雷击浪涌冲击抗扰度试验旨在评估电气和电子设备对由开关和雷电瞬变过电压引发的单极性浪涌(冲击)的抵抗能力。该试验主要依据国家基础标准GB/T17626.5-2019/IEC61000-4-5《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》进行。
标准中主要是模拟间接雷击产生的各种情况:
(1)雷电击中外部线路,有大量电流流入外部线路或接地电阻,因而产生的干扰电压。
(2)间接雷击(如云层间或云层内的雷击)在外部线路上感应出电压和电流。
(3)雷电击中线路邻近物体,在其周围建立的强大电磁场,在外部线路上感应出电压。
(4)雷电击中邻近地面,地电流通过公共接地系统时所引进的干扰。
标准除了模拟雷击外,还模拟变电所等场合,因开关动作而引进的干扰(开关切换时引起电压瞬变),如:
(1)主电源系统切换时产生的干扰(如电容器组的切换)。
(2)同一电网,在靠近设备附近的一些较小开关跳动时的干扰。
(3)切换伴有谐振线路的晶闸管设备。
(4)各种系统性的故障,如设备接地网络或接地系统间的短路和飞弧故障。
一、浪涌冲击试验相关术语
耦合网络(CN)
用于将能量从一个电路传递到另一个电路的电路组件。
组合波发生器(CWG)
能够产生特定波形(如1.2/50us开路电压、8/20us短路电流等)的装置,用于模拟浪涌冲击。
耦合/去耦网络(CDN)
结合了耦合网络与去耦网络的功能,用于在试验中控制能量的传递和防止非受试装置受到干扰。
去耦网络(CDN)
专门设计用于从受试设备上移除或减少浪涌影响的其他非受试装置、设备或系统的电路部分。
有效输出阻抗
浪涌发生器在特定条件下的输出阻抗,通常以开路电压峰值与短路电流峰值的比值来表示。
高速通信线
指在工作时传输频率超过100khz的输入/输出线路,这类线路在浪涌冲击试验中可能特别敏感。
电源端口
为设备提供必要电源的导线或电缆接口,其稳定性对设备的正常运行至关重要。
抗扰度
衡量装置、设备或系统在面临电磁骚扰时,维持其运行性能的能力。
参考地
被视为导电的大地部分,其电位被约定为零,为试验提供稳定的电压参考。
二次保护
在浪涌冲击试验中,对已经通过一次保护措施的能量进行进一步抑制的策略。
浪涌冲击(Surge)
指在线路或电路中传播的电流、电压或功率的瞬态波动,其特点在于快速上升和缓慢下降的波形。
系统
由相互依赖的部分组成,旨在执行特定功能并达成特定目标的集合体。
二、雷击浪涌冲击试验是如何将干扰施加到受试产品上的
雷击浪涌冲击试验,作为一种接触型抗扰度试验,主要针对电源端口、信号端口、控制端口以及以太网口进行浪涌脉冲的施加。
1、针对电源端口、短距离信号电路
通常采用1.2/50us~8/20us的浪涌波形进行测试。也就是说通过浪涌脉冲发生器直接给产品的电源端口的线地之间、线线之间施加干扰,供电也是通过浪涌发生器进行直接供电。
2、而对于那些通过直接连接多个用户电信网络、公共交换电话网络PSTN以及各种类型数字用户环路等来实现分散系统连接的通信线,且其典型线缆长度超过300米时,则应选用10/700us~5/320us的浪涌波形进行测试。这个时候,需要用到耦合/去耦网络(CDN),通过该网络把干扰传递给受试产品,同样,也是需要进行线线间和线地之间的施加。若通讯线是带屏蔽的, 打屏蔽层对地就可以。
对于电源端口和信号端口,测试波形、测试方式都是不相同的。
EUT(被测设备)与耦合/去耦网络之间的电源线长度应严格控制在2米以内。
除非另有产品标准规定,否则直流电源端和互联线上的浪涌脉冲施加次数应为正、负极性各5次;对于交流电流端口,则需在0°、90°、180°、270°相位分别施加正、负极性各5次的浪涌脉冲,且连续脉冲间的时间间隔需控制在1分钟或更短。
若按1/min重复率测试时EUT表现正常,但在更快的重复率下出现故障,则应采用1/min的重复率进行测试。