1、幾種抗擾度試驗的目的和方法 講解幾種抗擾度試驗的目的和方法講解該文章講述了幾種抗擾度試驗的目的和方法講解摘要：詳細地介紹了幾種抗擾度試驗的目的、方法、嚴酷度等級及要求。關鍵詞:標準抗擾度試驗Stan dard of Jammi ng Immu nity Test in Com mon UseAbstract: Aims,mehtods,harshess levels and reguireme nts of a few jammi ng immu nity tes ts are presented.Keywords:Sta ndard,Jammi ng immu nity test中圖法分類號

2、：TN97 文獻標識碼:A 文章編號：0219?2713(2000)09?435?08我國電磁兼容認證工作已經起動，第一批實施電磁兼容的產品類別及所含內容也已基本確定，它們是聲音和電視廣播接收機及有關設備，信息技術設備，家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具及類似 電器、電源、照明電器、車輛機動船和火花點火發動機的驅動裝置、金融及貿易結算電子設備、安防電 子產品、聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件，低壓電器。盡管產品不同，引用的產品族測試標準也不同，但其中抗擾度的試驗內容基本相同，它們是靜電放電、射頻輻射電磁場、脈沖群、浪涌、射頻場 引起的傳導干擾和電壓跌落等 6 項。為了幫助讀者對這些標

3、準的理解，作者試圖從試驗目的、儀器特性 要求、基本配置情況、標準試驗方法和對標準的評述等方面入手，用比較簡潔的文字介紹這些試驗，以加深對標準的理解。1IEC61000-4-2(GB/T17626.2)靜電放電抗干擾試驗1.1 靜電放電的起因靜電放電的起因有多種，但 IEC61000-4-2(GB/T17626.2)主要描述在低濕度情況下，通過摩擦等因 素,使人體積累了靜電。當帶有靜電的人與設備接觸時，就可能產生靜電放電。1.2 試驗目的試驗單個設備或系統的抗靜電干擾的能力。它模擬：(1) 操作人員或物體在接觸設備時的放電(2) 人或物體對鄰近物體的放電 靜電放電可能產生的如下后果(1) 直接通

4、過能量交換引起半導體器件的損壞。(2) 放電所引起的電場與磁場變化，造成設備的誤動作1.3 靜電放電的模擬圖 1 和圖 2 分別給出了靜電放電發生器的基本線路和放電電流的波形。-150PF圖 2 靜電放電的電流波形圖 1 中高壓真空繼電器是目前唯一的能夠產生重復與高速的放電波形的器件(放電開關)。圖 2 是標準放電電流波形,圖中 Im 表示電流峰值,上升時間 tr=(0.71)ns。放電線路中的儲能電容 CS 代表人體 電容,現公認 150pF 比較合適。放電電阻 Rd 為 330Q,用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻。 現 已證明，用這種放電狀態來體現人體放電的模型是足夠嚴酷的。_ =

5、22*00.-3301廠小i- 1J_I-圖 3 信號發生器的輸出電壓波形(a) 未調制的射頻信號 UPP=2.8VUrms=1.0V(b) 調制的射頻信號 UPP=5.18VUrms=1.12V1.4 放電方式直接放電(直接對設備的放電)：接觸放電為首選形式；只有在不能用接觸放電的地方(如表面涂有絕 緣層,計算機鍵盤縫隙等情況)才改用氣隙放電。1.5 試驗方法有型式試驗(在實驗室進行)及安裝現場試驗兩種，標準規定以前者為主。試驗中一般以 1 次/秒的速率進行放電，以便讓設備對試驗未來得及響應。另外正式試驗前要用20次/秒的放電速率，對被試設備表面很快掃視一遍，目的是找出設備對靜電放電敏感的部

6、位。試驗電壓要由低到高逐漸增加到規定值。1.6 試驗的嚴酷度等級該試驗的嚴酷度等級見表 1。表 1 嚴酷度等級等級接觸放電(kV)氣隙放電(kV)1 級 2 級 3 級 4 級246824815等級的選擇取決于環境等因素，但對具體的產品來說，往往已在相應的產品或產品族標準中加以規定。1.7 對試驗的評述標準中接觸放電之所以可以用比較低的試驗電壓來進行試驗，是因為接觸放電有著極其陡峭的上升時間,其諧波成分更豐富，對設備的考核也更嚴格。2IEC61000-4-3（GB/T17626.3）射頻輻射電磁場的抗擾度試驗該文章講述了造成射頻輻射的起因2.1 造成射頻輻射的起因射頻輻射電磁場對設備的干擾往往

7、是由設備操作、維修和安全檢查人員在使用移動電話時所產生的,其他如無線電臺、電視發射臺、移動無線電發射機和各種工業電磁輻射源（以上屬有意發射）,以及電焊機、晶閘管整流器、熒光燈工作時產生的寄生輻射（以上屬無意發射）,也都會產生射頻輻射干擾。2.2 試驗目的建立一個共同的標準來評價電氣和電子設備的抗射頻輻射電磁場干擾的能力。2.3 試驗的嚴酷度等級該試驗的嚴酷度等級見表 2。表 2 嚴酷度等級等級試驗場強/V m-1123X1310 待定其中:1 級為低輻射環境，如離電臺、電視臺 1km 以上，附近只有小功率移動電話在使用。2 級為中等 輻射環境,如在不近于 1m 處使用小功率移動電話，為典型的商

8、業環境。3 級為較嚴酷的輻射環境，如在 1m左右的地方使用移動電話，或附近有大功率發射機在工作，為典型的工業環境。移動電話工作時所產生場強的經驗公式飛晉療式中:P 為移動電話的功率，W;d 為移動電話至設備 的距離,m。上述公式反映了在離設備很近的地方使用功率較大的移動電話，會給設備造成很強的射頻輻射電磁場的干擾。2.4 模擬試驗隨著技術的發展,電磁環境也隨著惡化,測試頻率已由早期的（27500）MHz，擴展到（801000）MHz 其中高頻段的擴展是與移動電話的普遍使用有關，它的工作頻率現已擴展到 900MHz 甚至更高）;對 80MHz的選擇則與對測試場地的要求、對射頻功率放大器的功率要求

9、和對天線的選用要求有關。至于80MHz 以下部分，將由 IEC61000-4-6 標準加以補充。試驗時要用 1kHz 正弦波進行幅度調制，調制深度為 80%,參見圖 3（在早期的試驗標準中不需要調制）。將來有可能再增加一項鍵控調頻（歐共體標準已采用）,調制頻率為 200Hz,占空比為 1 ： 1。2.5 基本試驗儀器（1）信號發生器（主要指標是帶寬、有調幅功能、能自動或手動掃描、掃描點上的留駐時間可設定、 信號的幅度能自動控制等）。功率放大器（要求在 3m 法或 10m 法的情況下,達到標準規定的場強。對于小產品,也可以采用 1m 法進行試驗，但當 1m 法和 3m 法的試驗結果有爭執時,以

10、3m 法為準）。（3）天線（在不同的頻段下使用雙錐和對數周期天線。國外已有在全頻段內使用的復合天線）。（4）場強測試探頭。（5）場強測試與記錄設備。當在基本儀器的基礎上再增加一些諸如功率計、計算機（包括專用的控制軟件）、場強探頭的自動行走機構等，可構成一個完整的自動測試系統。2.6 試驗的場地最好采用電波暗室（主要考慮場地均勻性問題。如果在這個電波暗室中還要考慮產品本身在工作中產生的電磁波騷擾測試時，則這個電波暗室還涉及到與開闊場的比對問題）。為了保證試驗結果的可比性和重復性，要對試驗場地的均勻性進行校驗。2.7 試驗方法試驗在電波暗室中進行，試驗時人員不能進入,用工業電視監視試品的工作情況（

11、或從試品引出可以 說明試品工作狀態的信號至測定室，由專門儀器予以判定）。暗室內有天線（包括天線的升降塔）、轉臺、 試品及工業電視攝象機。工作人員、測定試品性能的儀器、信號發生器、功率計和計算機等設備在測定室里。高頻功率放大 器則放在功放室里。試驗中,對試品的布線非常講究，應記錄在案，以便必要時重現試驗結果。2.8 場強、試驗距離與功率放大器之間的關系（僅供參考）。場強、試驗距離與功率放大器的關系見表3。表 3 場強、試驗距離與功率放大器關系功率放大器場強與試驗距離25W用 1m 法可產生 3V/m 的場強,當頻率高于 200MHz 時，用 1m 法可產生 10V/m 的場強100W用 3m 法

12、可產生 80%調制深度的 3V/m 場強用 1m 法時可產生 10V/m 的場強200 和 500W用 3m 法可在 1.5mx1.5m 虛擬平面上產生 10V/m 場強，當距離縮減時，可產生 30V/m 的場強3IEC61000-4-4（GB/T17626.4）電快速瞬變脈沖群的抗擾度試驗該文章講述了電快速瞬變脈沖群的起因及后果3.1 電快速瞬變脈沖群的起因及后果電路中,機械開關對電感性負載的切換，通常會對同一電路的其他電氣和電子設備產生干擾。這類干擾的特點是：脈沖成群出現、脈沖的重復頻率較高、脈沖波形的上升時間短暫、單個脈沖的能量較低。實踐中，因電快速瞬變脈沖群造成設備故障的機率較少，但使

13、設備產生誤動作的情況經常可見，除非有合 適的對策,否則較難通過。3.2 試驗目的進行電快速瞬變脈沖群試驗的目的是要對電氣和電子設備建立一個評價抗擊電快速瞬變脈沖群的共同依據。pCZD-*_/V0nEUTr圖 4 快速瞬變脈沖群發生器注:U 咼壓電源 RS波形形成電阻 RC充電電阻圖 5 電快速瞬變脈沖群（a）接 50Q負載時單個脈沖波形（b）單脈沖重復周期（c）脈沖群周期3.3 電快速瞬變脈沖群的模擬圖 4 給出了電快速瞬變脈沖群的發生器基本線路。脈沖群的波形則參見圖5 所示。對電快速瞬變脈沖群的基本要求是：脈沖的上升時間（指 10%-90%）:5ns 30%;脈沖持續時間（上升沿的 50%至

14、下降沿的 50%）:50ns 30%;脈沖重復頻率：5kHz 或 2.5kHz;脈沖群的持續時間：15ms;脈沖群的重復周期:300ms;發生器的開路輸出電壓（峰值）:（0.254）kV;發生器的動態輸出阻抗:50Q20%;輸出脈沖的極性：正/負；與電源的關系：異步。3.4 試驗配置有兩種類型的試驗：實驗室內的型式試驗和設備安裝完畢后的現場試驗。標準規定第一種試驗是優 先采用的試驗；對于第二種試驗，只有制造商和用戶達成一致意見時，方才采用。電快速瞬變脈沖群試驗的實驗室配置與靜電放電試驗相類似，地面上有參考接地板，接地板的材料與靜電放電的要求相同；但對臺式設備，在臺面上不要鋪設金屬板。3.5 試

15、驗方法（1）對電源線的試驗（包括交流和直流）,通過耦合與去耦網絡，用共模方式，在每個電源端子與最近的保護接地點之間，或與參考接地板之間加試驗電壓(2) 對控制線、信號線及通信設備，用共模方式，通過電容耦合夾子來施加試驗電壓。(3) 對于設備的保護接地端子，試驗電壓加在端子與參考接地之間。試驗每次至少要進行 1min,而且正/負極性都屬必須。3.6 試驗的嚴酷度等級該試驗的嚴酷度等級見表 4。表 4 嚴酷度等級等級電源線上(kV)信號線上(5kHz)(kV)1234X0.5(5kHz)1(5kHz)2(5kHz)4(2.5kHz)0.250.512 待定表內：電壓指脈沖群發生器信號貯能電容上的電

16、壓；頻率指脈沖群內脈沖的重復頻率。嚴酷度等級的大體分類是：1 級保護良好環境下的設備(如計算機機房)；2 級通常有保護環境下的設備(如工廠中的計算機機房和控制室)；3 級無保護環境下的設備(如公用電網、工廠、變電站);4 級有嚴重騷擾環境下的設備(如采用氣體絕緣的開關或真空開關的變電站)。該文章講述了試驗的 評述和標準的今后發展趨勢.3.7 試驗的評述和標準的今后發展趨勢試驗的機理是利用脈沖群對線路分布電容能量的積累效應，當能量積累到一定程度就可能引起線路(乃至設備)工作出錯。通?？梢杂迷囼炛械木€路一旦出錯，就會連續不斷地出錯，即使把脈沖電壓稍稍降 低，出錯情況依然不斷的現象來加以解釋。今后發

17、展趨勢是脈沖的重復頻率提高，但脈沖群的長度縮短，使每群脈沖個數基本保持不變。4IEC61000-4-5(GB/T17626.5)浪涌的抗擾度試驗4.1 浪涌的起因(1)雷擊(主要模擬間接雷)：例如,雷電擊中戶外線路，有大量電流流入外部線路或接地電阻，因而產生的干擾電壓；又如，間接雷擊(如云層間或云層內的雷擊)在線路上感應出的電壓或電流；再如，雷電擊 中了鄰近物體，在其周圍建立了電磁場，當戶外線路穿過電磁場時，在線路上感應出了電壓和電流；還如, 雷電擊中了附近的地面，地電流通過公共接地系統時所引入的干擾。切換瞬變：例如，主電源系統切換時(例如補償電容組的切換)產生的干擾；又如，同一電網中，在靠近

18、設備附近有一些較大型的開關在跳動時所形成的干擾；再如,切換有諧振線路的晶閘管設備；還如,各種系統性的故障，例如設備接地網絡或接地系統間產生的短路或飛弧故障。4.2 試驗的目的通過模擬試驗的方法來建立一個評價電氣和電子設備抗浪涌干擾能力的共同標準。4.3 浪涌的模擬按照 IEC61000-4-5(GB/T17626.5)標準的要求,要能分別模擬在電源線上和通信線路上的浪涌試驗。由于線路的阻抗不一樣，浪涌在這兩種線路上的波形也不一樣圖 6 綜合波發生器簡圖,要分別模擬。注:U 高壓電源 RS-脈沖持續期形成電阻 RC充電電阻圖 7 綜合試驗波（a）1.2/50 卩 s 開路電壓波形（按 IEC60

19、?1 波形規定）波前時間:T1=1.67XT=1.2 卩 s 30%半峰值時間:T2=50 卩 s 20%（b）8/20 卩 s 短路電流波形（按 IEC60?1 波形規定）波前時間:T1=1.25XT=8 卩 s 30%半峰值時間:T2=20 卩 s 20%（1）主要用于電源線路試驗的 1.2/50 卩 s（電壓波）和 8/20 卩 s（電流波）的綜合波發生器 圖 6 是綜合波發生器的簡圖。發生器的波形則見圖7 所示。對試驗發生器的基本性能要求是：開路電壓波:1.2/50 卩 s;短路電流波:8/20 卩 s。開路輸出電壓（峰值）:0.5kV4kV短路輸出電流（峰值）:0.25kA2kA發生

20、器內阻:2Q（可附加電阻 10 或 40Q,以便形成 12 或 42Q的發生器內阻）浪涌輸出極性：正/負浪涌移相范圍:0。360最大重復率：至少每分鐘 1 次用于通信線路試驗的 10/700 卩 s 浪涌電壓發生器發生器的基本線路見圖 8 所示。相應的電壓浪涌兀、14-%r和U-圖 8CCITT 電壓浪涌發生器U高壓電源 Rm-阻抗匹配電阻（Rm 仁 15；Rm2=25Q）RC充電電阻 CC-儲能電容（20 卩 F）CS-上升時間形成電容 0.2 卩 F）RS-脈沖持續期形成電阻（50Q）S1當使用外部匹配電阻時，此開關應閉合圖 9CCITT 電壓浪涌波形波前時間:T1=1.67XT=10 卩

21、 s 30%半峰值時間:T2=700 卩 s 20%發生器的基本性能要求是：開路峰值輸出電壓（峰值）:0.5kV4kV動態內阻:40Q輸出極性：正/負該文章講述了試驗中要注意的幾點4.4 試驗方法由于浪涌試驗的電壓和電流波形相對較緩，因此對試驗室的配置比較簡單。 對于電源線上的試驗，都是通過耦合/去耦網絡來完成的。圖 10 給出了單相電路的試驗線路。對于通信線路上的試驗，則和被試電路有關,不一一列出試驗中要注意以下幾點：試驗前務必按照制造商的要求加接保護措施。試驗速率每分種 1 次,不宜太快，以便給保護器件有一個性能恢復的過程。事實上，自然界的雷擊 現象和開關站大型開關的切換也不可能有非常高的

22、重復率現象存在。試驗,一般正/負極性各做 5 次。試驗電壓要由低到高逐漸升高，避免試品由于伏安非線性特性出現的假象。另外,要注意試驗電壓不要超出產品標準的要求，以免帶來不必要的損壞。4.5 試驗的嚴酷度等級各等級電源線路的試驗電壓值見表5。表 5 嚴酷度等級等級線一線(kV)線一地(kV)1234X0.51.02.00.51.02.04.0 待定試驗的嚴酷度等級取決于環境及安裝條件，下面是一般的分級情況：1 級較好的保護環境，浪涌電壓不超過 500V,如工廠或電站中的控制室；2 級保護環境比 1 級稍差,浪涌電壓不超過 1kV,如無強干擾的工廠；3 級一般性的電磁騷擾環境，無特殊安裝要求，浪涌

23、不超過 2kV,如普通安裝的電纜網絡，工業性的工 作場所和變電所等；4 級受嚴重騷擾的環境，浪涌電壓可以達到 4kV,如民用架空線，未加保護的高壓變電所等；X 級為特殊等級，應根據用戶的特殊要求，由制造商和用戶協商后確定。4.6 標準的評述現在有不少標準都提到要用 1250 卩 s 的雷擊波做試驗的情況，但是標準不同，做試驗的目的也不 同,例如高壓試驗(IECpub5260270)也提到了雷擊試驗,但用于做脈沖耐壓試驗,所以用到的發生器是高 電壓和高阻抗的。亦即,發生器的電壓較高,但能量并不算大。反之,對 IEC61000-4-5(GB/T17626.5)標準 來說，強調的是做在線設備的抗浪涌

24、性能試驗，由于線路的阻抗比較低，因此發生器的輸出阻抗也要求 低，這樣看來,適用于做這個標準的發生器，除了要有足夠高的輸出電壓外，還要求發生器有輸出阻抗低 和輸出能量大的特點。也就是說，這是兩種截然不同的試驗，絕對不能混為一談。5IEC61000-4-6(GB/T17626.6)由射頻場感應所引起的傳導騷擾5.1 傳導騷擾的起因在通常情況下，被干擾設備的尺寸要比干擾頻率的波長短得多，而設備的引線(包括電源線、通信線 和接口電纜等)的長度則可能與干擾頻率的幾個波長相當，這樣,這些引線就可以通過傳導方式(最終以 射頻電壓和電流所形成的近場電磁騷擾在設備內部)對設備產生干擾。5.2 試驗目的通過本標準

25、所規定的試驗，評價電氣和電子設備對由射頻場感應所引起的傳導騷擾的抗擾度。注:對沒有傳導電纜(如電源線、信號線或地線)的設備,不需要進行此項試驗。5.3 模擬試驗模擬試驗的頻率范圍為 150kHz80MHz 當試品尺寸較小時,可將上限頻率擴展到 230MHz此外,為提高試驗的難度,試驗中要用 1kHz 的正弦波進行幅度調制，調幅深度為 80%5.4 試驗的嚴酷度等級升等級的試驗電壓見表 6。表 6 嚴酷度等級等級試驗電壓/V123X1310 待定嚴酷度等級的分類情況與 IEC61000-4-3(GB/T17626.3)相同。5.5 基本試驗儀器傳導騷擾的試驗儀器的組成框圖如圖11 所示。(1)射

26、頻信號發生器(帶寬 150kHz230MHz 有調幅功能,能自動或手動掃描,掃描點上的留駐時間可設定，信號的幅度可自動控制)(2) 功率放大器(取決于試驗方法及試驗的嚴酷度等級圖 10 單相系統的試驗線路(a) 用于線與線之間的耦合，發生器輸出浮置1.1c呱F1 1丁_ /Wh_J=丄丄I Ti-A) JL-fjkH-fcFIIr - m上艸屮包ri-n-,9 VTX$(b) 用于線與線之間的耦合,發生器輸出接地圖 11 傳導騷擾的試驗儀器G1:RF 發生器 T1:可調衰減器 PA:寬帶功率放大器T2:固定衰減器(6dB)LPF/HPF:低通濾波器或高通濾波器|H :廿-LJIT4 MIIr

27、JximI r-:LITS1:RF 開關（3）低通和高通濾波器（用于避免信號諧波對試品產生干擾）。固定衰減器（衰減量固定為 6dB。用以減少功放至耦合網絡間的不匹配程度，安裝時盡量靠近耦合 網絡）。上述儀器如配上電子毫伏計、計算機等可組成自動測試系統。該文章講述了實驗干擾的起因分析5.6 試驗方法試驗一般可在屏蔽室內進行。干擾的注入方式有：耦合/去耦網絡（在作電源線試驗時常用，當信號線數目較少時也常采用）；電流 鉗和電磁耦合鉗（特別適合于對多芯電纜的試驗。 其中電磁耦合鉗在 1.5MHz 以上頻率時對試驗結果有良 好的再現性；當頻率高于 10MHZ 時,電磁耦合鉗比常規的電流鉗有較好的方向性，

28、并且在輔助設備信號參 考點與參考接地板之間不再要求有專門的阻抗，因此使用更方便）。5.710V 等級時,注入方式與功率放大器之間的關系（僅供參考）10V 等級時,注入方式與功率放大器的關系見表 7。表 710V 等級時,注入方式與功率放大器的關系注入方式功率方大器的輸出功率（W）耦合/去耦網絡電流夾電磁耦合夾7176286IEC61000-4-11（GB/T17626.11）電壓跌落、短時中斷和電壓漸變的抗擾度試驗6.1 干擾的起因電壓瞬時跌落、短時中斷是由電網、變電設施的故障或負荷突然出現大的變化所引起的。在某些情 況下會出現兩次或更多次連續的跌落或中斷。電壓變化是由連接到電網的負荷連續變化

29、引起的。這些現象本質上是隨機的，其特征表現為偏離額定電壓并持續一段時間。電壓瞬時跌落和短時中斷不總是突發的，因為與供電網絡相連的旋轉電機和保護元件有一定的反作用時間。如果大的電源網絡斷 開（一個工廠的局部或一個地區中的較大范圍）,電壓將由于有很多旋轉電機連接到電網上使之逐步降低。因為這些旋轉電機短期內將作為發電機運行，并向電網輸送電力，這就產生了電壓漸變。作為大多數數據處理設備，一般都有內置的斷電檢測裝置，以便在電源電壓恢復以后，設備按正確方 式起動。但有些斷電檢測裝置對于電源電壓的逐漸降低卻不能快速作出反應，結果導致加在集成電路上的直流電壓，在斷電檢測裝置觸發以前已降低到最低運行電壓水平之下，由此造成了數據的丟失或改變。這樣,當電源電壓恢復的時候，這個數據處理設備就不能正確再起動。6.2 試驗目的IEC61000-4-11 標準規定了不同類型的試驗來模擬電壓的突變效應，以便建立一種評價電氣和電子 設備在經受這種變化時的抗擾性通用準則。其中對電壓漸變作為一種型式試驗，根據產品或有關標準的規定,用在特殊的和認為合理的情況下。6.33 個專門的術語（1）電壓瞬時跌落指在電氣系統的某一點，電壓突變下降，在經歷了半個周期到幾秒鐘的短暫持續期 后,又恢復正常。短時中斷指供電電壓消失一段時間，一般不超過 1min。短時中斷可認為是 100%勺幅值瞬時跌落。（3）電壓漸變指供電電壓逐漸變得高于