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第四讲:脉冲群实验的三大本质解析

发布时间:2012-12-25 责任编辑:echotang

【导读】:脉冲群试验是一种使用比较普遍的抗干扰试验项目,同时也是在所有抗干扰试验项目中属于比较难做,和比较难于通过的一个试验项目,本文将会逐一讲述脉冲群实验的三大本质。

脉冲群试验是一种使用比较普遍的抗干扰试验项目(在产品的抗扰度试验中,别的试验项目有时会不做,但脉冲群试验是基本上都要做的),同时也是在所有抗干扰试验项目中属于比较难做(经常有人反映这项试验的重复性和可比性比较差),和比较难于通过的一个试验项目(在所有抗干扰试验项目中脉冲群试验是属于通过率较低的项目)。

 

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1 脉冲群试验的性质

1.1 脉冲群试验的本质之一是高频共模试验脉冲群试验所采用的高频脉冲的耦合方法(电源线上的耦合/去耦网络,以及信号线上的电容耦合夹)提供了在不对称条件下把试验电压施加到受试设备的电源端口和信号端口的能力。这里所谓不对称干扰是指线(电源线以及信号线)与大地之间的干扰。

作为佐证,我们利用电源线耦合/去耦网络来加以说明:在图中可以看到从试验发生器来的信号电缆芯线通过可供选择的耦合电容加到相应的电源线(L1、L2、L3、N及PE)上,信号电缆的屏蔽层则和耦合/去耦网络的机壳相连,机壳则接到参考接地端子上。这就表明脉冲群干扰实际上是加在电源线与参考地之间,因此加在电源线上的干扰是共模干扰。

明确脉冲群干扰的性质非常重要:首先,这与试验方法有关。既然是共模干扰,就一定要与参考接地板关联在一起,没有参考接地板的试验,干扰是加不到试品中去的。与此同时,所采用的参考接地板要足够大,否则就不能保证试验结果的正确性。其次,既然明确了脉冲群抗干扰试验是抗共模干扰试验,这就决定了试验人员在处理干扰(提高受试设备的抗干扰能力)时,必须采用针对共模干扰的有效措施。

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1.2 脉冲群试验的本质之二是传导和辐射试验的结合

由于脉冲群的单个脉冲前沿达到5ns,半宽达到50ns,说明其中含有极其丰富的谐波成分,幅度较大的频率至少要达到60MHz(波长λ=5m)以上。对电源线来说,那怕长度只有1m(老标准)或0.5m(新标准),由于长度已可和传输频率的波长相比,不能以普通电源线对待,信号在上面传输时,部分仍通过线路进入试品(传导);部分要从线路逸出,成为辐射信号进入试品(辐射)。所以试品受到的干扰实际上是传导与辐射的结合。传导与辐射的比例将与电源线长度有关:线路短,传导多;线路长,辐射强。因此电源线的接线长度必须固定,布局一定要规范(例如建议试验时,脉冲群发生器与被试设备必须面对面放置)。

而且辐射强弱还和电源线与参考接地板的贴近程度有关(反映为线路与参考地之间的分布电容),线路离接地板近,分布电容大(容抗小),干扰不易以辐射方式逸出;反之亦反。因此,试验用电源线的长度(老标准规定为1m,新标准规定为0.5m)、离参考接地板的高度(新老标准均规定为10cm),乃至电源线与试品的相对位置,都可以成为影响试验结果的因素。为了保证试验结果的重复性和可比性,注意试验配置的规范性就变得十分重要了。除了试验配置的规范性外,还要注意每次试验时附在试品上的附加导线根数、及摆放位置是否一致。这是因为脉冲群试验除了有传导干扰外,还存在一定程度的辐射干扰,不同的导线数目,不同的导线摆放位置,试品对辐射干扰的响应情况是不同的。

脉冲群试验的本质之三是试验脉冲的能量积累对设备引起的干扰根据国外专家研究,成群出现的脉冲干扰之所以会造成设备的误动作,是因为脉冲群对线路中半导体器件的结电容充电,当结电容上的能量积累到一定程度,便会引起线路(乃至设备)的误动作。作为佐证,我们做脉冲群试验时,在选定的试验电平上,被试设备并不是一开始便出现问题,往往是要经过一段时间(例如经过半分至一分钟)的工作,设备的问题才逐渐暴露出来。因此设备出错有个过程,特别是当试验电压接近临界值时,存在一定偶然性,不能保证间隔多少时间必定会出错。

为此,一些产品标准规定电源线上的脉冲群试验在线-地之间进行,要求每一根线在一种电压极性下做三次试验,每次一分钟,中间间隔一分钟;一种极性做完,换做另一种极性。一根线做完,换做另一根线。当然也可以把脉冲同时注入几根线。但是脉冲信号在电源线上的传输过程十分复杂,很难判断哪一种脉冲施加办法更容易使设备失效。因此,同时加脉冲也仅仅是一种试验形式而己,最终要由试验来下结论。通常试品只对其中一根线和一个极性的试验比较敏感。

如果国外专家对脉冲群试验造成设备失效的机理是正确的,那么不同的试验运行程序,也可能影响试验结果,这是因为不同的试验运行程序对试品结电容的充放电情况也是不同的。综上面所述,在脉冲群试验中影响设备出错的原因很多,建议试验人员对试验情况(如设备的接线,接地情况,试验的布局以及脉冲的施加办法等等)都要详细记录在案,便于日后在核查试验结果时有据可查。

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