EMC基础知识（十一）EFT电快速瞬变脉冲群-电源网星球号

试验目的

是为了评定电气和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到重复性快速瞬变干扰时的性能确定一个共同的能再现的评定依据。

EFT干扰特点

EFT的特点是上升时间快，持续时间短，能量低，但具有较高的重复频率。EFT一般不会引起设备的损坏，但由于其干扰频谱分布较宽，会对设备正常工作产生影响。其干扰机理为EFT对线路中半导体结电容单向连续充电累积，引起电路乃至设备的误动作。

常见故障现象

以复位、死机、误触发、数据超标、液晶屏异常等现象为主。

耦合装置

耦合装置主要有两种，一种是耦合/去耦装置；另外一种是容性耦合夹；下面来简单介绍两种装置。

耦合/去耦装置

示意图

作用对象

耦合/去耦网络主要用于电源端口试验。

工作机理

耦合/去耦网络的作用是将干扰信号耦合到受试设备并阻止干扰信号连接到同一电网中的不相干设备。耦合脉冲干扰是通过33nF的电容，同时施加到L1、L2、L3、N、PE信号上。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。这表明脉冲群干扰实际上是加在电源线与参考地之间,即加在电源线上的干扰是共模干扰。

容性耦合夹

示意图

作用对象

容性耦合夹主要用于I/O端口和通信端口试验。

工作机理

对于采用耦合夹的试验来说,耦合夹能在受试设备各端口的端子、电缆屏蔽层或受试设备的其他部分无任何电连接的情况下把快速瞬变脉冲群耦合到受试线路上。电容耦合夹的结构如图所示。试验中受试线路的电缆放在耦合夹的上下两块耦合板之间,耦合夹本身应尽可能地合拢,以提供电缆和耦合夹之间的最大耦合电容。耦合夹与电缆之间的典型电容是50-200pf。

耦合路径

耦合路径主要分为传导和空间辐射两种，以下进行简单描述。

传导耦合路径

电源端口

解决电源线EFT干扰问题的主要方法是在被测设备电源线入口处安装瞬态脉冲吸收器和吸收型的共模电源线滤波器，阻止EFT干扰进入被测设备。

信号端口

对信号和控制线进行EFT抗扰度测试时，EFT脉冲采用容性耦合夹共模方式注入，与电源端的耦合网络注入方式相比，注入EFT脉冲的频谱范围较窄；注入能量也较低。信号和控制线注入是针对整条电缆进行，不再对电缆内部各传输线分别注入或局部组合注入。

空间辐射路径

空间辐射干扰机理

测试过程中，如果测试导线长度已经可以和信号的波长可比，不能再以普通传输线来考虑，信号在线上的传输过程中，部分要从线上逸出，成为辐射信号进入受试设备（辐射发射）。

空间辐射路径1

注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰会在传导的过程中向空间辐射，这些辐射能量感应到邻近的电缆上，通过这些电缆进入设备内部对电路形成干扰，当没有对EUT所有连接电缆采取EFT防护措施时，较易出现这种现象。

空间辐射路径2

注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰进入设备内部后，直接通过空间辐射被PCB电路接收，对电路形成干扰。当PCB接口上有良好滤波措施，但传输线缆与电路距离较近时，容易出现这种现象。

注：以下传输环路上述已经进行了简单的描述，此图为对以上描述的概括。图片来自网络，供参考，侵删；

耦合路径示意图

EFT干扰传输路径分析

a）EFT干扰通过耦合单元进入设备的电源线和控制信号线，在这些线缆上产生高达数千伏的共模脉冲噪声并沿着这些线缆进入被测设备内部，当通过接口滤波器时干扰有所衰减，但依然有较高的干扰电压进入设备内部电源和PCB电路，影响PCB的正常工作。

b）同时，注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰会在传导的过程中向空间辐射，这些辐射能量感应到邻近的电缆上，通过这些电缆进入设备内部对电路形成干扰，当没有对EUT所有连接电缆采取EFT防护措施时，较易出现这种现象。

c）注入到电源线或信号控制线上的EFT干扰进入设备内部后，直接通过空间辐射被PCB电路接收，对电路形成干扰。当PCB接口上有良好滤波措施，但传输线缆与电路距离较近时，容易出现这种现象。

注：以下传输环路上述已经进行了简单的描述，此图为对以上描述的概括。图片来自网络，供参考，侵删；

EFT 干扰特征分析

A、对电源线通过耦合/去耦网络施加EFT干扰时，信号发生器输出的一端通过33nF的电容注入到被测电源线上，另外一端通过耦合单元的接地端子与大地相连；对信号/控制线通过容性耦合夹施加EFT干扰时，信号发生器输出通过耦合板与受试电缆之间的分布电容进入受试电缆，而受试电缆所接收到的脉冲是相对接地板而言的。这两种干扰注入方式都是对大地的共模注入方式。因此，所有的差模抑制方法对此类干扰无能为力。

B、脉冲群的单个脉冲波形前沿tr达到5ns，脉宽达到50ns，这就注定了脉冲群干扰具有极其丰富的谐波成分。幅度较大的谐波频率至少可以达到1/πtr，亦即可以达到64MHz左右，相应的波长为5m。比如对于一根载有60MHz以上频率的电源线来说，如果长度为1米，由于导线长度已经可以和信号的波长可比，不能再以普通传输线来考虑，信号在线上的传输过程中，部分依然可以通过传输线进入受试设备（传导发射），部分要从线上逸出，成为辐射信号进入受试设备（辐射发射）。因此，受试设备受到的干扰实际上就是传导与辐射的结合。很明显，传导和辐射的比例和电源线长度相关，线路越短，传导成分越多，而辐射比例越小；反之辐射比例就大。单纯对EFT干扰施加端口采取传导干扰抑制（例如加滤波器）方式无法完全克服此类干扰的影响。

C、单个脉冲的能量较小，不会对设备造成故障。但由于EFT是持续一段时间的单极性脉冲串，它对设备线路结电容充电，经过累积，最后达到并超过IC芯片的抗扰度电平，将引起数字系统的位错、系统复位、内存错误以及死机等现象。因此，线路出错会有个时间过程，而且会有一定偶然性和随机性。而且很难判断究竟是分别施加脉冲还是一起施加脉冲设备更容易失效。也很难下结论设备对于正向脉冲和负向脉冲哪个更为敏感。测试结果与设备线缆布置、设备运行状态和脉冲参数、脉冲施加的组合等都有极大的相关性。而不能简单认为在EFT抗扰度试验中受试设备有一个门槛电平，干扰低于这个电平，设备工作正常；干扰高于这个电平，设备就失效。正是这种偶然性和随机性给EFT对策的方式和对策部位的选择增加了难度。同时，大多数电路为了抵抗瞬态干扰，在输入端安装了积分电路，这种电路对单个脉冲具有很好的抑制作用，但是对于一串脉冲则不能有效抑制。IEC61000-4-4新版标准在单组脉冲群注入受试设备的脉冲总量没变（仍为75个）的情况下，将脉冲重复频率从5kHz提高到100kHz，单位时间内的脉冲密集程度大大增加了。单位时间内的脉冲个数越多，对结电容的电荷积累也越快，越容易达到线路出错的阈限。因此，新的标准把脉冲重复频率提高，其本质上也是将试验的严酷程度提高。这样能通过旧标准EFT测试的产品，在按照新标准进行测试时未必能通过。

D、与其它瞬态脉冲一样，EFT抗扰度测试时施加在被测线缆上的EFT脉冲幅度从几百伏到数千伏。对付此类高压大能量脉冲，仅依靠屏蔽、滤波和接地等普通电磁干扰抑制措施是远远不够的。对此类脉冲应先使用专用的脉冲吸收电路将脉冲干扰的能量和幅度降低到较低水平再采取其他的电磁干扰抑制措施，这样才能使被测设备有效抵抗此类干扰

整改思路

1、对直接传导干扰应以共模抑制为主；

2、为抑制传导和辐射两者途径的干扰，我们除对端口线进行滤波外，还需对敏感电路进行屏蔽；

3、为了有效抑制这种密集的单极性脉冲，单纯使用反射型电容、电感滤波会很快饱和，考虑到电源和信号传递RC类的吸收滤波器未必适用，较好的方式是利用高频铁氧体对高频干扰呈阻性，能直接吸收高频干扰并转化为热能的特性，来吸收此类干扰；

4、选择传输线滤波电路应覆盖侵入的EFT干扰的频谱范围；

5、对EFT类共模的高压快速脉冲干扰，若在干扰通道先采用对地的脉冲吸收器吸收大部分脉冲电压和能量，再配合吸收式共模滤波器，可起到事半功倍的效果；

6、为了对EFT干扰侵入敏感设备的三条路径都有较好的防范，我们除对干扰直接传输通道采取脉冲吸收和滤波，对空间辐射采取屏蔽等措施外，为防止EFT干扰通过空间辐射到非EFT干扰直接侵入的端口线，再从这些端口线侵入敏感设备，应让这些端口线与其他端口线加以空间分隔，并对些端口也采取适当的共模干扰抑制措施。

试验等级