教你如何过浪涌（冲击）抗扰度测试

电磁兼容EMC测试可分为EMI、EMS两个部分，其中EMS是指电磁抗扰度测试。此测试的目的是为了检测电器产品能否在电磁环境中稳定工作，不受影响。它的测试项目主要包含以下几个：

1、ESD-静电抗扰度测试；

2、RS-射频电磁场辐射抗扰度测试；

3、CS-射频场感应的传导骚扰抗扰度测试；

4、DIP-电压暂降，短时中断和电压变化抗扰度测试；

5、SURGE-浪涌（冲击）抗扰度测试；

6、EFT-电快速瞬变脉冲群抗扰度测试；

7、PFMF-工频磁场抗扰度测试。

本文只针对EMS中的SURGE-浪涌（冲击）抗扰度测试进行分析。

一、浪涌（冲击）抗扰度测试（标准：GB/T17626.5、IEC 61000-4-5）

（一）雷电产生浪涌电压的主要原理如下

因供电线路被雷击，或者一些重型设备开关通断时，产生的仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。具体分为电力系统开关瞬态和雷电瞬态。

电力系统开关瞬态：

1、主电源系统切换骚扰，例如电容器组的切换；

2、配电系统内在仪器附近的轻微开关动作或者负荷变化；

3、与开关装置有关的谐振电路，如晶闸管；

4、各种系统故障，例如对设备组接地系统的短路和电弧故障。

雷电瞬态：

1、直接雷击于外部电路（户外），注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压；

2、在建筑物内、外导体上产生感应电压和电流的间接雷击（即云层之间或云层中的雷击或击于附近物体的雷击，这种雷击产生的磁场）；

3、附近直接对地放电的雷电电流，通过入地耦合到设备组接地系统的公共接地路径。

当保护装置动作时，电压和电流可能发生迅速变化，并可能耦合到内部电路。

（二）测试目的

该测试项目的目的是验证被试装置在被激励并收到开关通断和雷击产生的浪涌电压，在电源和互连线路上产生的高能量骚扰时能否正常工作。

（三）瞬态的模拟

1、信号发生器的特性应尽可能地模拟开关瞬态和雷击瞬态现象；

2、如果干扰源与受试设备的端口在同一线路中，例如在电源网络中（直接耦合），那么信号发生器在受试设备的端口能够模拟一个低阻抗源；

3、如果干扰源与受试设备的端口不在同一线路中（间接耦合），那么信号发生器能够模拟一个高阻抗源。

对于不同场合使用的产品及产品的不同端口，由于相应的浪涌（冲击）瞬态波形各不相同，因此对应的模拟信号发生器的参数也各不相同。

（四）实验环境

1、环境温度：15℃-35℃；

2、相对湿度：10%~75%；

3、大气压力：86Kpa-106Kpa。

（五）试验等级

等级开路试验电压（±10%）KV

等级1：0.5KV；

等级2：1.0KV；

等级3：2.0KV；

等级4：4.0KV；

具体如表1所示：

表 1

（六）试验设备：组合波信号发生器

1、用于电源线实验的波形（1.2/50us和8/20us），开路电压波和短路电流波内阻：差模（线一线）2欧，共模（线一地）12欧。1.2/50us和8/20us波形通常按GB/T 16927.1规定，如图1和图2所示。

输出极性：+/-；

试验次数：在选定点至少加五次正极性和五次负极性；

重复率：最快为每分钟一次；

当产品交流输入时：移相范围：0-270，一般为变化角度为90；直流输入时：则不用设置相位，+/-各五次即可。

图 1

波前时间：T1=1.67xT=1.2x（1±30%）us

半峰值时间：T1=50x（1±20%）us

图 2

波前时间：T=1.25xT=8x（1±20%）us

半峰值时间：T=20x（1±20%）us

2、用于信号线实验的波形（10/700us）

动态阻抗：40欧；

输出极性：+/-；

试验次数：在选定点至少加五次正极性和五次负极性；

重复率：最快为每分钟一次。

二、通过浪涌（冲击）抗扰度测试的应用对策

本文在ICW118A的应用电路上提供两种可通过浪涌（冲击）抗扰度测试的方法，如图3和图4中的红色方框所示，分别分析两者的作用原理。

首先，ICW118A是合肥艾创微电子科技有限公司的一款适用于高性能离线反激电源转换的新一代PWM控制器。专为高性价比AC/DC转换器设计。在85V-265V的宽电压范围内提供高达7W的连续输出功率。优化的高合理性的电路设计结合高性能价格比的双极型制作工艺，最大程度上节约了产品的整体成本。该电源控制器可工作于典型的反激电路拓扑中，构成简洁的AC/DC转换器。

IC内部的启动电路被设计成一种独特的电流吸入方式，可利用功率开关管本身的放大作用完成启动，这显著地降低了启动电阻的功率消耗；而在输出功率较小时IC将自动降低工作频率，从而实现了极低的待机功耗。在功率管截止时，内部电路将功率管反向偏置，直接利用了双极性晶体管的CB高耐压特性，大幅提高功率管的耐电压能力，可耐压700V的高压，这保证了功率管的安全。

IC内部还提供了完善的防过载防饱和功能，可实时防范过载、变压器饱和、输出短路等异常状况，提高了电源的可靠性。

图 3

图3中的ICW118A应用电路中，在火线上使用保险丝和NTC热敏电阻来抑制浪涌电流。该方法是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为有效、最为简便的措施。

在电子设备的电源回路中，串接一个或数个功率型NTC热敏电阻器，利用功率型热敏电阻器独特的阻流特性：热敏电阻体在常温下高电阻值和热惯性引起的热延时效应，能有效地抑制开机时电源电路（特别是高压大电容滤波电路）中的尖峰浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用后，由于通过其电流（包括浪涌电流和电路正常工作电流）的持续作用下的自热效应，引起电阻体温升，热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，产生的压降低，所消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响。如图所示，该图是在使用和未使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流电路时的浪涌电流波形。

图 4

图4中的ICW118A应用电路中，在火线上使用保险丝，零线上使用绕线保险电阻来抑制浪涌电流。该方法是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为有效、最为经济的措施。

绕线保险电阻有很强的抗浪涌和抗雷击浪涌能力，而且对后端元件保护作用也很好，在一定程度上可以代替电流保险丝和NTC热敏电阻的组合，而且可有效防止绕线保险电阻融壳现象。但缺点就是绕线保险电阻在较高阻值情况下，会产生额外的消耗功率。

最后，给大家分享一些EMS测试时的安全注意事项：

1、装置应正确接线；

2、装置应良好接地（包括装置接地和试验仪接地）；

3、实验过程中要保证试验人员与试验区域合适的距离。既便于观察试验现象，又不会造成人身安全；

4、试验过程中如果有强烈放电现象等异常，应迅速按试验仪上的暂停试验按键停止试验，观察装置和试验仪有无异常；如果试验停止后仍有异常，快速关闭试验电源或相关试验仪，并作相应记录，待专业人员查明情况后再进行相关试验。