近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)谏a(chǎn)、生活中使用的電氣、電子設(shè)備也越來(lái)越廣泛。但由于這些設(shè)備的電子電路集成程度越來(lái)越高，工作頻段越來(lái)越寬泛，在工作中經(jīng)常會(huì)有意或無(wú)意的產(chǎn)生一些有用或無(wú)用的電磁能量。這些能量很可能會(huì)干擾到其他設(shè)備的正常工作，電磁干擾問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，使得許多技術(shù)人員和管理人員也越來(lái)越重視電磁兼容設(shè)計(jì)問(wèn)題。目前，電磁兼容性已經(jīng)成為衡量電子、電氣產(chǎn)品整體質(zhì)量性能的一個(gè)重要指標(biāo)。它不僅可以反映出設(shè)備本身的工作安全性和運(yùn)行可靠性；而且還可判斷是否會(huì)對(duì)其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常工作造成影響。我司為了提高產(chǎn)品的EFT抗干擾水平早在十年前就引進(jìn)了EFT發(fā)生器，用以提高公司產(chǎn)品的EFT抗干擾水平。以下就談?wù)劥蟛糠蛛娮赢a(chǎn)品需要通過(guò)的EFT抗擾度試驗(yàn)及其對(duì)策。

 1. EFT干擾機(jī)理及測(cè)試

1.1 干擾機(jī)理：EFT是由電感性負(fù)載（如繼電器、接觸器產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾、高壓開(kāi)關(guān)切換產(chǎn)生的輻射干擾等）在斷開(kāi)或接通時(shí)，由于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)間隙的擊穿或觸點(diǎn)彈跳等原因，在開(kāi)關(guān)處產(chǎn)生一連串的暫態(tài)脈沖（脈沖群）騷擾。當(dāng)感性負(fù)載多次重復(fù)通斷，則脈沖群又會(huì)以相應(yīng)的時(shí)間間隙多次重復(fù)出現(xiàn)。產(chǎn)生此類脈沖的原因包括：小型感性負(fù)載切換、繼電器觸電跳動(dòng)（傳導(dǎo)干擾）；高壓開(kāi)關(guān)裝置切換（輻射干擾）。EFT的特點(diǎn)是上升時(shí)間快，持續(xù)時(shí)間短，能量低，但具有較高的重復(fù)頻率。它一般不會(huì)引起設(shè)備的損壞，但由于其干擾頻譜分布較寬，會(huì)對(duì)設(shè)備正常工作產(chǎn)生影響。其干擾機(jī)理為EFT對(duì)線路中半導(dǎo)體結(jié)電容單向連續(xù)充電累積，引起電路乃至設(shè)備的誤動(dòng)作。

1.2  EFT測(cè)試及相關(guān)要求：

不同的電子、電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EFT抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的，但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于EFT抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用GB/T 17626.4這一電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并按其中的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。下面就簡(jiǎn)要介紹下該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

1.2.1 適用對(duì)象及試驗(yàn)?zāi)康?/span>

EFT抗擾度試驗(yàn)適用于在住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)使用的各類電子、電氣設(shè)備。

EFT抗擾度是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源端口、信號(hào)和控制端口并觀察被測(cè)設(shè)備在遭受這些脈沖干擾時(shí)對(duì)原有性能保持程度的一種測(cè)試。試驗(yàn)的目的就是為了檢驗(yàn)電子、電氣設(shè)備在遭受這類暫態(tài)騷擾影響時(shí)的性能。通過(guò)測(cè)試對(duì)電氣和電子設(shè)備在受到重復(fù)性快速瞬變脈沖群干擾時(shí)的性能進(jìn)行評(píng)定。

1.2.2  EFT試驗(yàn)波形 

電快速脈沖群是由間隔為300ms的連續(xù)脈沖串構(gòu)成，每一個(gè)脈沖串持續(xù)15ms，由數(shù)個(gè)無(wú)極性的單個(gè)脈沖波形組成，單個(gè)脈沖的上升沿5ns，持續(xù)時(shí)間50ns，重復(fù)頻率5K。根據(jù)傅立葉變換算法，它的頻譜是從5K—100M的離散譜線，每根譜線的距離是脈沖的重復(fù)頻率。見(jiàn)圖1：

                                   圖1

1.2.3  試驗(yàn)等級(jí)及其選擇

以下表格（表1）列出了EFT試驗(yàn)等級(jí)及分別針對(duì)供電電源端口、保護(hù)接地以及I/O信號(hào)、數(shù)據(jù)和控制端口對(duì)應(yīng)的電壓峰值和重復(fù)頻率。

為了使公司產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用中有更佳的可靠性，本公司產(chǎn)品的試驗(yàn)等級(jí)大多都選在3級(jí)以上；重復(fù)頻率5和100KHz（重復(fù)頻率增加100KHz使得測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比5KHz更嚴(yán)酷）。

1.2.3  試驗(yàn)布置及實(shí)施

測(cè)試時(shí)樣品處于正常工作狀態(tài)，根據(jù)端口類型選擇相應(yīng)的試驗(yàn)等級(jí)和耦合方式。根據(jù)端口類型選擇相應(yīng)的試驗(yàn)等級(jí)和耦合方式。根據(jù)其端口及其組合，依次施加試驗(yàn)電壓。

對(duì)電源端子選擇耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加干擾，耦合電容為33nF（公司使用的EFT發(fā)生器內(nèi)部已含耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)）。對(duì)I/O信號(hào)、數(shù)據(jù)和控制端口選擇專用容性耦合夾施加干擾，等效耦合電容約為50~200pF。

對(duì)電源端口，應(yīng)通過(guò)耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)在每一根傳輸線及傳輸線各種組合與地之間施加EFT干擾（注意：當(dāng)受試設(shè)備只有兩根電源進(jìn)線（一根L，一根N），而且不設(shè)專門(mén)接地線時(shí)，受試設(shè)備就不能在試驗(yàn)時(shí)單獨(dú)再拉一根接地線。同理三芯電源進(jìn)線也不允許另外再設(shè)接地線，而且受試設(shè)備的電氣接地線必須經(jīng)受抗擾度試驗(yàn)）。對(duì)信號(hào)控制端口，一般將連接電纜整體放入容性耦合夾進(jìn)行測(cè)試。哪些端口需進(jìn)行測(cè)試由產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。每種組合應(yīng)在正、負(fù)兩種脈沖極性下分別進(jìn)行，每種測(cè)試狀態(tài)持續(xù)時(shí)間不少于1min。不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)實(shí)施可根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特別的規(guī)定。

2、EFT 試驗(yàn)失敗原因分析

2.1從干擾施加方式分析

對(duì)電源線施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出的一端通過(guò)33nF的電容注入到被測(cè)線上，另一端通過(guò)耦合單元的接地端子與大地相連；對(duì)信號(hào)/控制線施加EFT干擾時(shí)，信號(hào)發(fā)生器輸出通過(guò)耦合夾與受試電纜之間的分布電容進(jìn)入受試電纜。這兩種干擾注入都屬于對(duì)大地的共模注入方式，所有的差模抑制方法對(duì)此類干擾無(wú)能為力。

2.2從干擾傳輸方式分析

EFT干擾脈沖含有及其豐富的高頻成分，沿線纜傳輸時(shí)，會(huì)有一部分干擾能量從線纜中向周圍空間輻射，從而進(jìn)入受試設(shè)備，這樣受試設(shè)備最終受到的是傳導(dǎo)和輻射的復(fù)合干擾。因此單純對(duì)EFT干擾施加端口采取傳導(dǎo)干擾抑制（如：加濾波器）方式不能完全克服干擾的影響。

2.3根據(jù)EFT干擾造成設(shè)備失效的機(jī)理分析

EFT單個(gè)脈沖能量較小，一般不會(huì)對(duì)設(shè)備造成影響。但它是持續(xù)一段時(shí)間的單級(jí)性脈沖串，會(huì)對(duì)設(shè)備半導(dǎo)體結(jié)電容充電產(chǎn)生累積，最后達(dá)到并超過(guò)芯片抗擾度電平時(shí)，甚至?xí)斐蓴?shù)字系統(tǒng)的位錯(cuò)、復(fù)位、內(nèi)存錯(cuò)誤以及死機(jī)等現(xiàn)象。因此，線路出錯(cuò)會(huì)有個(gè)時(shí)間過(guò)程，而且會(huì)有一定的偶然性和隨機(jī)性。測(cè)試結(jié)果與設(shè)備線纜布置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和脈沖參數(shù)、脈沖施加的組合等都有極大的相關(guān)性。為了抵抗瞬態(tài)干擾，大多數(shù)電路都在輸入端安裝積分電路，這對(duì)單個(gè)脈沖具有很好的抑制作用，但是對(duì)脈沖串則不能有效地抑制。

2.4從EFT干擾傳輸途徑分析

如圖二所示，EFT干擾主要通過(guò)以下幾種途徑干擾被測(cè)設(shè)備:

a）EFT干擾通過(guò)耦合單元進(jìn)入設(shè)備電源線和控制信號(hào)線，并沿著這些線纜進(jìn)入被測(cè)設(shè)備；雖然通過(guò)接口濾波器時(shí)有所衰減，但依然有較高的干擾電壓進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，影響電路的正常工作。

b)線纜上的干擾同時(shí)會(huì)在傳導(dǎo)過(guò)程中向空間輻射，被鄰近電纜接收并進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部對(duì)電路形成干擾，當(dāng)沒(méi)有對(duì)EFT所有的連接電纜采取防護(hù)措施時(shí)，較易出現(xiàn)這種互擾現(xiàn)象。

c)線纜干擾進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部后，直接通過(guò)空間輻射被內(nèi)部電路接收，對(duì)電路形成干擾。當(dāng)PCB接口上有濾波措施，但線纜與電路距離較近時(shí)，容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

                                     圖二

3.電子產(chǎn)品通過(guò)EFT試驗(yàn)的一般對(duì)策

針對(duì)以上所列的失敗原因，我們可采取的對(duì)策包括：

a) 對(duì)直接傳導(dǎo)干擾以共模抑制為主；）

b) 為抑制傳導(dǎo)和輻射兩種途徑的干擾，除對(duì)端口進(jìn)行濾波外，還需對(duì)敏感電路進(jìn)行屏蔽；

c) 為了抑制密集單極性脈沖群，單純使用反射型電容、電感濾波會(huì)很快飽和，考慮到電源和信號(hào)傳遞采用RC類的吸收濾波器未必適用，較好的方式是利用高頻鐵氧體對(duì)高頻干擾呈阻性，能直接吸收并轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)吸收此類干擾；

d) 選擇傳輸線濾波電路應(yīng)覆蓋侵入的EFT干擾的頻譜范圍；

e) 對(duì)EFT干擾，若在干擾通道先采用對(duì)地的脈沖吸收器來(lái)吸收大部分的脈沖電壓和能量，再配合吸收式共模濾波器，可起到事半功倍的效果；

f) 除對(duì)干擾直接傳輸通道采取脈沖吸收和濾波，對(duì)空間輻射采取屏蔽和隔離等措施外，為防止EFT干擾通過(guò)空間輻射到其它端口線再?gòu)脑摼€侵入敏感設(shè)備，應(yīng)對(duì)干擾端口線與其它端口線進(jìn)行空間分割，并對(duì)其它端口也采取適當(dāng)?shù)墓材８蓴_抑制措施。

總之，EFT干擾廣泛存在于日常用電的環(huán)境中，而電子類產(chǎn)品中存在大量對(duì)EFT干擾非常敏感的模擬和數(shù)字電路，因此，絕大多數(shù)電子產(chǎn)品的電磁兼容抗擾度測(cè)量項(xiàng)目都包括EFT抗擾度測(cè)試。與一般的抗擾度測(cè)試相比，EFT干擾有較為獨(dú)特的地方，因此電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中除符合一般的電磁兼容抗擾度設(shè)計(jì)規(guī)則外，還需針對(duì)EFT干擾特點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)的對(duì)策措施。自從公司引進(jìn)了EFT發(fā)生器后，研發(fā)人員對(duì)產(chǎn)品EFT測(cè)試時(shí)遇到的問(wèn)題采取針對(duì)性的干擾抑制，使公司產(chǎn)品的EFT抗干擾能力和可靠性得到很大的提升。