电快速瞬变脉冲群测试原理及对策（二-东莞市三基检测设备有限公司

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电快速瞬变脉冲群测试原理及对策（二

2、EFT干扰传输环路

图8所示为EFT干扰传输环路。EFT是共模干扰，它必须通过大地回路完成整个干扰环路。EFT干扰源通过传导或空间辐射以共模方式进入敏感设备电源线或控制信号线，通过这些线缆以传导或辐射方式进入敏感设备内部PCB电路。若EUT为金属外壳，PCB上的EFT干扰通过PCB与金属外壳间杂散电容C1或直接通过接地端子传输到金属外壳，再通过金属外壳与大地之间杂散电容C2传输到大地，由大地返回EFT干扰源。若EUT为非金属外壳，PCB上的EFT干扰通过PCB与大地之间较小的杂散电容C3传输到大地，由大地返回EFT干扰源。完成整个干扰环路。

3、针对电源线试验的措施

解决电源线EFT干扰问题的主要方法是在被测设备电源线入口处安装瞬态脉冲吸收器和吸收型的共模电源线滤波器，阻止EFT干扰进入被测设备。下面根据被测样品外壳的性质不同分两种情况进行讨论。

4、被测设备的机箱是金属的

当被测设备机箱为金属材料时，如图8所示，金属机箱与大地之间有较大的杂散电容C2，能够为EFT共模电流提供比较固定的通路。若被测样品有保护接地线通过电源插座与大地连接，由于正常工作时设备与大地间的接地线具有较大的电感，因此电源线中的保护接地线也应作为被测线之一，通过网络耦合EFT干扰，并与电源插座保护地端通过去耦网络进行隔离，对EFT高频干扰成分阻抗较大。因此，仅靠改善电源线中保护接地的方法对提高被测样品的电源端EFT抗扰性作用不明显。处理方法是在金属机箱电源入口处加装由共模电感和共模电容构成的电源滤波器，该滤波器金属外壳与金属机箱直接连接成为一个整体，并通过机箱将滤波器输入、输出电源线进行隔离。共模滤波电容能将EFT干扰导入机箱再通过其杂散电容C2导入大地，通过大地回到干扰源。由于电源线滤波器中共模滤波电容受漏电流限制，容量较小，对EFT干扰中较低的频率成分主要依靠共模电感抑制。因此共模电感的选择很关键，此处应选择铁氧体吸收式共模扼流圈。选择滤波器时要注意滤波器的抑制干扰带宽应覆盖EFT干扰带宽。
由于EFT干扰属高压瞬态脉冲干扰，当EFT测试等级较高时，其高压脉冲产生的大电流很容易使共模电感饱和，且其密集的单极性脉冲也容易使共模电容饱和，这时应让输入电源先通过对地（实际为金属外壳）脉冲吸收器，通过脉冲吸收器吸收大部分脉冲电压和能量，再配合由共模电感和共模电容构成滤波器，就能较好地抑制EFT干扰。当被测设备电源端口还需通过浪涌测试时，为兼顾两个项目的测试需求，脉冲吸收器可选择氧化锌压敏电阻（对220V交流电源供电产品，压敏电阻选470V系列），它对瞬态脉冲具有纳秒级的响应时间；当被测设备电源端口只需抑制EFT脉冲时，硅瞬变电压吸收二极管（TVS）是*佳选择（对220V交流电源供电产品，可选择350V系列），它对瞬态脉冲的响应时间小于1纳秒。脉冲吸收器是两端器件，一端与每根输入电源线相连，另一端在金属外壳的电源输入处与外壳相连，使脉冲吸收器吸收的能量通过其杂散电容C2导入大地，通过大地回到干扰源。
通过以上的方式，在电源入口处将EFT干扰通过金属机壳直接耦合到大地，从而避免了EFT干扰通过电源端口进入内部电路，对设备造成影响；同时，金属外壳也有效地保护了内部电路，隔离了在外部电源线上的EFT干扰的空间辐射。

5、被测设备机箱是非金属的

当被测设备机箱为非金属材料时，如图8所示，耦合进设备的EFT干扰只能通过内部电路与大地之间较小的杂散电容C3耦合进大地，被测样品电路对地会有较大的EFT干扰电压存在，从而影响其正常工作。此时，必须在机箱底部加一块金属板，有效地增加了设备对大地的杂散电容，如图9所示，在设备内部，脉冲吸收器、电源滤波器、电源模块以及PCB板都安装在该金属平板上面，电源模块和电源滤波器的金属外壳与金属平板紧密连接，金属平板作为被测设备的公共参考平面。这时的金属平板的作用等效于金属外壳，EFT干扰电流通过金属平板与大地之间的杂散电容形成通路，回到干扰源。

如果设备的尺寸较小，则金属板尺寸也较小，这时金属板与大地之间的杂散电容量较小，不能起到较好的干扰旁路作用。在这种情况下，脉冲吸收器和滤波器中的共模电容作用有限，主要靠滤波器中共模电感发挥作用。此时，需要采用各种措施提高电感滤波特性，必要时可用多个电感串联，展宽共模电感的抑制频率范围，保证滤波效果。
对此类被测设备还需留意的是，由于没有金属外壳屏蔽，滤波器之前的电源线上的EFT干扰会通过空间辐射进入被测设备内部电路，从而形成干扰。此时，脉冲吸收器和电源滤波器应放在靠近设备外壳处，电源线进入设备外壳后立即与脉冲吸收器和电源滤波器连接。防止机箱内多余的带EFT干扰电源线与内部电路通过空间耦合传递EFT干扰。

6、针对信号线试验应采取的措施

对信号和控制线进行EFT抗扰度测试时，EFT脉冲采用容性耦合夹共模方式注入，与电源端的耦合网络注入方式相比，注入EFT脉冲的频谱范围较窄；注入能量也较低。信号和控制线注入是针对整条电缆进行，不再对电缆内部各传输线分别注入或局部组合注入。下面就信号控制线注入在几种不同情况下的对策进行分别介绍。

7、被测设备的机箱是金属的

由于EFT抗扰度测试干扰脉冲采用容性耦合夹注入信号控制电缆。消除此类干扰耦合的*佳方法是将被测电缆屏蔽起来。若被测样品的外壳为金属外壳且接地，被测电缆在穿过金属外壳处将屏蔽层与金属外壳360度环接，通过容性耦合夹进入被测电缆屏蔽层的EFT干扰通过该连接导入金属外壳，此时，EFT干扰的中高频分量通过外壳与大地之间的杂散电容耦合到大地，EFT干扰的低频分量通过外壳的接地线导入大地，并从大地返回干扰源。对没有保护接地线的被测设备，EFT干扰的低频成分可能会对被测设备电路产生干扰。此时，补充接地线可以有效克服这类干扰。
对信号控制端口进行测试时，被测设备的电源端口是直接与电源连接的，连接金属外壳的保护接地线不再像电源端口测试那样通过耦合/去耦网络而是直接与插座的保护地线连接，能有效吸收EFT干扰的低频成分。其作用是非常明显的。

若屏蔽层有EFT干扰电流流通，则部分高频干扰会耦合到屏蔽电缆的内部信号线上。此时穿过金属外壳的信号控制线应在外壳接口处加装由适当的共模扼流圈（该共模扼流圈可由所有信号线在一个高频磁环上同向并绕3到10圈构成）和对外壳的共模电容构成的信号线滤波器。若共模电容对信号传输有影响，可以通过降低或取消共模电容同时提高共模扼流圈的吸收能力来达到目的。共模扼流圈实际是一种低通滤波器，只有当电感量足够大时，才能对EFT干扰的低频成分有效果。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。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。
若被测信号控制电缆无法或不便更换为屏蔽电缆，则EFT干扰直接进入到线缆内部的每一根传输线上，此时可采取类似电源线处理方法，在信号控制线缆进入金属外壳入口处加装瞬态脉冲吸收器与信号线共模滤波器。瞬态脉冲吸收器选择原则与电源线处理方法相同，其耐压选择应与端口的工作电压相适应。信号线共模滤波器抑制的频率范围应能覆盖电缆上注入的EFT干扰频率范围。若此时瞬态脉冲吸收器的结电容和共模滤波器的共模电容对信号传输有影响，可选择结电容较小的瞬态脉冲吸收器并降低或取消共模电容同时提高共模扼流圈的吸收能力来达到目的。若结电容较小的瞬态脉冲吸收器依然影响电缆中的高速信号传输时，则只能去掉瞬态脉冲吸收器并将普通电缆换为屏蔽电缆。

8、被测设备机箱是非金属的

当被测设备机箱为非金属材料时，可按照图9的方式，在机箱底部加一块金属平板，如图8所示，从而有效地增加设备对大地的杂散电容，并让被测设备的保护接地线与金属平板相连。
此时若将信号控制电缆屏蔽起来，也可以较好抑制EFT干扰。屏蔽电缆进入设备后，屏蔽层通过直接固定的方式与金属平板连接，穿出金属屏蔽层的信号线以*短距离与滤波器连接，该滤波器直接安装在金属平板上。
若被测信号控制电缆无法或不便更换为屏蔽电缆，在信号控制线缆进入设备外壳的入口处加装瞬态脉冲吸收器与信号线共模滤波器。同时若瞬态脉冲吸收器的结电容和共模滤波器中的共模电容对信号传输有影响。
对此类被测设备还需留意的是，由于没有金属外壳屏蔽，滤波器前的信号控制线上的EFT干扰的空间辐射会进入被测设备内部电路，从而对电路形成干扰。所以滤波器及脉冲吸收器尽量靠近接口。
当通过空间远离的方法依然不能防止信号控制电缆上的空间辐射干扰时，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。

9、其他端口的防护措施

在EFT抗扰度测试中，并非所有外部信号控制端口都需进行EFT抗扰度测试，这些端口一般连接电缆比较短，标准认为在实际使用过程中不易直接耦合大的EFT干扰，所以不对这些端口EFT抗扰度提出测试要求。若我们按照上边的设计要求对需进行EFT测试的电源、信号和控制端口采取了相应的抑制措施，在EFT测试过程中，被测电源线、信号控制线上的EFT干扰会向空间辐射，被机箱外的其他端口线缆接收，也会耦合进被测设备内部形成干扰。因此，应针对这些端口采取必要的抑制措施。由于，感应进这些端口的EFT干扰为频率比较高、幅度比较小的共模干扰，只需在这些端口线进入被测设备入口处采用信号线共模抑制滤波器，就能起到较好的抑制效果，应该注意的是共模抑制滤波器的抑制频率范围与端口感应到的EFT干扰频谱相适应，且滤波器外壳应与金属机壳或金属平板良好连接。若端口传输的信号为敏感信号，建议采用屏蔽绞线，屏蔽层与金属机壳或金属平板良好连接。

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