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電快速瞬變脈沖群抗擾度檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-06 08:11:09 更新時(shí)間：2025-08-05 08:11:10

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

電快速瞬變脈沖群 (EFT/B) 抗擾度檢測(cè)

電快速瞬變脈沖群（Electrical Fast Transient/Burst，簡(jiǎn)稱EFT/B）抗擾度檢測(cè)是電磁兼容性（EMC）測(cè)試的核心項(xiàng)目之一。它主要評(píng)估電氣和電子設(shè)備在使用過(guò)程中，對(duì)來(lái)自開關(guān)動(dòng)作（如繼電器、接觸器分合，感性負(fù)載斷開）或高壓開關(guān)裝置（如GIS）產(chǎn)生的、沿電源線或信號(hào)線傳導(dǎo)的瞬態(tài)快速脈沖群干擾的抵抗能力。這類干擾的特點(diǎn)是單脈沖能量小但上升時(shí)間極快（5ns）、重復(fù)頻率高（kHz級(jí)別）且成群出現(xiàn)，極易導(dǎo)致數(shù)字電路產(chǎn)生誤動(dòng)作、數(shù)據(jù)丟失或設(shè)備復(fù)位等故障。因此，EFT/B抗擾度檢測(cè)對(duì)于確保設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

檢測(cè)項(xiàng)目

EFT/B抗擾度檢測(cè)的核心項(xiàng)目是向被測(cè)設(shè)備（EUT）的指定端口施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瞬態(tài)脈沖群干擾，觀察并記錄設(shè)備在干擾施加期間和之后的性能表現(xiàn)。主要測(cè)試端口包括：

1. 電源端口： 包括交流（AC）和直流（DC）電源輸入端口。干擾通過(guò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN）施加到相線、中線及保護(hù)地線上（對(duì)于AC）或正、負(fù)電源線及地上（對(duì)于DC）。

2. 輸入/輸出信號(hào)端口和控制端口： 長(zhǎng)度超過(guò)3米的電纜連接的I/O端口（如數(shù)據(jù)線、通信線、控制線）。干擾通常通過(guò)容性耦合夾耦合到非屏蔽電纜上，或?qū)τ谔囟ǘ丝冢ㄈ珉娦哦丝冢褂肅DN或通過(guò)串聯(lián)電容（如33nF）直接注入。

3. 接地端口： 保護(hù)接地（PE）或功能接地（FE）端口，干擾直接施加到這些端口上。

測(cè)試過(guò)程中，需按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或通用標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 61000-4-4）規(guī)定的嚴(yán)酷度等級(jí)進(jìn)行測(cè)試。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行EFT/B抗擾度檢測(cè)需要以下關(guān)鍵儀器設(shè)備：

1. EFT/B 發(fā)生器： 這是核心設(shè)備，用于產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 61000-4-4）要求的快速瞬變脈沖群。其主要參數(shù)包括：
- 單個(gè)脈沖上升時(shí)間：5ns ± 30%
- 單個(gè)脈沖寬度（50%幅值處）：50ns ± 30%
- 脈沖群持續(xù)時(shí)間：15ms
- 脈沖群周期：300ms
- 脈沖重復(fù)頻率：5kHz 或 100kHz（根據(jù)測(cè)試等級(jí)選擇）
- 開路輸出電壓：0.25kV 至 4kV 或更高（根據(jù)嚴(yán)酷度等級(jí)設(shè)定）
- 輸出極性：正/負(fù)

2. 耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)： 用于電源端口測(cè)試。
- 耦合部分： 將EFT干擾脈沖有效地耦合到EUT的電源線路上（同時(shí)施加到相線/中線或L+/L-）。
- 去耦部分： 防止EFT干擾脈沖反灌到輔助供電電源或影響其他連接到同一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，為輔助設(shè)備提供足夠的去耦阻抗。

3. 容性耦合夾： 用于I/O信號(hào)和控制端口測(cè)試。它是一個(gè)夾在被測(cè)電纜上的金屬平板裝置，通過(guò)分布電容（約100-1000pF）將EFT干擾耦合到電纜上，無(wú)需與被測(cè)電纜電氣連接，適用于非屏蔽電纜。

4. 測(cè)試桌和參考接地平面： EUT及其電纜應(yīng)按規(guī)定放置在絕緣支撐（離參考接地平面0.1m高）上，參考接地平面（通常為金屬板）提供測(cè)試的參考地。

5. 供電電源： 為EUT提供正常運(yùn)行所需的電源。

6. 監(jiān)測(cè)設(shè)備： 用于在測(cè)試過(guò)程中或測(cè)試后評(píng)估EUT的性能是否符合要求，可能包括示波器、電壓表、專用監(jiān)測(cè)軟件、被測(cè)設(shè)備自身的指示器等。

檢測(cè)方法

EFT/B抗擾度檢測(cè)的基本步驟如下，需嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)要求：

1. 測(cè)試布置： 將EUT按典型安裝方式放置在測(cè)試桌的絕緣支撐上，所有電纜按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定布置（如電源線通過(guò)CDN連接，I/O線穿過(guò)耦合夾）。耦合夾需良好地連接到參考接地平面上。EFT發(fā)生器也應(yīng)連接到參考接地平面。

2. 嚴(yán)酷度等級(jí)選擇： 根據(jù)產(chǎn)品適用的標(biāo)準(zhǔn)（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)如IEC 61000-4-4，產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范）確定測(cè)試的電壓等級(jí)和施加時(shí)間/次數(shù)。常見等級(jí)（以電源端口為例）有Level 1 (0.5kV), Level 2 (1kV), Level 3 (2kV), Level 4 (4kV)。

3. 設(shè)定發(fā)生器參數(shù)： 在EFT發(fā)生器上設(shè)置選定的測(cè)試電壓等級(jí)、極性（通常正負(fù)都需測(cè)試）、脈沖重復(fù)頻率（通常5kHz用于驗(yàn)證，100kHz用于更嚴(yán)酷評(píng)估）等。

4. 施加干擾：
- 持續(xù)時(shí)間： 在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)（如每根電源線、每組信號(hào)線），通常對(duì)每個(gè)極性施加至少持續(xù)1分鐘的干擾（相當(dāng)于約2000個(gè)脈沖群）。
- 順序： 依次對(duì)每根需要測(cè)試的線纜（如L1, L2, L3, N, PE）或每組信號(hào)線施加干擾。對(duì)于多相電源，通常逐相施加。
- 耦合方式： 電源線通過(guò)CDN耦合，信號(hào)/控制線通過(guò)容性耦合夾耦合或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)注入。

5. 性能監(jiān)測(cè)： 在整個(gè)施加干擾期間和之后，持續(xù)監(jiān)測(cè)EUT的功能和性能。記錄任何性能降低、功能喪失、復(fù)位、誤動(dòng)作等現(xiàn)象。

6. 結(jié)果記錄與分析： 詳細(xì)記錄測(cè)試配置、參數(shù)設(shè)置、EUT的表現(xiàn)，并根據(jù)性能判據(jù)判定測(cè)試是否通過(guò)。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

EFT/B抗擾度檢測(cè)遵循的主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是：

1. 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：
- IEC 61000-4-4 / EN 61000-4-4 / GB/T 17626.4：《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》。這是最核心的標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試發(fā)生器特性、測(cè)試配置、測(cè)試方法、嚴(yán)酷度等級(jí)和試驗(yàn)程序。

2. 通用標(biāo)準(zhǔn)：
- IEC 61000-6 系列 / EN 61000-6 系列 / GB/T 17799 系列： 如IEC 61000-6-1（住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)）、IEC 61000-6-2（工業(yè)環(huán)境通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)）。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同環(huán)境下設(shè)備的通用抗擾度要求，其中包含對(duì)EFT/B測(cè)試的引用和最低性能判據(jù)要求。

3. 產(chǎn)品（類）標(biāo)準(zhǔn)：
- 眾多特定產(chǎn)品的EMC標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)引用IEC 61000-4-4，并根據(jù)產(chǎn)品的特性和預(yù)期使用環(huán)境，規(guī)定具體的測(cè)試端口、嚴(yán)酷度等級(jí)和性能判據(jù)（Performance Criteria）。例如：
- 信息技術(shù)設(shè)備（ITE）： IEC/EN/GB 9254, CISPR 24
- 測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用設(shè)備： IEC/EN/GB 61326
- 家用電器、電動(dòng)工具： IEC/EN/GB 55014 (CISPR 14-1)
- 工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備： IEC/EN/GB 61131-2
- 醫(yī)療電氣設(shè)備： IEC/EN/GB 60601-1-2
- 不間斷電源（UPS）： IEC/EN/GB 62040-2

性能判據(jù)（Performance Criteria）： 標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)定不同的性能判據(jù)等級(jí)（如A, B, C）：
- 判據(jù)A： 測(cè)試期間和之后，EUT應(yīng)能按預(yù)期持續(xù)正常工作。無(wú)性能降級(jí)或功能喪失。
- 判據(jù)B： 測(cè)試期間允許出現(xiàn)暫時(shí)的功能降級(jí)或喪失，但測(cè)試結(jié)束后EUT應(yīng)能自行恢復(fù)正常工作，無(wú)需操作者