GB/T 17626.5-2019 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验

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  • 试验等级应根据安装情况来选择;安装类别参见附录C 试验应从表1中的所有较低等级开始进行,直到规定的试验等级(见8.3) 对不同界面的试验等级的选择参见附录B。

    本部分规定了两种类型的组合波发生器。根据受试端口类型的不同,它们有各自特殊的应用。对 于连接到户外对称通信线的端口(见附录A),使用10/700us组合波发生器。对于其他情况,使用1.2/ 50uS组合波发生器

    6.21.2/50us组合波发生器

    目的是要规范施加在EUT上的输出波形。波形由开路电压波形和短路电流波形来定义装修标准规范范本,应在未 连接EUT时测量。对交流或直流供电的产品,浪涌施加到交流或直流电源线上,其输出波形应符合 表4、表5和表6的规定。当浪涌直接从发生器输出端来作用时,波形应满足表2的规定。当连接EUT 时,不要求发生器输出端和耦合/去耦网络(CDN)输出端的波形同时满足规定 发生器应产生的浪涌波形: 开路电压波前时间1.2uS; 开路电压持续时间50uS; 短路电流波前时间8uS; 短路电流持续时间20uμS。 图1为1.2/50uS组合波发生器的电路原理图。选择不同元器件Rs!、Rs2、Rm、L:和C。的值,以使 发生器产生1.2/50μs的电压浪涌(开路情况)和8/20us的电流浪涌(短路情况)

    组合波发生器的同一输出端口的开路输出电压峰值与短路输出电流峰值之比应视为有效输出 本发生器的有效输出阻抗为2Q。

    当发生器的输出端连接EUT时,电压和电流波形是EUT输人阻抗的函数。当浪涌施加至设备 时,安装的保护装置正常启用,或当没有保护装置或保护装置不动作而导致元件飞弧或击穿时,EUT的 输入阻抗可能发生变化。因此,从同一试验发生器里应能输出负载所需要的1.2/50us电压波形和 8/20uS电流波形

    6.2.2发生器的特性与性能

    极性:正/负; 相移:相对于EUT交流线电压的相位在0°~360°变化,允差士10°; 重复率:每分钟一次,或更快; 开路输出电压峰值:0.5kV起至所需的试验电平,可调; 浪涌电压波形:见表2和图2; 输出电压设置允差:见表3; 短路输出电流峰值:与设定的峰值电压有关(见表2和表3); 浪涌电流波形:见表2和图3; 注:短路电流的时间参数只有在发生器的输出端不接10Q阻抗时有效(见6.3) 短路输出电流允差:见表3

    表3开路电压峰值和短路电流峰值的关系

    发生器的输出应浮地。

    图2未连接CDN的发生器输出端的开路电压波形(1.2/50μs)

    冲规定只适用于发生器的输出端。在CDN的输出端,对下冲或过冲没有限制。

    波前时间:T=1.25×T,=8×(1±20%)μs 持续时间:T。=1.18×T%=20×(1±20%) 注1:1.25为0.9和0.1阅值之差的倒数。 注2:1.18为经验值

    6.2.3发生器的校准

    3未连接CDN的发生器输出端的短路电流波

    为了符合本部分的要求,应对发生器定期校准。为此,应按下述程序测量发生器的最基本特性 录G)。 发生器的输出应与有足够带宽和电压、电流量程的测量系统连接,以便监视波形的特性。附录 出了关于浪涌波形带宽的信息

    如果采用一个电流转换器(探头)测量短路电流,那么其磁芯不应产生饱和。探头的低端截止频率 3dB)应低于100Hz。 发生器的特性应通过在输出端串接一个18uF的电容,在相同的设定电压下,在开路状态(负载大 于或等于10k2)和短路状态下测量。如果18uF电容位于发生器内部,那么校准时不再需要外接 18F电容 除相移特性外,发生器的输出端都应满足6.2.2中描述的所有的特性性能。在CDN的输出端,每 个极性的0°、90°、180°、270°相位上应满足相移特性 注:根据试验布置的要求,当在发生器的输出端增加一个内部或外部的电阻,使得有效源阻抗从22增加到(如) 122或42Q,此时耦合网络输出端的试验脉冲的波前时间和持续时间会有较大改变

    每个CDN都包括去耦网络和耦合网络,示例见图5~图11 注:耦合电阻和/或电容可能是CDN的 部分或是发生器的一部分或是独立的外部元器件 在交流或直流电源线上,去耦网络对于浪涌波呈现出较高的阻抗,但同时允许电流流过EUT。该 组抗可以使电压波在CDN的输 出端产生,同时又可以阻止浪涌电流反向流回交流或直流电源。用高 玉电容作为耦合元件,电容值应能允许整个波形耦合到EUT。交流或直流电源用的CDN要设计成开 路电压与短路电流波形符合表4、表5和表6中的要求。 对于1/O线和通信线,去耦网络的串联阻抗会限制数据传输的带宽。耦合元件可以使用电容(当 线路能够承受容性负载的影响时)、位器件或避雷器。当耦合到互连线时,可能因为6.3.3中描述的 耦合机理造成波形失真。 每个CDN都应满足6.3.2和6.3.3的要求,而且应满足6.4中的校准要求。应根据图4选用CDN

    图4耦合/去耦方法的选择

    6.3.2每根线额定电流<200A的交/直流电源的耦合/去耦网络

    电压和电流的峰值、波前时间和持续时间应分别在开路情况下和短路情况下,在CDN的EUT输 出端口验证。在CDN的EUT端测得的波形参数取决于发生器,该波形参数只对被测的发生器和CDN 的组合唯一有效。3O%下冲仅适用于发生器的输出端。在CDN的输出端,对下冲没有限制。CDN应 与有足够带宽和电压、电流量程的测量系统连接,以使监测波形特性 去耦电感的大小应由CDN制造商选择,从而使得CDN上产生的压降在额定电流情况下不超过 CDN输人电压的10%,但不超过1.5mH。 对于额定电流大于16A的CDN,为了防止产生不期望的压降,通常需减小去耦元件的值。在这种 情况下,在未接负载时测得的开路电压波形的峰值电压和持续时间可在下面的表4、表5和表6给出的 允差范围内变化。大电流的EUT表示其阻抗低,导致浪涌接近短路情况。因而,对于大电流的CDN, 电流波形是主导波形。可以对电压的规定放宽允差范围

    表4CDN的EUT端口的电压波形要求

    应在CDN的交流/直流电源端口开路情况下测量浪涌电压参数。 表中的值是CWG具有理想值时的值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差 能使得CWG和CDN的组合超出允差

    表5CDN的EUT端口的电流波形要求

    应在CDN的交流/直流电源端口短路情况下测量浪涌电源 .04为经验值

    表6CDN的EUT端口的开路电压峰值和短路电流峰值之间的关系

    开关S.用于选择单独的被

    用于交流线(三相)上电容耦合的CDN示例:线

    6.3.3适用于互连线的CDN

    6.3.3描述了用于所有类型的互连线的CDN,除了旨在与广泛分布系统相连的非屏蔽户外对称通信线 见附录A)外,应根据产品规范/标准中规定的互连电缆的类型、电路以及运行状态来选择耦合方法。 耦合到非屏蔽线要求耦合装置(CD)能够确保互连线和浪涌发生器之间的有足够的隔离,但要充许 浪涌有效传输。 任何能够满足耦合和隔离功能的CD,如电容或气体放电管(GDT)都可以使用。 电容耦合维持了波形的完整性,但可能对高速数据传输产生滤波效果, 雪崩器件如GDT具有较低的寄生电容,可与大多数类型的互连线相连接。CD的击穿电压应选得 尽可能低,但是要高于受试线路的最大工作电压。 所有的CDN应符合6.4的校准要求。 如果信号线是对称的,则在去耦网络中可以使用电流补偿电感器, AE侧要求的去耦性能取决于应用规范,而且决定了去耦元件(电感、阻抗、电容、GDT、钳位器件 等)的值。为了达到最佳去耦效果从而保护AE,需要分析具体情况,以选择去耦元件

    6.3.3.2用于非屏蔽不对称互连线的CDN

    6.3.3.3用于非屏蔽对称互连线的CDN

    基于非屏蔽线路的特性,通常以共模方式耦合到对称互连线(双绞线),例如耦合到所有线和地 之间。 从浪涌发生器到EUT的能量传递被认为是一个常量,与电缆中导线的数量无关,等效为大约402 的耦合阻抗。该等效耦合阻抗分布在电缆中的各线之间。因此,一对双绞线的每根线上耦合电阻值是 402的倍数。该规则适用于至多8线/4对线。CDN的选择应与电缆中存在的线/线对的数量相匹配; 但是对于多于8线/4对线的电缆,线缆对应分组,通过几个8线/4对CDN建立连接,采用测试8线/ 4对电缆使用的耦合电阻值 共模流圈适用于去耦,允许高速数据传输并确保有效的共模去耦。 图10为适用于非屏蔽对称互连线的CDN的示例

    对于高速互连线,可以使用图10和图11给出的示例 为了避免耦合和去耦电容对数据传输产生滤波效果,需要采用结合了耦合电容和耦合电感的平衡 高频设计。 图11给出了用于传输速率高达1000Mbit/s的对称互连线的CDN示例

    L,L,L应对所有组件进行选择,以满足规定的脉

    此时,由于CDN对EUT的影响,EUT可能无法正常工作,产品委员会宜指定适当的操作或不 进行浪涌抗扰度试验

    为了比较不同CDN对测试结果的影响,CDN应定期校准 为此: 面的程序对于测量CDN的最 关键的特性是很必要的。在CDN的EUT端测得的波形参数取决于发生器,该波形参数只对被测的发 主器和CDN的特定组合有效

    6.4.2适用于额定电流每线≤200A的交/直流电源端口的CDN的校准

    应在相同的设定电压下,在开路情况(负载大于或等于10k2)和短路情况(负载小于0.12)测量 CDN的特性。 在既没有连接EUT也没有连接供电电源时,在去耦网络的交/直流电源端口的被测线和地之间测 量的残余浪涌电压不应超过施加的试验电压的最大值的15%或CDN的额定峰值电压的两倍,二者中 取较大者。 在既没有连接EUT也没有连接供电电源时,在非被测线和地之间测得的不期望的浪涌电压不应 超过施加的试验电压(开路)最大值的15%

    626.5—2019/IEC61000

    6.4.3适用于互连线的CDN的校准

    建议使用和实际测试相同的配置(相同的耦合和去耦元件)校准互连线的CDN 在既没有连接EUT也没有连接AE时,应测量并记录CDN的AE侧的被测线和地之间的残余浪 通电压,以便于使用者确认对某些特殊的AE的保护是否充分

    6.4.3.2非对称互连线的CDN校准

    测量时,应将脉冲依次只施加到一条耦合路径。 根据表7,CDN的EUT输出端口的峰值、波前时间和脉冲持续时间应在CDN的额定脉冲电压和 电流下进行测量, 为了测量EUT输出端的浪涌电压和浪涌电流,AE侧的DN的输人端应与PE短接 残余电压值取决于对AE的保护要求。因此,本部分未给出限值

    表7适用于非对称互连线的CDN的校准

    效果,CN音 电流容量和耦合效果。上述段落描述的耦合方法对电压和电流波形有影响。校准参数的规定

    非对称互连线的CDN的EUT端口的浪涌波形要

    建议以最大的额定脉电压对CDN进行校准,这将减少由CLD和GD1产生的开关噪声的影用。表中所示 值对应发生器的设定电压为4kV。如果CDN的额定脉冲电压最大值是其他值,则以该最大值校准。短路 值电流要求也应相应地变化。例如,如果最大电压为1kV,那么短路电流值应在此表的基础上乘以1/4。 通过气体避雷器、钳位器件或雪崩器件的耦合将会对浪涌波形产生一些开关噪声。以最大可能的浪涌电压 行校准能使得测量误差最小化。通常建议忽略开关噪音对波前时间和持续时间测量的影响 表中的值是CWG具有理想值时的值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差 能使得CWG和CDN的组合超出允差

    6.4.3.3适用于对称互连线的CDN的校准

    应按照表9的规定,以额定脉冲电压对CDN进行校准。峰值幅度,波前时间和持续时间应在EUT 输出端口按表9进行测量。 为了测量EUT输出端口的电压和电流,AE侧的DN的输人端应与PE短接。 残余电压值取决于AE的保护要求。因此本部分没有给出限值。 建议对不同线对的导线之间的开路电压也进行测量。当EUT对网络平衡度要求很高时,导线之 间的差分电压会使EUT产生失效故障。差分电压值的允差取决于EUT的设计,本部分没有给出 限值。

    表9适用于对称互连线的 CDN的校准

    10线路是指传输阻抗始终是40。 线的耦合,每根线阻抗为1602或每对线为802.对于4对线的耦合,每根线阻抗为320或每对线为160。

    该校准程序的目的是检查元件的正常功能,如去耦扼流圈的饱和度,DN部分的去耦效果,CN部分 的电流容量和耦合效果。上述段落中描述的耦合方式会对电压和电流波形产生影响。校准参数如表 10所示。

    表10用于对称互连线的CDN的EUT端的浪涌波形要求

    建议以最大的额定脉冲电压对CDN进行校准,这将减少由CLD和GDT产生的开关噪声的影响。表中所示数 值对应发生器的设定电压为2kV。如果CDN的额定冲击电压最大值是其他值,则以该最大值校准。短路峰 值电流要求也应相应地变化。例如,如果最大电压为4kV,那么短路电流值应在此表的基础上乘以2。 通过气体避雷器、钳位器件或雪崩器件的耦合将会对浪涌波形产生一些开关噪声。以最大可能的浪涌电压进 行校准能使得测量误差最小化。通常建议忽略开关噪音对峰值测量的影响。 表中的值是CWG具有理想值时的值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差可 能使得CWG和CDN的组合超出允差。 耦合装置(CD)可能是基于电容、气体避雷器、钳位器件、雪崩器件或任何其他可使得EUT所需的数据正常工 作的方式,同时,满足该表规定的浪涌波形参数

    试验配置包括以下设备: EUT; 辅助设备(AE)(需要时); (规定类型和长度的)电缆; CDN; 组合波发生器; 屏蔽线试验用参考地平面,见7.6和图12。

    校验的目的是为了确保试验配置工作正常,试验配置包括: 组合波发生器; CDN; 试验设备的互连电缆。 为了验证系统功能正常,应检查下面的信号: CDN输出端的浪涌脉冲。 在系统不接EUT时,应采用合适的测量仪器(如示波器)对提出的任何等级进行验证 注:实验室可以明确一个内部控制参考值作为该校验程序的指定值

    Z3EUT电源端的试验配置

    7.4非屏蔽不对称互连线的试验配置

    7.5非屏蔽对称互连线的试验配置

    适用于对称互连线的耦合网络的示例见图10和图11, 注:如果使用耦合避雷器,不对避雷器触发点(对额定电压为90V的气体放电管约为300V)以下的试验等级作 规定 如果没有其他规定,EUT和耦合网络之间的互连线长度不应超过2m。 对于高速互连线的浪涌试验,当EUT由于CDN的影响而不能正常工作时,不应施加浪涌试验

    7.6对屏蔽线施加浪涌的试验布置

    EUT与地绝缘,浪涌直接施加在它的金属外壳;受试端口的终端(或辅助设备)接地。该试验适用 于使用一根或多根屏蔽电缆的设备(见图12)。 注1:图12提到的参考地是一个低阻抗基准,可采用专用电缆或接地平面实现。 除受试端口,所有与EUT连接的端口都应通过合适方法如安全隔离变压器或合适的CDN与地隔 离。受试端口与连接到该端口的电缆的另一端的装置(辅助设备见图12)之间的电缆长度应是: 20m(首选长度);或 超过10m的最短长度,由制造商提供的在安装中使用的预制电缆。 对于制造商规定的长度≤10m的电缆不进行浪涌试验。 EUT与AE之间的电缆应采用非感性捆扎或双线绕法,并放置在绝缘支撑上。 屏蔽线施加浪涌的规则: a)双端接地的屏薪线

    按图12给屏蔽层施加浪涌。 对屏蔽线的试验使用2Q源阻抗的发生器和18μF电容(见6.2.3)。 b)一端接地的屏蔽线 试验应按7.4和7.5(见图4)进行,因为此类屏蔽对由磁场感应的浪涌不能提供任何防护。 注2:在这种情况下,浪涌试验不适用于此类屏蔽。 对于没有金属外壳的EUT,浪涌直接施加到EUT侧的屏蔽电缆上

    允许不经过如上图所示的隔离变压器而通过去耦网络为EUT和/或AE供电,但此时,EUT的保护地不宜连接到 去耦网络。直流供电的EUT或AE宜通过去耦网络供电 其中,AE与浪涌信号应隔离,受试线缆AE侧的接地连接可以通过直接连接到屏蔽层而实现,而不用连接到AE的 机壳。如果需要做进一步的隔离,电缆可以在不影响屏蔽的完整性(例如,采用一个同轴连接器或一个以太网屏蔽电缆 连接器)的情况下延伸连接到地,形成一个屏蔽扩展连接器。在这种情况下,被测电缆的长度是指EUT和扩展连接器之 可的长度而非EUT和AE之间的长度。扩展连接器和AE之间的电缆长度不作硬性要求,

    允许不经过如上图所示的隔离变压器而通过去耦网络为EUT和/或AE供电,但此时,EUT的保护地不宜连接 网络。直流供电的EUT或AE宜通过去耦网络供电 其中,AE与浪涌信号应隔离,受试线缆AE侧的接地连接可以通过直接连接到屏蔽层而实现,而不用连接到AE 充。如果需要做进一步的隔离,电缆可以在不影响屏蔽的完整性(例如,采用一个同轴连接器或一个以太网屏蔽电 器)的情况下延伸连接到地,形成一个屏截扩展连接器。在这种情况下,被测电缆的长度是指EUT和扩展连接 J长度而非EUT和AE之间的长度。扩展连接器和AE之间的电缆长度不作硬性要求

    图12用于屏蔽线的试验配置

    试验程序包括: 测试仪器的验证,见7.2; 实验室参考条件的建设; EUT正常运行的确认; 试验的执行: 试验结果的评估(见第9章)

    试验程序包括: 测试仪器的验证,见7.2; 实验室参考条件的建设; EUT正常运行的确认; 试验的执行; 试验结果的评估(见第9章)

    除非通用标准、产品类标准和产品标准有特别规定,实验室的气候条件应在EUT和试验仪器各 制造商规定的设备正常工作的范围内。 如果相对湿度很高,以至于在EUT和试验仪器上产生凝露,则不应进行试验

    的电磁环境应确保EUT的正常运行,而不应影

    制造商或试验的委托方确定,或由产品的制造商和采购方双方协商同意。推荐的分类如下 a)在制造商、委托方或采购方规定的限值内性能正常; b)功能或性能暂时丧失或降低,但在骚扰停止后能自行恢复,不需要操作者干预; C)功能或性能暂时丧失或降低,但需操作者干预才能恢复:

    d)因设备硬件或软件损坏涂料标准规范范本,或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低 制造商的技术规范可以规定一些对EUT产生了影响但被认为是不重要的因而是可以接受的 效应。 在没有合适的通用标准、产品标准或产品类标准时,这种分类可以由负责相应产品的通用标准、产 品标准和产品类标准的专业标准化技术委员会用于作为明确表达性能判据的指南,或作为制造商和采 购方协商性能判据的框架 试验后不应使EUT变得危险或不安全

    试验报告应包括能重现试验的全部信息。特别是下列内容: 第8章要求的在试验计划中规定的项目; EUT和辅助设备的标识,例如商标、产品型号、序列号; 试验设备的标识,例如商标、产品类型、序列号; 任何进行试验所需的专门环境条件,例如屏蔽室; 进行试验所需的任何特定条件; 应包含试验布置和EUT的布局的示意图和/或照片; 制造商、委托方或采购方规定的性能等级; 在通用标准、产品标准或产品类标准中规定的性能判据; 在骚扰施加期间及以后观察到的对EUT的任何影响,及其持续时间; 所有被测电缆的类型,包括电缆长度以及连接到EUT的端口: 判断试验合格/不合格的判据(根据通用标准、产品标准或产品类标准规定的性能判据或制造 商和采购方达成的协议); 采用的任何特殊条件,例如电缆长度或类型,屏敲或接地,或EUT运行条件,均要符合规定; 试验配置(硬件),包含采用的耦合方法; 试验配置(软件)

    规范性附录 用于与广泛分布系统互连的非屏蔽室外对称通信线的浪涌试验

    A.210/700μs组合波发生器

    发生器产生的浪涌波形特性的波形: 开路电压波前时间10μs; 开路电压持续时间700uS: 短路电流波前时间5uS; 短路电流持续时间320uS

    排水管道标准规范范本发生器产生的浪涌波形特性的波形: 开路电压波前时间10μs; 开路电压持续时间700uS: 短路电流波前时间5uS 短路电流持续时间320us

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