，降低了等效结电容，适合做通信端口的保护。

23、几种过电压吸收器件的性能比较器件取大通流里工作电压范围响应时间残压极间电容用途陶瓷气体放电管（开关型）20KA(8/20科s)703500V100200ns注1W3pF浪涌半导体放电管（开关型）3KA(8/20科s)5500V(现6320V)1ns注130110PF浪涌玻璃放电管（开关型）3KA1405000Vns级注1<2pF浪涌压敏电阻70KA(8/20单次)181800V&50ns最大钳位电压是变位电压的1.652.1倍几十几万pF浪涌TVS30KW(10/1000Ws)注22.8V550V<1ps最大钳位电压是变位电压的1.61.9倍几十1万pF浪涌，快速脉冲群，静

24、电低电容TVS24A(8/20(is)40A(5/50ns)336V<1ns(?)最大钳位电压是变位电压的1.61.9倍<5pF浪涌，快速脉冲群，静电高速二极管（钳位接法）<1ns(?)几pF浪涌，快速脉冲群，静电注1：开关型元件的击穿电压和电压上升率有关，例如：标称的直流击穿电压是在100/s时测得的。70V的陶瓷放电管的冲击击穿电压100V/US时为600V,1000V/US时为700V;3500V的陶瓷放电管的冲击击穿电压100V/US时为5400V,1000V/US时为5500V。因此，对低于冲击击穿电压的浪涌起不到保护作用。开关型元件还存在续流问题：当开关型元件击穿

25、以后，如果线路上的工作电压大于元件的灭弧电压，则元件不能截止，电路不能正常工作，可能损坏元件。注28/20科s下的峰值功率大约为10/1000s下的57倍4.2 滤波用元器件电容、电感、铁氧体元件（含磁珠）磁珠：阻抗（100MHz）:几十几KQ;额定电流：100mA10A;直流电阻：10-20几QIC、连接器用,2070Q(100MHz)二二口垃IC、扁平电缆用电缆用，最小35100Q(50500MHz)/T型滤波器"«q_!Tyf*GND扁平电缆用,25100(100MHz)4W卡立沟7?I*z表贴电感匕库萨:%9%，直插电感共模扼流圈：在磁环上用双线并绕，或在其它闭磁路的磁芯上分