EMC-瞬态电压的抗扰度试验及防护

EMC-瞬态电压的抗扰度试验及防护

1 种类

浪涌（冲击）Surge：雷电，（开关）操作过电压

电快速瞬变脉冲群Electrical fast transient/burst，EFT/B：切断电感性负载等引起

静电放电Static electricity discharge 或Electrostatic discharge（ESD）：人体或机器静电放电

2 抗扰度实验方法

2.1 浪涌抗扰度实验

标准：GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-5：1995）

1）试验信号

对应的短路电流波形为10/350μs。2）抗扰度等级（试验信号电压）

3）针对电源端口和非电源端口采用不同的信号源电阻和耦合方式

对电源端口：

线对线：2Ω(信号发生器的内阻)，耦合电容18μF

线对地：2Ω(信号发生器的内阻)+10Ω, 耦合电容9μF（美国等国家用2Ω）

对直流电源端口，如果不是连接到配电电源网络，视作其它端口

对其它非屏蔽非对称端口：2Ω(信号发生器的内阻)+40Ω, 耦合电容0.5μF 或用放电管耦合（当电容耦合会影响被试设备工作时）

对其它非屏蔽对称端口：如下图

对屏蔽端口：（略）

2.2电快速瞬变脉冲群抗扰度实验

标准：GB/T 17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-4：1995）

1）试验信号

2）抗扰度等级（实验信号电压）

3）耦合方式

对电源端口：电容耦合，33nF耦合电容

对其它端口：容性耦合夹或金属箔等

2.3静电放电抗扰度实验

标准：GB/T 17626.2-1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（等同采用IEC61000-4-2：1995）

1）静电放电模型

2）静电发生器等效电路及放电电流波形

3）试验方法

(1) 直接放电

接触放电（优先选用）：外壳，允许用户维修的点

空气放电（不能使用接触放电时）：表面涂漆，且制造厂家指明是绝缘层，则使用空气放电，否则，应穿入漆膜，进行接触放电。

(2) 间接放电：对设备附近的耦合板进行放电。

4）试验等级

2.4 过程仪表的抗扰度试验等级

标准：GB/T 18268-2000(等同IEC 61326-1997) 测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求

浪涌：3级。电源端口：1KV/2KV,其它端口：1KV

和电快速瞬变脉冲群：3级。电源端口：2KV,其它端口：1KV

静电放电（外壳）：接触放电：2级（4KV）；空气放电：3级（4KV）关于直流电源端口的理解：连接与直流配电网络的端口。没有连接与直流配电网络的端

口，应当做I/O端口/控制端口处理

7）

4 瞬态电压的防护

基本方法：吸收；滤波

4.1吸收用器件

陶瓷放电管GAS TUBE

陶瓷气体放电管是一种陶瓷封装的、内充低压惰性气体的开关型保护器件，一般分二电极和三电极两种结构。基本的工作原理是气体放电。当极间的电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，从而限制了极间的电压，使与放电管并联的其它器件得到保护。其产品主要特点是：放电电流大（达20KA以上），极间电容小（≤3pF），绝缘电阻高（≥10GΩ）.击穿电压分散性较大（±20%），反应速度稍慢（最短为0.1～0.2μs），有续流问题。

半导体放电管SIDACTOR (硅对称二端开关元件)

半导体放电管是一种PNPN组件( Thyristor，一个无门电极的自由电压控制的可控硅),当电压超过它的断态峰值电压(或称雪崩电压)时，半导体放电会将瞬态电压箝制到组件的开关电压(或称转折电压)值之内。电压继续增大时，半导体放电管由于负阻效应进入导通状态，只有在当电流小于维持电流时，组件才复位并恢复到它的高阻抗状态。特点：快速响应（1纳秒）启动电压范围5V- 550V，瞬间冲击电流50A- 3000A；无极性，双向浪涌保护、对浪涌有良好的吸收性；具有单芯片、双芯片及三芯片3端子平衡型；有表面安装型（DO-214AA）。有续流问题。

玻璃放电管SPARK GAP

玻璃放电管”将半导体Si集成在气体放电管里，使该产品集气体放电管的大浪涌电流和半导体的高速响应于一体，克服了原气体放电管响应速度慢（μs级）和半导体管耐浪涌电流弱的缺点、具有响应速度快（ns级）、耐冲击、性能稳定、重复性好和寿命长等优点。电流承受能力强：500A （8/20μs）1000A （8/20μs），3000A （8/20μs）静电容量小于2pF（1KHZ），钳制电压接近其直流转折电压，从而能及时有效地吸收瞬间高电压，动作速度明显优于普通气体放电管和其他保护单元。更新换代容易，可直接替代LC滤波组件、热敏电阻、压敏电阻及其他过电压保护器件。广泛应用于网络、通讯等设备过压过流的板级防护。有续流问题。

压敏电阻VARISTOR

压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。其产品广泛应用于电子设备防雷,开关电源,电力设备等产品. 产品根据承受的耐冲击量不同型号主要分为,05D 07D 10D 14D 20D 25D 32D 34S 4OD 53D等

瞬态抑制二极管TVS (Transient Voltage Suppressor )

TVS的电气特性由P-N结面积，参杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。特点是反映速度快(为pS级)，体积小，箝位电压低，可靠性高。

10/1000μs波脉冲功率从400W～30000W，脉冲峰值电流从几安～几百安。常用的TVS管的击穿电压有从2.8V到550V的系列值。且可靠性高，在TVS管规范之工作范围内，性能可靠，不易劣化，使用寿命长。

低电容TVS

低电容TVS由TVS和高速二极管串联组成，降低了等效结电容，适合做通信端口的保护。