电磁兼容(EMC):群脉冲抗扰度试验深度解读(四)

2024-08-26 10:04

本文主要是介绍电磁兼容(EMC):群脉冲抗扰度试验深度解读(四),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

1. 电快速瞬变脉冲群是如何产生的?

2. 尖峰幅度

3. 上升时间

4. 尖峰持续时间

5. 尖峰重复率

6. 每个尖峰脉冲群的个数和脉冲群持续时间

7. 总结


1. 电快速瞬变脉冲群是如何产生的?

       电快速瞬变脉冲群是由于切换感性负载而产生的。该切换瞬变通常被称为快速瞬变,可从以下几个方面来描述:

       脉冲群的持续时间:主要由切换前存储在电感中的能量决定;

       单个瞬变的重复率;

       幅度变化的瞬变组成一个脉冲群:主要由切换触点的机械和电特性决定(断开触点的速度,开路情况下触的耐压能力。

       这些感性负载通常为电机、继电器等。电感作为储能元器件,但它与电容的储能方式还有有一些区别。当电容充满电后,断开不接负载,电容里的电量会持续比较长的时间,理论上是会永久存在,实际会缓慢消散。而电感就充满能量后,即使断开不接负载,电感上的能量也是瞬间消失,用万用表测量不出电感上有电压存在。这里根据电感的公式V=Ldi/dt,可以知道,在电感断开的瞬间,di/dt发生快速的变化。

       例如:1mH电感,通过1A电流,切换时间1us,此时在电感上感应的电压V=1kV,同样的电感和电流,切换时间缩小到1ns时,电感上的感应电压将达到1000kV,如此高的电压可以瞬变将空气击穿形成击穿电流,将电感上的能量消耗掉。当在实际电路中,电感回路还存在一定的电阻阻抗,因此在断开的瞬变电感与回路的电阻以及寄生电容将形成阻尼振荡,反复地通过击穿空气将电感上的能量慢慢消耗掉。这也便是脉冲群产生的机理,如上说脉冲群的电气特性主要取决于应用环境中的感性负载特性。

2. 尖峰幅度

       导线上测量到的尖峰幅值同与开关触点电连接的线上测到的尖峰幅值相同。对于供电电源和某些控制电路,在触点接近的时候(1m的数量级的距离)也会产生同样的情况。此时,骚扰是由感应(例如电容)来传递的。其幅值是在触点测到的幅值一部分。

       如下是简单的等效示意图,R1感性负载直接连接,其上的尖峰电压也便等于VL。而R2回路通过寄生电容C1,使VL感应过来,其幅值由C1,R2和C3分压,因此便是触点电压的一部分。

3. 上升时间

       宜注意的是,随着距离电快速瞬变脉冲源的增大,由于连接负载引起失真而导致的传输损耗、散射和反射,会使波形发生改变。在尖峰的传输过程中,考虑到高频分量的衰减效应,假定试验发生器的5ns的上升时间的规定是折中的方法

       更短的上升时间,例如1ns,将会得到更保守的试验结果。它更合适与电快速瞬变源有短连接的设备的场合。

       在电快速瞬变脉冲源(电压从500V~4kV,甚至更高的值)的脉冲实际的上升时间与空气中静电放电脉冲上升时间非常接近,它们的放电机理是相同的。

4. 尖峰持续时间

       实际的持续时间与标准规定的持续时间显著不同。然而,这符合在敏感电路中作为感应电压测量到的尖峰的持续时间,因为这些感应电压与尖峰的低频分量几乎不相关。

5. 尖峰重复率

       重复率取决于多个参数。例如:

       充电电路的时间常数(电阻、电感及开关感性负载的分布电容);

       开关电路的时间常数,包括将此负载连接到开关触点的导线的阻抗;

       开路动作中的接触速度;

       开关触点的耐压;

       由此,重复率是变化的,十倍的范围或者更多是非常正常的。

       实际上,由于在电快速瞬变脉冲群的一次试验中需要包括最典型的参数的范围,试验时选择100kHz的重复率是作为折中的重复率

6. 每个尖峰脉冲群的个数和脉冲群持续时间

       这些参数取决于由切换感性负载存储的能量及开关触点的耐压。

       尖峰/脉冲群的个数与尖峰重复率和脉冲群持续时间有直接关系。从测试的数据来看,除了水银继电器(并不像标准考虑的其他类型的继电器一样普遍使用),绝大多数的脉冲群持续时间非常接近2ms。

       选择0.75ms的持续时间作为100kHz试验时的参考时间。对应的尖峰/脉冲群的个数为75个。

7. 总结

       综上所述,电快速瞬变脉冲群试验与产品在实际应用中,环境里的脉冲群干扰相差甚大。因此不要说在实验室测试合格,但去到客户那里还是出问题的这种论调。若产品实际的应用场景存在快速切换的大感性负载,那请根据实际情况将试验等级提高

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