電迅速脈沖群實(shí)驗(yàn)（IEC61000-4-4EFT/BurstTest）及其對(duì)策綜述

一.實(shí)驗(yàn)波形電迅速瞬變脈沖群抗擾度實(shí)驗(yàn)，目的是驗(yàn)證由閃電、接地故障或切換電感性負(fù)

載而引起的瞬時(shí)擾動(dòng)的抗干擾能力。這種實(shí)驗(yàn)是一種耦合到電源線路、控制線路、信號(hào)線路

上的由許多迅速瞬變脈沖構(gòu)成的脈沖群實(shí)驗(yàn)。此波形不是感性負(fù)載斷開口勺實(shí)際波形（感性負(fù)

載斷開時(shí)產(chǎn)生H勺干擾幅度是遞增小J）,而實(shí)驗(yàn)所采用的波形使實(shí)驗(yàn)等級(jí)更為嚴(yán)酷.電迅速脈

沖群是由間隔為300ms時(shí)持續(xù)脈沖串構(gòu)成，每一種脈沖串持續(xù)15ms,由數(shù)個(gè)無極性"勺單

個(gè)脈沖波形構(gòu)成，單個(gè)脈沖的上升沿5ns,持續(xù)時(shí)間50ns,反復(fù)頻率5K。根據(jù)傅立葉變換,

它的頻譜是從5K--100M的離散譜線，每根譜線的距離是脈沖的反復(fù)頻率

二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.電迅速脈沖發(fā)生器其中儲(chǔ)能電容的大小決定單個(gè)脈沖的能量；波形形成電阻和儲(chǔ)能電容

配合，決定了波形的形狀；阻抗匹配電阻決定了脈沖發(fā)生器的輸出阻抗（原則為50歐姆）;

隔直電容則隔離了脈沖發(fā)生器中的直流成分。

2.耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)交/直流電源端口口勺耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN--CoupleandDecouple

networks）,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供了在不對(duì)稱條件下把實(shí)驗(yàn)電壓施加到受試設(shè)備的電源端口的能力。

這里所謂不對(duì)稱干擾是指電源線與大地之間的干擾。可以看到從實(shí)驗(yàn)發(fā)生器來的信號(hào)電纜芯

線通過可供選擇H勺耦合電容加到相應(yīng)H勺電源線（L1、L2、L3、N及PE）上，信號(hào)電纜的屏

蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的機(jī)殼相連，機(jī)殼則接到參照接地端子ho耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)H勺作用是

將干擾信號(hào)耦合到EUT并制止干擾信號(hào)干擾連接在同一電網(wǎng)中口勺不相干設(shè)備。某些電迅速

脈沖發(fā)生器已將耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)集成于一體。

3.電容耦合夾有關(guān)電容耦合夾的應(yīng)用，在GB/T17626.4日勺第6.3節(jié)中指出，耦合夾能在受

試設(shè)備各端口II勺端子、電纜屏蔽層或受試設(shè)備U勺任何其他部分無任何電連接的狀況下把迅速

瞬變脈沖群耦合到受試線路上。受試線路的電纜放在耦合夾的上下兩塊耦合板之間，藕合夾

自身應(yīng)盡量地合攏，以提供電纜和耦合夾之間的最大耦合電容。耦合夾的兩端各有一種高壓

同軸接頭，用其最接近受試設(shè)備日勺這?端與發(fā)生器通過同軸電纜連接。高壓同軸接頭的芯線

與下層耦合板相連，同軸接頭的外殼與耦合夾的底板相通，而耦合夾放在參照接地板上。

三.實(shí)驗(yàn)設(shè)立下面是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電迅速脈沖群抗擾度實(shí)驗(yàn)時(shí)所必須的配備：

1.參照接地板用厚度為0.25mm以上的銅板或鋁板（需提示II勺是，一般鋁板容易氧化，易導(dǎo)

致實(shí)驗(yàn)儀器、受試設(shè)備的接地電纜與參照接地板之間塔接不良，宜慎用）；若用其他金屬板

材，規(guī)定厚度大于0.65mm.參照接地板H勺尺寸取決于實(shí)驗(yàn)儀器和受試設(shè)備，以及實(shí)驗(yàn)儀

器與受試設(shè)備之間所規(guī)定的I接線距離（1m）o參照接地板的各邊至少應(yīng)比上述組合超過

0.1m。參照接地板應(yīng)與實(shí)驗(yàn)室日勺保護(hù)地相連。

2.實(shí)驗(yàn)儀器（涉及脈沖群發(fā)生器和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)）放置在參照接地板上。實(shí)驗(yàn)儀器用盡量

粗短的接地電纜與參照接地板連接，并規(guī)定在搭接處所產(chǎn)生的阻抗盡量小。

3.受試設(shè)備用0.1±0.01m的絕緣支座隔開后放在參照接地板上（如果受試設(shè)備是臺(tái)式設(shè)備，

則應(yīng)放置在離參照接地板高度為0.8±0.08m日勺木頭桌子上）。受試設(shè)備（或?qū)嶒?yàn)桌子）距參

照接地板邊沿口勺最小尺寸滿足項(xiàng)1（0.1m）的規(guī)定。受試設(shè)備應(yīng)按照設(shè)備的安裝規(guī)范進(jìn)行布

置和連接，以滿足它的功能規(guī)定。此外，受試設(shè)備應(yīng)按照制造商的安裝規(guī)范，將接地電纜以

盡量小的接地阻抗連接到參照接地板上（注意，不容許有額外的接地狀況浮現(xiàn)）。當(dāng)受試設(shè)

備只有兩根電源進(jìn)線（單相，一根L,一根N）,并且不設(shè)專門接地線時(shí)，受試設(shè)備就不能

在實(shí)驗(yàn)時(shí)單獨(dú)再拉一根接地線。同樣，受試設(shè)備如果通過三芯電源線進(jìn)線（單相，一根L,

一根N,及一根電氣接地線），未設(shè)專門接地線時(shí)，則此受試設(shè)備也不容許此外再設(shè)接地線

來接地，并且受試設(shè)備的這根電氣接地線還必須經(jīng)受抗擾度實(shí)驗(yàn)。

4.受試設(shè)備與實(shí)驗(yàn)儀器之間H勺相對(duì)距離以及電源連線的長(zhǎng)度都控制在1m,電源線“勺離地高

度控制在0.1m,如有也許，最佳用一種木制支架來擺放電源線。當(dāng)受試設(shè)備的電源線為不

可拆卸，并且長(zhǎng)度超過1m時(shí)，那么超長(zhǎng)部分就應(yīng)當(dāng)挽成個(gè)直徑為0.4m的扁平線圈，并行

地放置在離參照接地板上方0.1m處。受試設(shè)備與實(shí)驗(yàn)儀器之間的距離仍控制為1m。原則

還規(guī)定，上述電源線不應(yīng)采用屏蔽線，但電源線的絕緣應(yīng)當(dāng)良好。

5.實(shí)驗(yàn)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室中央進(jìn)行，除了位于受試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器下方的參照接地板以外，它們與

其他所有導(dǎo)電性構(gòu)造（例如屏蔽室的I墻壁和實(shí)驗(yàn)室里口勺其他有金屬構(gòu)造日勺實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備）

之間的最小距離為0.5m。

6.當(dāng)使用耦合夾做被試系統(tǒng)日勺抗擾度實(shí)驗(yàn)時(shí)，耦合夾應(yīng)放置在參照接地板上，耦合夾到參照

接地板的邊沿尺寸的最小歪離為0.1m。同樣，除了位于耦合夾下方H勺參照接地板以外，耦

合夾相對(duì)所有其他導(dǎo)電性構(gòu)造之間口勺最小距離是0.5m。如果實(shí)驗(yàn)是針對(duì)系統(tǒng)中一臺(tái)設(shè)備（如

EUT1）的抗擾度性能測(cè)試來說時(shí)，則耦合夾與EUT1的距離關(guān)系保持不變，而將耦合夾相

對(duì)EUT2的距離增至5m以上（原則覺得較氏U勺導(dǎo)線足夠使線路上II勺脈沖群信號(hào)損耗殆盡）。

耦合夾也可由1米長(zhǎng)的鋁箔包裹受試電纜替代，前提是它可以提供和耦合夾同樣的等效電

容（100pF）。如果現(xiàn)場(chǎng)條件不容許放置1m長(zhǎng)口勺鋁箔也可以合適縮短長(zhǎng)度，但仍要保證等

效耦合電容。也可以將發(fā)生器的輸出通過100pF的J高壓陶瓷電容直接加到受試電纜的芯線

或是外皮。

7.在電源線上H勺實(shí)驗(yàn)通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)以共模方式進(jìn)行，在每?根線（涉及設(shè)備的電氣接

地線）對(duì)地（對(duì)參照接地板）施加實(shí)驗(yàn)電壓。規(guī)定每一根線在一種實(shí)驗(yàn)電壓極性下做三次，

每次一分鐘，中間相隔一分鐘。在一種極性做完后，換做另一種極性。一根線做完后，換做

另一根線。固然也可以把脈沖同步注入兩根線，甚至幾根線。四.實(shí)驗(yàn)等級(jí)實(shí)驗(yàn)等級(jí)所代

表的典型工作環(huán)境如下：1級(jí)，具有良好保護(hù)的環(huán)境。計(jì)算機(jī)機(jī)房可代表此類環(huán)境；2級(jí)，

受保護(hù)的環(huán)境。工廠和發(fā)電廠的控制室可代表此類環(huán)境；3級(jí)，典型工業(yè)環(huán)境。發(fā)電廠和戶

外高壓變電站口勺繼電器房可代表此類環(huán)境；4級(jí)，嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境。為采用特別安裝措施的

電站或工作電壓高達(dá)50萬伏日勺開關(guān)設(shè)備可代表此類環(huán)境；X級(jí)，由廠家和客戶協(xié)商決定。

電迅速脈沖干擾成分：傳導(dǎo)干擾和輻射干擾

由于脈沖群的單個(gè)脈沖波形前沿tr達(dá)到5ns,脈寬達(dá)到50ns,這就注定了脈沖群干擾具有

極其豐富的諧波成分。幅度較大的諧波頻率至少可以達(dá)到1/Er,亦即可以達(dá)到64MHz左右,

相應(yīng)的信號(hào)波長(zhǎng)為5m。對(duì)于一根載有60MHz以上頻率的電源線來說，如果長(zhǎng)度有1m,由

于導(dǎo)線長(zhǎng)度已經(jīng)可以和信號(hào)的波長(zhǎng)可比，不能再以?般傳播線來考慮，信號(hào)在線上的I傳播過

程中，部分仍然可以通過傳播線進(jìn)入受試設(shè)備（傳導(dǎo)發(fā)射）；部分要從線上逸出，成為輻射

信號(hào)進(jìn)入受試設(shè)備（耦射發(fā)射工因此，受試設(shè)備受到的干擾事實(shí)上是傳導(dǎo)與輻射的結(jié)合。

很明顯，傳導(dǎo)和輻射的比例將和電源線的長(zhǎng)度有關(guān)，線路越短，傳導(dǎo)成分越多，而輻射比例

越?。环粗?，輻射比例就大。這正是同等條件下，為什么金屬外殼的設(shè)備要比非金屬外殼設(shè)

備更容易通過測(cè)試日勺道理，由于?金屬外殼的J設(shè)備抗輻射干擾能力較強(qiáng)。并且輻射歐I強(qiáng)弱還和

電源線與參照接地板之間均相對(duì)距離有關(guān)（它反映了受試設(shè)備與接地板之間的分布電容），

EUT離參照接地板越近，則分布電容就越大（容抗越小），干擾信號(hào)越不容易以輻射方式逸

出；反之亦反。由此可見，實(shí)驗(yàn)用的電源線長(zhǎng)短，電源線離參照接地板的高度，乃至電源線

與受試設(shè)備H勺相對(duì)位置，都可成為影響實(shí)驗(yàn)成果的因素。因此，為了保證明驗(yàn)成果H勺可反復(fù)

性和可比性，注意實(shí)驗(yàn)配備的一致性就變得十分重要。信號(hào)線和電源線在一起的直流設(shè)備口勺

測(cè)試）

對(duì)于像帶有USB數(shù)據(jù)線并通過USB線供電口勺一類信號(hào)線和電源線在一起的設(shè)備，如移動(dòng)

硬盤、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等，我們要采用電容耦合夾的干擾注入方式。由于如果我們選用耦合/去

耦網(wǎng)絡(luò)，那么去耦網(wǎng)絡(luò)中的去耦電容（0.1uF左右），以及去耦電感（＞100pH）,會(huì)使工作

信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重失真，特別是對(duì)于USB2.0等高速端口，影響更為嚴(yán)重。從而讓實(shí)驗(yàn)不能如實(shí)

反映設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)。但如果是單獨(dú)日勺直流電源線（不含信號(hào)線），我們?nèi)耘f采用耦合，去耦

網(wǎng)絡(luò)來施加干擾。

電迅速脈沖干擾是共模性質(zhì)的

在原則提供FI勺實(shí)驗(yàn)設(shè)立圖中可以看到從實(shí)驗(yàn)發(fā)生器來的信號(hào)電纜芯線通過可供選擇H勺耦合

電容加到相應(yīng)的電源線（L1、L2、L3、N及PE）上，信號(hào)電纜的屏蔽層則和耦合/去耦網(wǎng)

絡(luò)的J機(jī)殼相連，機(jī)殼則接到參照接地端子上。這就表白膿沖群干擾事實(shí)上是加在電源線與參

照大地之間，因此加在電源線上的干擾是共模干擾。而對(duì)于采用耦合夾的實(shí)驗(yàn)方式來說，電

迅速脈沖將通過耦合板與受試電纜之間日勺分布電容進(jìn)入受試電纜，而受試電纜所接受到H勺脈

沖仍然是相對(duì)參照接地板來說的。因此，通過耦合夾對(duì)受試電纜所施加的干擾仍然是共模性

質(zhì)的J。擬定了干擾的性質(zhì)，那么我們就可以采用相應(yīng)口勺措施使設(shè)備順利通過實(shí)驗(yàn)。那么我們

不難看出，電源濾波淵中所使用H勺X電容（差模電容）對(duì)于EFT干擾是沒有克制作用H勺。

如果設(shè)備是金屬外殼，丫電容（共模電容）會(huì)起作用，將高頻EFT旁路到外殼上面，然后

通過設(shè)備外殼和參照地間的分布電容回到信號(hào)源，從而不會(huì)進(jìn)入電路,電迅速脈沖干擾導(dǎo)致

設(shè)備失效的機(jī)理根據(jù)國外學(xué)者對(duì)脈沖群干擾導(dǎo)致設(shè)備失效的機(jī)理的研究，單個(gè)脈沖II勺能量較

小，不會(huì)對(duì)設(shè)備導(dǎo)致故障,但脈沖群干擾信號(hào)對(duì)設(shè)備線路結(jié)電容充電，當(dāng)上面的能最積累到

一定限度之后，就也許引起線路（乃至系統(tǒng)）的誤動(dòng)作。因此，線路出錯(cuò)會(huì)有個(gè)時(shí)間過程，

并且會(huì)有一定偶爾性（不能保證間隔多少時(shí)間，線路一定出錯(cuò)，特別是當(dāng)實(shí)驗(yàn)電壓達(dá)到臨界

點(diǎn)附近時(shí)）。并且很難判斷究竟是分別施加脈沖，還是一起施加脈沖，設(shè)備更容易失效。也

很難下結(jié)論設(shè)備對(duì)于正向冰沖和負(fù)向脈沖哪個(gè)更為敏感。實(shí)踐表白，?臺(tái)設(shè)備往往是某?條

電纜線，在某一種實(shí)驗(yàn)電壓，對(duì)某個(gè)極性特別敏感。實(shí)驗(yàn)顯示，信號(hào)線要比電源線對(duì)電迅速

脈沖干擾敏感得多。

設(shè)備通過電迅速脈沖測(cè)試的有效措施一方面我們先分析一下干擾的注入方式：EFT干擾信

號(hào)是通過耦合去耦網(wǎng)絡(luò)中的33nF的電容耦合到主電源線上面（而信號(hào)或控制電纜是通過電

容耦合夾施加干擾，等效電容是100pF）。對(duì)于33nF的電容，它的截止頻率為100K,也就

是100KHZ以上的干擾信號(hào)可以通過：而100pF日勺電容，截止頻率為30M,僅容許30MHz

頻率以上H勺干擾通過。電迅速脈沖的干擾波形為5ns/50ns,反復(fù)頻率5K,脈沖持續(xù)時(shí)間

15ms,脈沖群反復(fù)周期300ms。根據(jù)傅立葉變換,它的頻譜是從5K--100M的離散譜線，

每根譜線的距離是脈沖的反復(fù)頻率。懂得以上幾點(diǎn)，施加干擾口勺耦合電容扮演了一種高通濾

波器的角色，由于電容的阻抗隨著頻率的升高而下降，那么干擾中II勺低頻成分不會(huì)被耦合到

EUT,而只有頻率較高的干擾信號(hào)才會(huì)進(jìn)入EUTo當(dāng)我們?cè)贓UT電路中再加入共模電感（特

別要注意的是，這里的共模甩感一定要加在主電源線及其回線上，否則會(huì)發(fā)生飽和從而達(dá)不

到衰減干擾的目日勺）就可以衰減掉某些高頻干擾成分，由于電感日勺阻抗隨著頻率的增長(zhǎng)而升

高。因此，實(shí)際施加到EUT上面的干擾信號(hào)只有中間頻率部分。但要注意的是，耦合電容

和共模電感構(gòu)成了?條LC串聯(lián)諧振電路，諧振點(diǎn)處的干擾信號(hào)幅度最強(qiáng)（諧振點(diǎn)處阻抗最

?。绻藭r(shí)的電迅速脈沖波形正好在過零點(diǎn)，那么EUT在諧振頻率處不會(huì)有問題；但

如果諧振頻率正好發(fā)生在冰沖II勺峰值時(shí)刻，那么EUT就會(huì)受到很強(qiáng)的干擾從而失效。因此,

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生EFT/ESD問題的最重要的因素是，干擾電流的重要部分會(huì)流入低阻抗的電源系

統(tǒng)。干擾電流能通過直接的連接進(jìn)入GND系統(tǒng)，再由線路連接，從此外一種地方耦合出來：干

擾電流也能通過直接連接進(jìn)入GND系統(tǒng)，然后通過和金屬塊（例如機(jī)箱）等物體H勺容性耦合方式,

以電場(chǎng)H勺方式（場(chǎng)束）耦合出來。

圖2中，干擾脈沖電流I通過電纜或者電容滲入到PCB內(nèi)。由干擾電流產(chǎn)生電場(chǎng)干擾（電場(chǎng)強(qiáng)度

E）或者磁場(chǎng)干擾（磁場(chǎng)強(qiáng)度B）。磁脈沖場(chǎng)B或電脈沖場(chǎng)E是影響PCB最重要的基本元素，一般

來說，敏感點(diǎn)要么僅對(duì)磁場(chǎng)敏感，要么僅對(duì)電場(chǎng)敏感。

干擾電流I通過電源線注入到設(shè)備內(nèi)部。由于旁路電容CH勺存在，一部分電流IA離開了被測(cè)物,

內(nèi)部的J干擾電流li被減少了。圖中所示的由干擾電流li產(chǎn)勺磁場(chǎng)B會(huì)影響它周邊幾厘米范疇

內(nèi)的電路模塊，一般電路模塊內(nèi)只會(huì)有很少H勺信號(hào)線會(huì)對(duì)磁場(chǎng)B敏感。

需要注意，磁場(chǎng)不僅僅由電源線電纜上干擾電流I以及排狀電纜上的電流產(chǎn)生，旁路電容C的電

流途徑以及內(nèi)部GND和VCC上的電流，會(huì)擴(kuò)大干擾范疇，

在電源系統(tǒng)（重要是GND）上流動(dòng)的干擾電流，產(chǎn)生的很強(qiáng)內(nèi)寬頻譜電磁場(chǎng)，能干擾其周邊幾厘

米范疇內(nèi)的集成電路或者信號(hào)線，如果敏感的信號(hào)線或者器件，例如復(fù)位信號(hào)、片選信號(hào)、晶體

等，正好放置在干擾電流途徑周邊，系統(tǒng)就也許由此引起多種不穩(wěn)定H勺現(xiàn)象。

一般狀況下，一塊PCB上只會(huì)存在少量的敏感點(diǎn)，并且每個(gè)敏感點(diǎn)也會(huì)被限制在很少日勺區(qū)域。

在把這些敏感點(diǎn)找出來，并采用合適H勺手段后，就能提高產(chǎn)品的抗干擾性能。

由此可見，為了定位EUT不能通過EFT/ESD測(cè)試的因素?，我們就必須一方面找出這些突發(fā)干

擾在系統(tǒng)內(nèi)部H勺電流途徑，再找出該途徑周邊存在哪些敏感的信號(hào)線和器件（敏感點(diǎn)），之后可以

采用改善接地系統(tǒng)以變化電流途徑，或者移動(dòng)敏感信號(hào)線和器件的J位置等措施，從主線上以最低

口勺成本解決EFT/ESD問題。

E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)

由于EFT/ESD信號(hào)具有高壓和寬頻譜等特性，老式的示波器和頻譜分析儀很難測(cè)量干擾電流的

途徑。本文簡(jiǎn)介的E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，專門用于測(cè)量和排除EFT/ESD問題。E1系統(tǒng)由四大部

分構(gòu)成（圖3）：

1.產(chǎn)生突發(fā)干擾的突發(fā)干擾信號(hào)源SGZ21

SGZ21產(chǎn)生持續(xù)的類似于EFT或者ESD的干擾脈沖，脈沖日勺上升沿時(shí)間為2ns,下降沿時(shí)間

為約10nso這些脈沖涉及的能量比原則的EFT脈沖或ESD脈沖小，因此能在不損壞被測(cè)設(shè)備

日勺狀況下，把干擾直接耦合到EUT口勺內(nèi)部PCB上。

SGZ21輸出的脈沖信號(hào)，其脈沖幅度是持續(xù)變化的，峰值在0—1500V之間，按記錄平均分布。

運(yùn)用這種措施，配合傳感器，加上SGZ21內(nèi)置H勺光纖輸入計(jì)數(shù)器，能對(duì)PCB進(jìn)行特別迅速的

抗干擾性能評(píng)估。

SGZ21采用電氣隔離（無大地參照）的對(duì)稱輸出。干擾脈沖能被容性耦合，極性可變。這樣.就

能采用多種耦合方式，例如：

a.把發(fā)生器日勺輸出直接連接到被測(cè)物的GND系統(tǒng)上，把干擾電流直接注入到GND系統(tǒng)。

b,把干擾電流注入到GNC,然后從VCC返回。

c.干擾電流可以注入到變壓器、分派器或者光耦的初級(jí)，從次級(jí)返回。

2.接受突發(fā)干擾的瞬態(tài)磁場(chǎng)探頭MS02

流過EUT的干擾電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。通過磁場(chǎng)口勺強(qiáng)度和方向等信息能提供干擾電流口勺分布狀況。

MS02瞬態(tài)磁場(chǎng)探頭是一種無源探頭，通過光纖連接到SGZ21計(jì)數(shù)器的輸入，運(yùn)用計(jì)數(shù)器的讀

數(shù)，可以測(cè)量突發(fā)電磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度。

如果MS02檢測(cè)到磁場(chǎng)脈沖，它就會(huì)發(fā)出一種光脈沖。光脈沖的數(shù)量，可以在SGZ21計(jì)數(shù)器上

讀到，這個(gè)值和測(cè)量到的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度成一定的比例。只有穿過探頭環(huán)的磁力線才會(huì)被檢測(cè)到，

因此通過旋轉(zhuǎn)探頭的方向，找到最大計(jì)數(shù)值，可以檢測(cè)到磁力線的方向，從而精確探測(cè)干擾電流

的方向。見圖4

3.將信號(hào)源的電輸出變?yōu)橥话l(fā)電磁場(chǎng)日勺電場(chǎng)和磁場(chǎng)場(chǎng)源探頭組

場(chǎng)源探頭組，涉及多種尺寸和形狀的磁場(chǎng)場(chǎng)源探頭和電場(chǎng)場(chǎng)源探頭，最小辨別率可小于1mm0

可以連接到SGZ21信號(hào)源的輸出，向被測(cè)電路中R勺接地系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、集成電路、引腳、分

立元件、核心布線、電纜、接插件等地方注入干擾，用于精擬定位電路敏感點(diǎn)位置.

在運(yùn)用SGZ21信號(hào)源和瞬態(tài)磁場(chǎng)探頭找出干擾電流的途徑之后，使用場(chǎng)源探頭，可以檢查該途

徑周邊與否存在敏感口勺信號(hào)線或者器件，如果是器件，還應(yīng)當(dāng)檢杳是器件的哪個(gè)引腳。

不同的電路構(gòu)造，也許會(huì)對(duì)磁場(chǎng)敏感，也也許會(huì)對(duì)電場(chǎng)敏感。E1中H勺場(chǎng)源，有HJ是產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),

有的是產(chǎn)生電場(chǎng)的，這樣可以確認(rèn)EUT對(duì)哪種類型口勺干擾場(chǎng)敏感v

4.檢測(cè)集成電路敏感度的IC傳感器等

為了評(píng)估電路修改的有效性，特殊設(shè)計(jì)依JIC傳感器S31能和EUT內(nèi)部器件同樣，感應(yīng)突發(fā)干

擾對(duì)數(shù)字邏輯的影響，并把干擾狀況通過光纖傳遞到計(jì)數(shù)器。

E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，配備有多種EMC傳感器，可以監(jiān)測(cè)PCB上的核心信號(hào)線、電源、地、電

纜、接插件等被干擾的狀況。

運(yùn)用E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)定位EFT/ESD問題的措施

E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，在設(shè)備內(nèi)部仿真干擾的過程。能采用不同的方式，向電了?模塊直接注入干

擾電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)，以定位電路板上的電磁單薄點(diǎn)，理解耦合機(jī)理，并完畢最優(yōu)化的設(shè)計(jì)修改。

E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)不能按照某個(gè)原則進(jìn)行兼容性測(cè)試。因此建議先對(duì)被測(cè)物進(jìn)行原則口勺抗干擾

測(cè)試，然后對(duì)也許的故障因素進(jìn)行分析，再運(yùn)用E1來找出更多H勺故障因素，并運(yùn)用E1在產(chǎn)品

開發(fā)場(chǎng)地進(jìn)行設(shè)計(jì)修改附評(píng)估。

測(cè)量B勺目的是再H前原則抗干擾測(cè)試時(shí)的功能故障，從而確認(rèn)和評(píng)估干擾被耦合入和耦合出的途

徑。

使用E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，測(cè)量和定位EFT/ESD問題的?般環(huán)節(jié)為：

1.故障粗略定位

檢杳EUT的各個(gè)電路模塊,例如整塊PCB、PCB間H勺互聯(lián)電纜、PCB內(nèi)的電路功能模塊等。

取EUT的一塊PCB或者一部分電路，對(duì)該模塊的GND宜接注入干擾：

*兩極連接方式注入干擾：

把SGZ21信號(hào)源的兩個(gè)輸出，分別連接到電路模塊/、JGND上，判斷與否是磁場(chǎng)敏感。如果在

這種方式下，EUT浮現(xiàn)盼望的功能故障，闡明在這兩個(gè)GND節(jié)點(diǎn)之間存在H勺干擾電流途徑周邊,

存在對(duì)磁場(chǎng)敏感的敏感點(diǎn)。

?單極連接方式注入干擾：

把SGZ21信號(hào)源的其中一種輸出接到電路模塊的GND上，另一種輸出端接到EUT的機(jī)箱（可

以用電場(chǎng)場(chǎng)源模擬機(jī)箱），判斷與否是電場(chǎng)敏感。如果單極連接期間浮現(xiàn)功能故障，也許是：

電場(chǎng)：直接由EUT和場(chǎng)源探頭間引起的故障；

磁場(chǎng)：流入電場(chǎng)的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)被耦合到信號(hào)環(huán)路上，導(dǎo)致浮現(xiàn)故障。

辨別措施：

在EUT的GND和附近的金屬物體之間建立一種很短的低阻抗的連接，從而消除電場(chǎng)的影響，

如果不再浮現(xiàn)那個(gè)已知的功能故障，就闡明，那個(gè)已知的功能故障是由電場(chǎng)引起的。否則，這個(gè)

故障也許是磁場(chǎng)引起口勺。

2.測(cè)量干擾電流途徑

通過"故障粗略定位”，把敏感點(diǎn)位置進(jìn)行了粗略的定位，同步擬定了電路敏感的性質(zhì)（磁場(chǎng)敏感

或者電場(chǎng)敏感）。使用瞬態(tài)可磁場(chǎng)探頭，能測(cè)量EUT內(nèi)部突發(fā)磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度，并可以測(cè)量出干

擾電流的流向。運(yùn)用瞬態(tài)磁場(chǎng)探頭測(cè)量時(shí)，能協(xié)助你發(fā)現(xiàn)：

a.EUT內(nèi)哪里存在突發(fā)磁場(chǎng)？

b.EUT內(nèi)部的干擾電流是怎么流向？

c.干擾電流有無流入集成電路的輸入和輸出？

d.旁路電容有什么影響，應(yīng)當(dāng)采用多大容值的電容？

e.屏蔽連接H勺長(zhǎng)度是如何影響旁路電流區(qū)J?

3.精擬定位敏感點(diǎn)

在把故障定位到模塊并測(cè)量出電流途徑之后，使用場(chǎng)源，能對(duì)敏感點(diǎn)進(jìn)行精擬定位：

?方面是根據(jù)前面的測(cè)量成果來選擇場(chǎng)源，決定使用磁場(chǎng)場(chǎng)源或者電場(chǎng)場(chǎng)源。

再根據(jù)測(cè)量到的“電流途徑"，沿著干擾電流方向的途徑，使用相應(yīng)口勺場(chǎng)源對(duì)EUT注入干擾。E1

抗干擾開發(fā)系統(tǒng)配備了不同辨別率的9種場(chǎng)源，選擇場(chǎng)源時(shí)，從大面枳到小面積，選擇強(qiáng)度時(shí),

探頭由遠(yuǎn)到近慢慢接近EUT,從而最后擬定敏感點(diǎn)H勺位置.

4.評(píng)估電路修改有效性

找出電路內(nèi)部存在IT'J敏感點(diǎn)之后，開發(fā)人員會(huì)進(jìn)行電路修改以改善EUTH勺抗干擾性能。為此，

E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，使用了一套“脈沖率測(cè)量法"的J技術(shù)，讓我們能對(duì)電路修改H勺有效性進(jìn)行迅

速的評(píng)估。脈沖率測(cè)量法需要使用SGZ21發(fā)生器和傳感器。

SGZ21產(chǎn)生如圖6所示的.輸出脈沖無序的，峰值電平呈平均分布的脈沖信號(hào)，這樣就不需要

發(fā)生器和計(jì)數(shù)器之間H勺同步。

例如，用放在EUT內(nèi)部的傳感器來監(jiān)視敏感H勺信號(hào)線，一旦檢測(cè)到這根信號(hào)線上有干擾，就會(huì)

發(fā)出一種光脈沖。SGZ21二的計(jì)數(shù)器對(duì)這些光脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在一種周期信號(hào)（1秒鐘）序列期間

檢測(cè)到H勺計(jì)數(shù)值，代表著干擾門限所處的位置，即EUT的敏感度。

圖6中，如果在一種周期脈沖序列里檢測(cè)到11個(gè)脈沖，則干擾門限是U1,意味著注入電壓為u

1的突發(fā)干擾，本區(qū)域就會(huì)遭受干擾：

如果檢測(cè)到的是3個(gè)脈沖,則干擾門限是u3o

檢測(cè)到日勺脈沖數(shù)越少，表白模塊設(shè)計(jì)得越好o

測(cè)量漉波器B勺濾波波形是?種非常典型的應(yīng)用：把SGZ21產(chǎn)生H勺干擾電流注入到EUT,S31

傳感器測(cè)量EUT上受干擾的線上的信號(hào)，在SGZ21計(jì)數(shù)器上可以讀到計(jì)數(shù)值，修改濾波器后,

再次測(cè)量。兩次測(cè)量成果的對(duì)比，就可以很清晰地告訴你，你啊設(shè)計(jì)修改與否有效。

5.實(shí)時(shí)監(jiān)視EUT工作狀態(tài)

在抗干擾測(cè)試時(shí)，盡量快地明確

地發(fā)現(xiàn)EUT內(nèi)膠）功能故障，是

非常重要和核心的。然而，從外

界來觀測(cè)的話，EUT故障常常

是不可見的，或者過一段時(shí)間才

干發(fā)現(xiàn)。例如，EUT里叫解決

器，已經(jīng)死機(jī)了，但是顯示日勺還

是正常叫狀態(tài)，甚至顯示屏上顯

圖6SGZ21H勺脈沖序列

示的也是正常H勺信息。

為了進(jìn)行有效的故障定位，有必要使用S31傳感器來提供與EUT功能有關(guān)的信息，例如月S3

1去監(jiān)視看門狗電路的后置觸發(fā)信號(hào)、片選信號(hào)等，以監(jiān)視EUT的工作狀態(tài)。SGZ21上的脈沖

計(jì)數(shù)器可以監(jiān)視,并判斷設(shè)備與否在正常丁作△你也可以把S31的光纖輸出連接到光纖接受器.

光纖接受器把S31送來的光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，再連接到示波器上進(jìn)行觀測(cè)和分析。

總線系統(tǒng)或者接口上的數(shù)據(jù)流，往往能反映系統(tǒng)的操作狀態(tài)。但是通過示波器或者邏輯分析儀來

監(jiān)視是很揮霍時(shí)間的J,并H成本很高。采用SGZ21日勺計(jì)數(shù)器來監(jiān)視數(shù)據(jù)流，是一種迅速啊措施。

由了數(shù)據(jù)的內(nèi)容會(huì)變化，并且計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)包是不同步的，因此計(jì)數(shù)器上時(shí)值是會(huì)變化的。盡管

如此，計(jì)數(shù)器上時(shí)值，還是能體現(xiàn)出EUT處在不同口勺工作狀態(tài)。這樣工程師就可以通過計(jì)數(shù)器

顯示的成果來判斷設(shè)備H勺工作狀態(tài)。例如在EUT復(fù)位后重新啟動(dòng)時(shí)記錄時(shí)值，就是代表了EUT

目前的工作狀態(tài)。這樣，工程師就能在抗干擾測(cè)量中發(fā)現(xiàn)EUT與否復(fù)位了，還是在傳播數(shù)據(jù)時(shí)

常常要重新發(fā)送，或者類似的由干擾引起的其他問題。

如果干擾脈沖正好出目前EUTH勺程序中規(guī)定嚴(yán)格的階段（例如正在通過接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播），就

也許浮現(xiàn)功能故障。浮現(xiàn)功能故障的頻繁限度，取決于EUTH勺構(gòu)造。因此我們必須在合適H勺電

壓電平上測(cè)量足夠長(zhǎng)II勺時(shí)間，保證EUT不會(huì)產(chǎn)生功能故障，這種措施，是運(yùn)用EUT浮現(xiàn)故障作

為敏感度的參照根據(jù)，在實(shí)際調(diào)試中需要耗贄大量精力和時(shí)間。

如果在EUT內(nèi)部某個(gè)位置安裝一種傳感器，傳感器H勺干擾門限是和時(shí)間無關(guān)H勺，我們可以運(yùn)用

傳感器H勺計(jì)數(shù)值，作為敏感度H勺參照根據(jù)。這樣的話，就不需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量。這種措施特

別適合于評(píng)估濾波器、屏蔽以及旁路II勺效果。

在實(shí)際工作中，電路內(nèi)部的IC和傳感器對(duì)迅速干擾H勺敏感限度是不同H勺。因此也許會(huì)出目前「

擾電壓增長(zhǎng)時(shí)，EUT先被干擾了，而傳感器還沒有被干擾到，或者相反的狀況。這時(shí)，需要建

立一種EUT卜擾門限和傳感器干擾門限的關(guān)系，如果在EUT上僅儀修改屏蔽或者濾波，則這種

相對(duì)的關(guān)系會(huì)保持不變。傳感器干擾門限的改善，也意味著提高了EUT的抗干擾能力。

本文小結(jié)

對(duì)于EFT/ESD等突發(fā)的、高壓的、寬帶H勺干擾，老式上難以測(cè)量，如果電子產(chǎn)品浮現(xiàn)EFT/ES

D問題，工程師只能憑經(jīng)驗(yàn)去解決問題。E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)，給工程師一種全新的測(cè)量概念，

能迅速定位電路存在H勺敏感點(diǎn)，并通過設(shè)計(jì)修改，能以最低的成本讓被測(cè)物通過有關(guān)向電磁兼容

原則測(cè)試。

作者:沈?qū)W其

首席代表

容向系統(tǒng)科技有限公司

轉(zhuǎn)貼）電迅速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試及對(duì)策探討

-11-1812:16

5.2.1電迅速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試適應(yīng)的產(chǎn)品類別和范疇電迅速瞬變脈沖群

是由電感性負(fù)載（如繼電器、接觸器等）在斷開時(shí)，由于開關(guān)觸點(diǎn)間隙日勺絕緣擊

穿或觸點(diǎn)彈跳等因素，在斷開處產(chǎn)生H勺暫態(tài)騷擾。當(dāng)電感性負(fù)載多次反復(fù)開關(guān)，

則脈沖群又會(huì)以相應(yīng)的時(shí)間間隙多次反復(fù)浮現(xiàn)。這種暫態(tài)騷擾能量較小，一般不

會(huì)引起設(shè)備日勺損壞，但由于其頻譜分布較寬，因此會(huì)對(duì)電子、電氣設(shè)備日勺可靠工

作產(chǎn)生影響。電迅速速變脈沖群實(shí)驗(yàn)的目的就是為了檢查電子、電氣設(shè)備在遭

受此類暫態(tài)驕擾影響時(shí)口勺性能。反復(fù)迅速瞬變實(shí)驗(yàn)是一種將由許多迅速瞬變脈沖

構(gòu)成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源端口、信號(hào)和控制端口的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)

的要點(diǎn)是瞬變的I短上升時(shí)間、反復(fù)率和低能量。因此，該項(xiàng)目測(cè)試合用于那些

交流市網(wǎng)供電的電子電氣產(chǎn)品。對(duì)那些由公共的長(zhǎng)直流電源線供電日勺電子電氣產(chǎn)

品和那些有電信端口和長(zhǎng)時(shí)控制、信號(hào)端口的電子電氣產(chǎn)品日勺相應(yīng)端口也應(yīng)進(jìn)行

該項(xiàng)目測(cè)試，由于這些長(zhǎng)的交/直流電源線和信號(hào)控制線在工作時(shí)也許會(huì)感應(yīng)到

周邊的設(shè)備產(chǎn)生的電迅速瞬變脈沖干擾；同步，與公共的交/直流供電網(wǎng)絡(luò)共用

電源的其他設(shè)備也許會(huì)產(chǎn)生電迅速瞬變脈沖干擾，’專播到公共供電網(wǎng)絡(luò)，干擾同一

供電網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備。對(duì)那些不含電子電路口勺電氣設(shè)備，有些產(chǎn)品原則也許覺

得其肯定可以通過電迅速速變脈沖群抗擾度測(cè)試，因此不再對(duì)其提出電迅速速變

脈沖群抗擾度測(cè)試規(guī)定。5.2.2電迅速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試所需測(cè)量?jī)x器和

測(cè)量場(chǎng)地測(cè)量?jī)x器：電迅速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試儀（電迅速瞬變脈沖群發(fā)生

器+單相/三相耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)+瞬變脈沖群測(cè)試專用電容耦合夾）測(cè)量場(chǎng)地：測(cè)

量間（環(huán)境滿足一般實(shí)驗(yàn)室環(huán)境規(guī)定即可，電磁環(huán)境以不影響被測(cè)設(shè)備正常工作

為度）其他：接地平板、絕緣木桌5.2.3開關(guān)電源電迅速瞬變脈沖群

抗擾度測(cè)試也許存在的問題及因素分析脈沖群實(shí)驗(yàn)重要是進(jìn)行電源線和信號(hào)/

控制線日勺傳導(dǎo)差/共模干擾實(shí)驗(yàn)，只是干擾脈沖的波形前沿非常陡峭，持續(xù)時(shí)間

非常短暫，因此具有極其豐富的高頻成分，這就導(dǎo)致在干擾波形日勺傳播過程中，

會(huì)有一部分干擾從傳播日勺線纜中逸出，這樣設(shè)備最后受到的是傳導(dǎo)和輻射的I或合

干擾。電迅速脈沖實(shí)驗(yàn)波形日勺上升沿很陡，涉及了很豐富的高頻成分。此外，

由于實(shí)驗(yàn)脈沖是持續(xù)一段時(shí)間的脈沖串，因此它對(duì)電路的干擾有一種累積效應(yīng)，

大多數(shù)電路為了抗瞬態(tài)干擾，在輸入端安裝了積分電路，這種電路對(duì)單個(gè)脈沖具

有較好口勺克制作用，但是對(duì)于一串脈沖則不能有效地克制。電迅速脈沖對(duì)設(shè)備

影響的因素有三種，涉及：a）通過電源線直接傳導(dǎo)進(jìn)設(shè)備日勺電源，導(dǎo)致電路的

電源線上有過大日勺噪聲電壓。當(dāng)單獨(dú)對(duì)火線或零線注入時(shí)，在火線和零線之間存

在著差模干擾，這種差模電壓會(huì)出目前電源日勺直流輸出端。當(dāng)同步對(duì)火線和零線

注入時(shí)，僅存在著共模電壓，由于大部分電源的輸入都是平衡H勺（無論是變壓器

輸入，還是整流橋輸入），因此實(shí)際共模干擾轉(zhuǎn)變成差模電壓的成分很少，對(duì)電

源的輸出影響并不大。b）干擾能量在電流線上傳導(dǎo)日勺過程中，向空間輻射，這

些輻射能量感應(yīng)到鄰近口勺信號(hào)電纜上，對(duì)信號(hào)電纜連接口勺電路形成干擾（如果發(fā)

生這種狀況，往往會(huì)在直接向信號(hào)電纜注入實(shí)驗(yàn)脈沖時(shí)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失?。?。c）

干擾脈沖信號(hào)在電纜（涉及信號(hào)電纜和電源電纜）上傳播時(shí)產(chǎn)生的二次輻射能量

感應(yīng)進(jìn)電路，對(duì)電路形成干擾。5.2.4開關(guān)電源電迅速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試

存在問題的相應(yīng)對(duì)策針對(duì)脈沖群干擾，重要采用濾波（電源線和信號(hào)線的波波）

及吸取（用鐵氧體磁芯來吸?。２捎描F氧體磁芯吸取口勺方案非常便宜也非常有

效，但要注意做實(shí)驗(yàn)時(shí)鐵氧體磁芯的擺放位置，就是此后要使用鐵氧體磁芯H勺位

置，千萬不要隨意更改，由于脈沖群干擾不僅僅是一種傳導(dǎo)干擾，更麻煩的是它

還具有輻射日勺成分，不同的安裝位置，輻射干擾的逸出狀況各不相似，難以捉摸。

一般將鐵氧體磁芯用在干擾日勺源頭和設(shè)備的入口處最為有效。下面根據(jù)端口的不

同分別進(jìn)行探討。5.2.4.1針對(duì)電源線實(shí)驗(yàn)日勺措施解決電源線干擾問題日勺重要

措施是在電源線入口處安裝電源線濾波器，制止干擾進(jìn)入設(shè)備。迅速脈沖通過

電源線注入時(shí)，可以是差模方式注入，也可以是共模方式注入。對(duì)差模方式注入

日勺一般可以通過差模電容（X電容）和電感濾波器加以吸取。若注入到電源線上

的電壓是共模電壓，濾波器必須能對(duì)這種共模電壓起到克制作用才干使受試設(shè)備

順利通過實(shí)驗(yàn)。下面是用濾波器克制電源線上的電迅速脈沖日勺措施。（1）沒備

【付機(jī)箱是金屬的）：這種狀況是最容易的。由于機(jī)箱是金屬的，它與地線面之間

有較大日勺雜散電容，可覺得共模電流提供比較固定日勺通路。這時(shí)，只要在電源線

H勺入口處安裝一只具有共模濾波電容H勺電源線濾波器，共模濾波電容就能將干擾

旁路掉，使其