搜索電磁敏感度/抗擾度測(cè)試：EFT電快速脈沖群測(cè)試
2019-07-02 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
EFT電快速脈沖群測(cè)試
在ansys em(ANSYS Electronics Desktop/ANSYS EM Suite 19.2)軟件中怎么做傳導(dǎo)抗擾度CS,輻射抗擾度RS,靜電抗擾度ESD,脈沖群EFT,工頻磁場(chǎng)抗擾度,阻尼振動(dòng)波抗擾度仿真?也是可以的,可以綜合ANSYS EM Suite 19.2中的hfss,maxwell,q3d,emit,ANSYS Savant,SiWave等電磁工具進(jìn)行仿真,本文主要講講EFT做些什么。
首先:What is EFT?
英文來(lái)源是:Electrical Fast Transient (EFT) Immunity,翻譯成中文是:電快速脈沖瞬態(tài)敏感度
Inductive loads such as relays, switch contactors, or heavy-duty motors when de-energized produce bursts of narrow
high-frequency transients on the power distribution system. These fast transients can also be produced when the
utility provider switches in or out the power factor correction equipment. A common cause of power line transients is
sparking that occurs whenever an AC power cord is plugged in, equipment is switched off, or when circuit breakers
are opened or closed. Figure 1 shows how transients are generated and coupled to end equipment over power lines.
大部分電子產(chǎn)品需要通過(guò)電快速瞬變脈沖群(EFT)和靜電放電(ESD)等項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
EFT和ESD是兩種典型的突發(fā)干擾,EFT信號(hào)單脈沖的峰值電壓可高達(dá)4kV,上升沿5ns。接觸放電測(cè)試時(shí)的ESD信號(hào)的峰值電壓可高達(dá)8kV,上升時(shí)間小于1ns。這兩種突發(fā)干擾,都具有突發(fā)、高壓、寬頻等特征。
電快速速變脈沖群試驗(yàn)的目的就是為了檢驗(yàn)電子、電氣設(shè)備在遭受這類暫態(tài)騷擾影響時(shí)的性能。重復(fù)快速瞬變?cè)囼?yàn)是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源端口、信號(hào)和控制端口的試驗(yàn)。試驗(yàn)的要點(diǎn)是瞬變的短上升時(shí)間、重復(fù)率和低能量。
這種試驗(yàn)是一種耦合到電源線路、控制線路、信號(hào)線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗(yàn)。此波形不是感性負(fù)載斷開(kāi)的實(shí)際波形(感性負(fù)載斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的干擾幅度是遞增的),而實(shí)驗(yàn)所采用的波形使實(shí)驗(yàn)等級(jí)更為嚴(yán)酷。電快速脈沖群是由間隔為300ms的連續(xù)脈沖串構(gòu)成,每一個(gè)脈沖串持續(xù)15ms,由數(shù)個(gè)無(wú)極性的單個(gè)脈沖波形組成,單個(gè)脈沖的上升沿5ns,持續(xù)時(shí)間50ns,重復(fù)頻率2.5KHz(對(duì)4KV測(cè)試等級(jí))或5KHz(對(duì)其他等級(jí))。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重復(fù)頻率。對(duì)電源端子選擇耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加干擾,耦合電容為33 nF。對(duì)I/0信號(hào)、數(shù)據(jù)和控制端口選擇專用容性耦合夾施加干擾,等效藕合電容約為50-200 pF。
解決電源線干擾問(wèn)題的主要方法是在電源線入口處安裝電源線濾波器,阻止干擾進(jìn)入設(shè)備。快速脈沖通過(guò)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)差模方式注入的一般可以通過(guò)差模電容(X電容)和電感濾波器加以吸收。若注入到電源線上的電壓是共模電壓,濾波器必須能對(duì)這種共模電壓起到抑制作用才能使受試設(shè)備順利通過(guò)試驗(yàn)。下面是用濾波器抑制電源線上的電快速脈沖的方法。
這種情況是最容易的。因?yàn)闄C(jī)箱是金屬的,它與地線面之間有較大的雜散電容,能夠?yàn)楣材ｋ娏魈峁┍容^固定的通路。這時(shí),只要在電源線的入口處安裝一只含有共模濾波電容的電源線濾波器,共模濾波電容就能將干擾旁路掉,使其回到干擾源。由于電源線濾波器中的共模濾波電容受到漏電流的限制,容量較小,因此對(duì)于干擾中較低的頻率成分主要依靠共模電感抑制。另外,由于設(shè)備與地線面之間的接地線具有較大的電感,對(duì)于高頻干擾成分阻抗較大,因此設(shè)備接地與否對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果一般沒(méi)有什么影響。除了選擇高頻性能良好的濾波器以外,在安裝濾波器時(shí),注意濾波器應(yīng)靠近金屬機(jī)箱上的電源入口處,防止電源線二次輻射造成的干擾。
(2)設(shè)備機(jī)箱是非金屬的:
如果設(shè)備的機(jī)箱是非金屬的,必須在機(jī)箱底部加一塊金屬板,供濾波器中的共模濾波電容接地。這時(shí)的共模干擾電流通路通過(guò)金屬板與地線面之間的雜散電容形成通路。如果設(shè)備的尺寸較小,意味著金屬板尺寸也較小,這時(shí)金屬板與地線面之間的電容量較小,不能起到較好的旁路作用。在這種情況下,主要靠電感發(fā)揮作用。此時(shí),需要采用各種措施提高電感高頻特性,必要時(shí)可用多個(gè)電感串聯(lián)。
從試驗(yàn)方法可知,干擾脈沖耦合進(jìn)信號(hào)電纜的方式為電容性耦合。消除電容性耦合的方法是將電纜屏蔽起來(lái),并且接地。因此,用電纜屏蔽的方法解決電快速脈沖干擾的條件是電纜屏蔽層能夠與試驗(yàn)中的參考地線面可靠連接。如果設(shè)備的外殼是金屬的并是接地的設(shè)備,這個(gè)條件容易滿足。當(dāng)設(shè)備的外殼是金屬的,但是不接地時(shí),屏蔽電纜只能對(duì)電快速脈沖中的高頻成分起到抑制作用,這是通過(guò)金屬機(jī)殼與地之間的雜散電容來(lái)接地的。如果機(jī)箱是非金屬機(jī)箱,則電纜屏蔽的方法就沒(méi)有什么效果。
(2)信號(hào)電纜上安裝共模扼流圈:
共模扼流圈實(shí)際是一種低通濾波器,只有當(dāng)電感量足夠大時(shí),才能對(duì)電快速脈沖群有效果。但是當(dāng)扼流圈的電感量較大時(shí)(往往匝數(shù)較多),雜散電容也較大,扼流圈的高頻抑制效果降低。而電快速脈沖波形中包含了大量的高頻成分。因此,在實(shí)際使用時(shí),需要注意調(diào)整扼流圈的匝數(shù),必要時(shí)用兩個(gè)不同匝數(shù)扼流圈串聯(lián)起來(lái),兼顧高頻和低頻的要求。
(3)信號(hào)電纜上安裝共模濾波電容:
這種濾波方法比扼流圈具有更好的效果,但是需要金屬機(jī)箱作為濾波電容的地。另外,這種方法會(huì)對(duì)差模信號(hào)有一定的衰減,在使用時(shí)需要注意。
(4)對(duì)敏感電路局部屏蔽:
當(dāng)設(shè)備的機(jī)箱為非金屬機(jī)箱,或者電纜的屏蔽和濾波措施不易實(shí)施時(shí),干擾會(huì)直接耦合進(jìn)電路。這時(shí)只能對(duì)敏感電路進(jìn)行局部屏蔽。屏蔽體應(yīng)該是一個(gè)完整的六面體。
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