EN61000-4-4EN61000-4-4電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗

Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test

Speaker

Demos YuanRichtec Instruments co., Ltd

2015/12/4

電快速瞬變 和 脈沖群是什麼電快速瞬變 和 脈沖群是什麼 ??

試驗目的試驗目的電快速瞬變脈沖群抗擾性測試是將一系列電快速瞬變脈沖群耦合到電氣和電子設備的電源端口 , 信號和控制線端口的試驗 .

目的在建立公共和可重現之基準 , 用來評估電氣和電子設備供電端口 , 信號和控制端口當受到重複性電快速瞬變脈沖群干擾時與過程中 , 後其性能是否能符合國際標準法規

電快速瞬變脈沖群之物理現象說明電快速瞬變脈沖群之物理現象說明

橫跨於間隙間一系列或橫跨於間隙間一系列或 (( 連續性連續性 )) 非意非意圖性之電壓放電圖性之電壓放電

經由電機開關經由電機開關 (( 繼電器繼電器 )) 切換現象切換現象(( 感抗負载切換感抗負载切換 )) 所引起所引起

電壓多次高於供電電壓電壓多次高於供電電壓

電快速瞬變脈沖群電快速瞬變脈沖群

是於何處是於何處

及及

如何發生如何發生 ??

Burst Transient Burst Transient 產生之原產生之原因因

Vs Vs LLCs Cs VsCs L

I

T

開關關上 , 電流流向

I

開關開啟瞬間產生火花 ARC現象

開關完全off

VL: 被 Cs 限定

脈沖群 (BURST)如何產生

電感負载儲存能量電感負载儲存能量當繼電器切斷時儲存於感抗負當繼電器切斷時儲存於感抗負载之能量回授载之能量回授

火花放電引起一系列脈波火花放電引起一系列脈波電能於內部被分散電能於內部被分散

電快速瞬變及脈沖群看起電快速瞬變及脈沖群看起

來像什麼來像什麼 ??

Fast Transients / BurstFast Transients / BurstCharacteristics Characteristics 特性特性

Fast rise times:tr=5ns ±30%,

上升時間 (10%-90%)

tw=50ns±30% 脈波寬度 (50% - 50%

間 ) Voltages up to

4kV Spectrum from

2kHz to 25MHz 測試頻譜範圍

Single Pulse: 單一脈波

100%

90%

50%

10%

U

t

tr

tw

U 代表試驗電壓

Fast Transients / BurstFast Transients / BurstCharacteristicsCharacteristics

2.5 or 5 kHz,100K 脈沖群頻率依據測試電壓有不同之測試頻率

15ms/0.75ms 脈沖群持續時間

75 個 Pulse (@pulse 0.2ms)

75 個 Pulse (@pulse 0.01ms)

300ms 脈沖群週期

Pulse Packet:

U

t

15 ms

300 ms

脈沖群

脈沖群持續時間

脈沖群週期

Typical OccurrenceTypical Occurrence當開關切換動作執行當下在接觸點產生火花

CL

~

Zs

LL

RL

Typical OccurrenceTypical Occurrence

此開關切換狀況下沿電源或信號或控制線產生脈沖群

U

t

Typical OccurrenceTypical Occurrence

. 從示波器觀察當一個 220V電機開關繼電器切換動作時之測試結果 - 脈波群波形狀況

200s/div

500V/div

Typical OccurrenceTypical Occurrence

Measurement result for the horn of a vehicle in a 12V supply network.

為何電快速瞬變脈沖群如此為何電快速瞬變脈沖群如此

重要重要 ??

Fast Transients

一般人對快速瞬變脈沖波認知不足一般人對快速瞬變脈沖波認知不足

可對處理器電腦相關程序裝置造成影響可對處理器電腦相關程序裝置造成影響

會損害半導體會損害半導體

引起寬頻傳導及輻射干擾引起寬頻傳導及輻射干擾

發生之原因發生之原因

開關切換期間開關切換期間 ,, 鍵盤按鈕期間產生鍵盤按鈕期間產生斷路開關斷路開關

自動開關切換期間自動開關切換期間電機繼電器電機繼電器接觸器接觸器

2007-1-9&10

可能發生之場合可能發生之場合 工業環境下工業環境下

contactors, relays contactors, relays 接觸器接觸器 ,, 繼電器繼電器long, high-current lines long, high-current lines 長長 ,, 高電流纜線高電流纜線

家用及辦公室環境家用及辦公室環境light switches (manual and relays) light switches (manual and relays) 燈源開關燈源開關

(( 手動或繼電器驅動手動或繼電器驅動 ))circuit breakers circuit breakers 斷路器斷路器

In vehicles (cars, boats, etc.) In vehicles (cars, boats, etc.) 車用及船舶環車用及船舶環境下境下signalling horn signalling horn 通訊裝置通訊裝置wipers (interval switching) wipers (interval switching) 雨刷動作雨刷動作 (( 間隔切換間隔切換

動作動作 ))

EN61000-4-4 EN61000-4-4 試驗等級及條試驗等級及條件件法規法規等級等級

在供電電源和保護接在供電電源和保護接地地 (PE)(PE) 端子端子 在信號和控制端口在信號和控制端口

設備最實際安裝環境設備最實際安裝環境電壓峰電壓峰值值 KVKV(±(± １０１０％）％）

重複率重複率 / / KHz KHz (±(± ２０％）２０％）

電壓峰值電壓峰值KV KV

(±(± １０％１０％））

重複率重複率 / / KHz KHz (±(± ２０％）２０％）

11 0.50.5 5 or 5 or 100100

0.250.25 5 or 5 or 100100

受良好保護之環境例如計算機受良好保護之環境例如計算機房房

22 11 5 or 5 or 100100

0.50.5 5 or 5 or 100100

受保護之環境如工廠受保護之環境如工廠 ,, 發電廠發電廠之控制室或終端室之控制室或終端室

33 22 5 or 5 or 100100

11 5 or 5 or 100100

典型工作環境典型工作環境

44 44 5 0r 5 0r 100100

22 5 or 5 or 100100

嚴酷工作環境沒有採取特殊安嚴酷工作環境沒有採取特殊安裝措施之工業過程設備裝措施之工業過程設備

xx 特殊特殊 特殊特殊 特殊特殊 特殊特殊 需要加以分析之環境需要加以分析之環境

針對針對電源端口電源端口之電快速脈沖群抗擾性測試佈局之電快速脈沖群抗擾性測試佈局

Ｖｓ

ＥＵＴ

每一相線 ( L,N,PE ) 個別與接地端測試 ( 包含 PE)

ＨＶｏｕｔ

保護接地

< 1m

接地線須小於 1m

接地線越短越好

EUT 放置位置最好離開產生器及其他導體至少 50cm

10cm 高之 絕緣支架

˙ 針對待測物必須放在測桌情況下測時 , 桌高需為 80cm金屬接地

板 :1mx1m

L

NPE

AC/DC

L

針對針對信號端口信號端口之電快速脈沖群抗擾性測試佈局之電快速脈沖群抗擾性測試佈局

EFT 耦合夾具

EUT

External Coupling

Vs 10cm 絕緣物

˙ 針對待測物必須放在側桌情況下測時桌高需為 80cm

50 ohm

連接產生器與耦合夾具測線長度必須 <1m 且需連至最靠近 EUT 端之耦合夾具接頭

信號端口

<1m連接到附屬裝置之信號線至少大於 5m 長達到非耦合目的

接地板 1m x1m

AC in

Once at a time Once at a time (Line to (Line to Ground ) Ground ) Common model test Common model test

同一時間僅有一相線 ( 線 對 地 )-共模例如下圖 L1-Grounding

2007-1-9&10

Vs

EUT

10cm 絕緣物體

L1

L2

L3

N

PE

Grounding

All togetherAll together Common model Common model test(test( 共模測共模測試試 ))

同一時間所有相線 (all線 對 地 )-共模例如下圖 L1,L2,L3,N,PE - Grounding

2007-1-9&10

Vs

EUT

10cm 絕緣物體

L1

L2

L3

N

PE

Grounding

快速瞬變脈沖波經由(CDN)耦合去耦合網路供電至 EUT之供電端子 , 其他如信號線 , 控制線等則經由容抗式耦合夾具(capacitive coupling clamp)做測試

法規如何說到測試方式法規如何說到測試方式 ??Basic Standard( 基礎法規 ) 並未詳細說明如何將電快速瞬變脈沖群測試波經由 CDN( 耦合 / 非耦合網路 ) 供電至 EUT電源端口 - 法規只說明如何將測試波分別供入到火線 (L),中性線 (Neutral)及接地線(earth line)

但在 Product Standard(產品標準 ) 卻有說明到

必須把所有相線 (L+N+PE)同時對地做共模測試 (Common mode test)

最好之方式是無論如何差模及共模皆作測試2007-1-9&10

測試相關重點提示測試相關重點提示1. 由於 EFT/Burst為一高頻測試 ,故必須安裝金屬接地參考板否則測值不正確

2. Basic Standard 基礎法規說明到每一個極性測試至少要一分鐘 (1 minute) ,但在 Products Standard (產品法規 ) 有加以修正測試時間例如 : 2 minute..

2007-1-9&10

如何量測如何量測電快速瞬變脈沖群波電快速瞬變脈沖群波需使用到之量測校正設備 :1. TDS 需有高頻頻寬 , 取樣數率快之數位儲存示波器

2. Calibration set ( 內含 50Ώ 及 1k Ώ�衰減器 )

EFT/Burst EFT/Burst 波形擷取方式波形擷取方式

EFT Cal set

- 50 ohm & 1K ohm 由於校正系統皆須於 50ohm 阻抗環境下量測故於示波器所得到之電壓測值為設定值之ㄧ半值 , 例如 量測波值設定為 2KV 則於示波器得到之值為 1KV

Burst –Burst – 電容耦合夾校正方式電容耦合夾校正方式

0.5 mm 厚

2KV,50 ohm Cal.

CDN CDN 輸出波形校正輸出波形校正 -4KV-4KV , 50ohm, , 50ohm, each line Cal.,each line Cal.,

StandardStandard ScopeScope EFTEFT

EN50082-1:1992EN50082-1:1992 住宅住宅 ,, 商業商業 ,,輕工業輕工業

1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3m to IEC801-4:1998control>3m to IEC801-4:1998

EN50082-1:1997EN50082-1:1997 住宅住宅 ,, 商業商業 ,,輕工業輕工業

1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>10 m to EN61000-4-4control>10 m to EN61000-4-4

EN 50082-2:1995EN 50082-2:1995 普通工業普通工業 2kv AC & DC power and PMC 1KV other signal >3 2kv AC & DC power and PMC 1KV other signal >3 m to EN61000-4-4m to EN61000-4-4

EN 61000-6-EN 61000-6-2:19992:1999

普通工業普通工業 2kv AC & DC power and 1KV signal and function 2kv AC & DC power and 1KV signal and function earth >3 m to EN61000-4-4earth >3 m to EN61000-4-4

EN 55014-2:1997EN 55014-2:1997 家用產品家用產品 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3 m to EN61000-4-4m to EN61000-4-4

EN 55020:EN 55020:

1994+A12:19991994+A12:1999廣播接收廣播接收 1kv Ac power to EN 61000-4-41kv Ac power to EN 61000-4-4

EN 55024:1998EN 55024:1998 資訊技術設備資訊技術設備 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3 m to EN61000-4-4m to EN61000-4-4

EN 50130-4:1995EN 50130-4:1995 消防消防 ,, 保全保全 2kv AC mains supply,1KV other supply/signal lines 2kv AC mains supply,1KV other supply/signal lines to IEC 61000-4-4to IEC 61000-4-4

EN 61326:1997EN 61326:1997 量測量測 ,, 控制控制 ,,實驗室設備實驗室設備

1kV AC/DC power, 0.5KV I/O signal and 1kV AC/DC power, 0.5KV I/O signal and control>3m to IEC61000-4-4control>3m to IEC61000-4-4

EN 61547:1995EN 61547:1995 1kV AC power, 0.5KV DC power I/O signal and 1kV AC power, 0.5KV DC power I/O signal and control>3m to IEC 61000-4-4control>3m to IEC 61000-4-4

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Generic & Products Standard Generic & Products Standard RequirementRequirement

StandardStandard ScopeScope EFTEFT

EN 300386-EN 300386-2:19972:1997

通訊網路通訊網路設備設備

1kv AC power,0.5KV DC 1kv AC power,0.5KV DC power ,outdoor signal & indoor power ,outdoor signal & indoor signal >3 m to EN61000-4-4signal >3 m to EN61000-4-4

1kv AC power & DC power >3m 1kv AC power & DC power >3m and 0.5KV outdoor signal and and 0.5KV outdoor signal and indoor signal >3 m to EN61000-indoor signal >3 m to EN61000-4-44-4

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END Thank You

2007-1-9&10