脉冲群抗扰度试验(50页)

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1、脉冲群抗扰度试验上海三基电子工业有限公司钱振宇QIANZHENYU1脉冲群抗扰度试验是一种使用较为普遍的抗扰度试验项目，同时也是在所有抗扰度试验项目中比较难于通过的试验项目之一。本文解释日常生活中的脉冲群形成机理；说明脉冲群抗扰度试验的要点；以及脉冲群抗扰度试验标准化方面的最新进展；最后简要介绍脉冲群干扰抑制的方法。QIANZHENYU21.脉冲群瞬变干扰的形成原理日常生活中，在拖线板上插拔一个用电设备的插头，或者用开关切断一个用电设备的导电通路，在插拔插头或切断开关的一瞬间产生了电火花的情况，以及它对收音机、电视机的干扰，都是司空见惯的一个现象。但是你有没有想过，电火花的发生会是什么样的

2、一个物理过程？干扰波的幅度有多高？干扰波的前沿有多陡？干扰波的宽度有多少？下图是供电线路、机械开关和电感性负载（图中用一个继电器绕组作代表，其中L2是铁芯线圈本身的电感量，R是电感线图的内阻，C2是线圈匝间和层间的集中参数等效电容）组成的小系统。QIANZHENYU3假定继电器绕组的稳态电流I为70mA，绕组电感L为1H，2存在于继电器绕组的层间和匝间的分布电容C为50pF。当2开关断开时，继电器绕组的稳态电流被切断，根据电感性负载电流不能突变的原则，继电器绕组只能通过对分布电容C的充电来保持电流的连续性。根据能量守恒的原理（2计算中未计入继电器绕组的内阻R），有1/2×LI2＝1/2×C

3、U222在继电器绕组两端可能出现的电压峰值为U＝I（L/C）1/2＝3130.5V22转换中的自谐振频率为f＝1/（2π（LC）1/2）＝7.118kHz22分析表明，开关S断开瞬间，可在继电器绕组上产生高频衰减振荡（因绕组本身存在电阻）。电压的幅值非常高，与供电电压相比，后者可以不计，因此，感应出来的高电压将直接出现在开关动静触点的两边。QIANZHENYU4进一步分析可以知道，在开关触点刚打开的瞬间，动静触点间的距离还很近，实际上用不着达到3130.5V，只要在继电器绕组感生出较低电压，就可以引起刚被打开的动静触点间的空气击穿，这便是第一次电弧的形成过程。一旦在开关触点间产生电弧，动静

4、触点瞬间变为等电位，亦即在供电线路上产生一个高电压。与此同时，继电器绕组的分布电容C要2通过电弧、供电线路和供电电源进行放电，由于放电的时间常数很小，因此放电很快结束，本次放电的电弧也就阻断，而在供电线路上可以见到一个非常短暂的小脉冲。这时整个电路又回复到继电器绕组电感L中能量向分布电容C的转移，22继电器绕组两端第2次出现高压。由于动静触点的距离在逐渐拉大，尽管第2次触点间的放电可以形成，但放电电压要适当提高，放电的等待时间将适当增长。以上情况将要一次次继续，放电电压一次次提高，放电间隔时间一次次增长，直到触点间的距离大到使分布电容C上的电压不能击穿为止。2QIANZHENYU5所以，平

5、时我们在机械开关切换电感性负载时看到的电弧放电，实际上是在供电线路中产生一连串的高压窄脉冲。这里，供电线路的分布电感L起到阻挡脉冲、不被电源短路的作1用。下图是实测的开关断开过程中的瞬变干扰的形成情况。可见“尖刺”电压一次比一次大，“尖刺”的间隔时间一次比一次长，与分析中提到开关触点距离在逐渐拉大的解释是一致的。QIANZHENYU6上述瞬变干扰的形成还与被切接的继电器类型有关，下表给出了测试的结果。被切换的继电器类型参数水银湿簧信号控制继电器控制继电器继电器继电器（5A）（10A）尖峰脉冲幅度（kV）1～50.5～30.5～1.80.25～2.5尖峰脉冲的上升时间（ns）﹤3﹤3﹤3﹤3

6、尖峰脉冲的持续时间（ns）5～403.5～324～203.5～22尖峰脉冲的间隔时间（ns）10～807～658～407～45尖峰脉冲的重复率（Hz）12～10015～14325～12523～143每串尖峰脉冲的脉冲数目8270165130尖峰脉冲串的长度(s)0.22.221.7QIANZHENYU7实践表明，当电路中机械开关对电感性负载的切换，经常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。经研究，这种干扰的特点是，脉冲成群出现，脉冲重复频率较高，脉冲波形的上升时间短暂，但单个脉冲的能量较小，一般不会造成设备故障，但使设备产生误动作的情况经常可见。根据国外专家的研究，认为成群出现的脉冲

7、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结电容的充电，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。QIANZHENYU8由于尖峰脉冲串对电网中电子设备的干扰作用是明显的，所以在IEC61000-4系列标准中（对应于我国的电磁兼容系列标准GB/T17626）专门用一个分标准来模拟电网中机械开关对电感性负载切换时所引起的干扰，从而完成对电气和电子设备在抗击电快速瞬变脉冲群性能方面的考