電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)失敗原因分析

1、從干擾施加方式分析

對(duì)電源線通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出的一端通過33nF的電容注入到被測(cè)電源線上，另外一端通過耦合單元的接地端子與大地相連；對(duì)信號(hào)/控制線通過容性耦合夾施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出通過耦合板與受試電纜之間的分布電容進(jìn)入受試電纜，而受試電纜所接收到的脈沖是相對(duì)接地板而言的。這兩種干擾注入方式都是對(duì)大地的共模注入方式。因此，所有的差模抑制方法對(duì)此類干擾無(wú)能為力。

2、從干擾傳輸方式分析

脈沖群的單個(gè)脈沖波形前沿tr達(dá)到5ns，脈寬達(dá)到50ns，這就注定了脈沖群干擾具有極其豐富的諧波成分。幅度較大的諧波頻率至少可以達(dá)到1/πtr，亦即可以達(dá)到64MHz左右，相應(yīng)的波長(zhǎng)為5m。

對(duì)于一根載有60MHz以上頻率的電源線來(lái)說(shuō)，如果長(zhǎng)度為1M，由于導(dǎo)線長(zhǎng)度已經(jīng)可以和信號(hào)的波長(zhǎng)可比，不能再以普通傳輸線來(lái)考慮，信號(hào)在線上的傳輸過程中，部分依然可以通過傳輸線進(jìn)入受試設(shè)備（傳導(dǎo)發(fā)射），部分要從線上逸出，成為輻射信號(hào)進(jìn)入受試設(shè)備（輻射發(fā)射）。因此，受試設(shè)備受到的干擾實(shí)際上就是傳導(dǎo)與輻射的結(jié)合。很明顯，傳導(dǎo)和輻射的比例和電源線長(zhǎng)度相關(guān)，線路越短，傳導(dǎo)成分越多，而輻射比例越??；反之輻射比例就大。單純對(duì)EFT干擾施加端口采取傳導(dǎo)干擾抑制（例如加濾波器）方式無(wú)法克服此類干擾的影響。

3、根據(jù)EFT干擾造成設(shè)備失效的機(jī)理分析

單個(gè)脈沖的能量較小，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成故障。但由于EFT是持續(xù)一段時(shí)間的單極性脈沖串，它對(duì)設(shè)備線路結(jié)電容充電，經(jīng)過累積，最后達(dá)到并超過IC芯片的抗擾度電平，將引起數(shù)字系統(tǒng)的位錯(cuò)、系統(tǒng)復(fù)位、內(nèi)存錯(cuò)誤以及死機(jī)等現(xiàn)象。因此，線路出錯(cuò)會(huì)有個(gè)時(shí)間過程，而且會(huì)有一定偶然性和隨機(jī)性。而且很難判斷究竟是分別施加脈沖還是一起施加脈沖設(shè)備更容易失效。也很難下結(jié)論設(shè)備對(duì)于正向脈沖和負(fù)向脈沖哪個(gè)更為敏感。測(cè)試結(jié)果與設(shè)備線纜布置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和脈沖參數(shù)、脈沖施加的組合等都有極大的相關(guān)性。而不能簡(jiǎn)單認(rèn)為在EFT抗擾度試驗(yàn)中受試設(shè)備有一個(gè)門檻電平，干擾低于這個(gè)電平，設(shè)備工作正常；干擾高于這個(gè)電平，設(shè)備就失效。正是這種偶然性和隨機(jī)性給EFT對(duì)策的方式和對(duì)策部位的選擇增加了難度。同時(shí)，大多數(shù)電路為了抵抗瞬態(tài)干擾，在輸入端安裝了積分電路，這種電路對(duì)單個(gè)脈沖具有很好的抑制作用，但是對(duì)于一串脈沖則不能有效抑制。IEC61000-4-4新版標(biāo)準(zhǔn)在單組脈沖群注入受試設(shè)備的脈沖總量沒變（仍為75個(gè)）的情況下，將脈沖重復(fù)頻率從5kHz提高到100kHz，單位時(shí)間內(nèi)的脈沖密集程度大大增加了。單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)越多，對(duì)結(jié)電容的電荷積累也越快，越容易達(dá)到線路出錯(cuò)的閾限。因此，新的標(biāo)準(zhǔn)把脈沖重復(fù)頻率提高，其本質(zhì)上也是將試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度提高。這樣能通過舊標(biāo)準(zhǔn)EFT測(cè)試的產(chǎn)品，在按照新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)未必能通過。

4、從EFT干擾的幅度分析

與其它瞬態(tài)脈沖一樣，EFT抗擾度測(cè)試時(shí)施加在被測(cè)線纜上的EFT脈沖幅度從幾百伏到數(shù)千伏。對(duì)付此類高壓大能量脈沖，僅依靠屏蔽、濾波和接地等普通電磁干擾抑制措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對(duì)此類脈沖應(yīng)先使用專用的脈沖吸收電路將脈沖干擾的能量和幅度降低到較低水平再采取其他的電磁干擾抑制措施，這樣才能使被測(cè)設(shè)備有效抵抗此類干擾。

5、從EFT干擾傳輸途徑分析

如圖3所示，EFT干擾主要通過以下幾種途徑干擾被測(cè)設(shè)備的正常工作，包括：

a）EFT干擾通過耦合單元進(jìn)入設(shè)備的電源線和控制信號(hào)線，在這些線纜上產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏的共模脈沖噪聲并沿著這些線纜進(jìn)入被測(cè)設(shè)備內(nèi)部，當(dāng)通過接口濾波器時(shí)干擾有所衰減，但依然有較高的干擾電壓進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部電源和PCB電路，影響PCB的正常工作。

b）同時(shí)，注入到電源線或信號(hào)控制線上的EFT干擾會(huì)在傳導(dǎo)的過程中向空間輻射，這些輻射能量感應(yīng)到鄰近的電纜上，通過這些電纜進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部對(duì)電路形成干擾，當(dāng)沒有對(duì)EUT所有連接電纜采取EFT防護(hù)措施時(shí)，較易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

c）注入到電源線或信號(hào)控制線上的EFT干擾進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部后，直接通過空間輻射被PCB電路接收，對(duì)電路形成干擾。當(dāng)PCB接口上有良好濾波措施，但傳輸線纜與電路距離較近時(shí)，容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。