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电子产品EFT设计分析-1

电快速瞬变脉冲群(EFT)会带来系统电路IC数字电路的敏感性问题;

电感负载开关系统断开时,会在断开点产生由大量脉冲组成的瞬态骚扰.

其频谱分布非常宽,数字电路对其比较敏感,易受到骚扰.

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的目的是评估产品对来源于诸如继电器,接触器等电感性负载在开,断时所产生的电快速瞬变脉冲群(EFT)的抗扰度.

试验时,EFT发生器产生的脉冲群,耦合到产品的电源线,信号线,和控制线上,并考核产品性能是否下降.

试验时,一般不会损坏元器件,只是使EUT出现”软”故障,如程序混乱,数据丢失等产品性能下降.有的EUT对单脉冲不敏感,但对脉冲群敏感.由于对IC输入端电容充电,在脉冲间隔不能完全放电,导致电位逐渐积累,使IC发生误动作.

如下图产品进行系统等效我来分析一下EFT问题;

图中我们将EFT信号发生器等效到产品电路中:

EFT干扰特点:脉冲成群出现,重复频率高,上升时间短,单脉冲能量低!

通过相关数据的测试分析,认为脉冲群干扰之所以会造成设备的误动作,是因为脉冲群对线路中半导体器件结电容充电,当结电容上的能量积累到一定程度,便会引起线路(乃至设备)的误动作及故障!

电源线注入:

试验时,EFT发生器产生的脉冲群,耦合到产品的电源线,信号线,和控制线上,并考核产品性能是否下降.

试验时,一般不会损坏元器件,只是使电子产品及设备出现”软”故障,如程序混乱,数据丢失等产品性能下降.有的EUT对单脉冲不敏感,但对脉冲群敏感.由于对IC输入端电容充电,在脉冲间隔不能完全放电,导致电位逐渐积累,使IC发生误动作.

EFT-在电路中带来的故障理论与分析

受试设备EFT信号以共模方式施加到电源线或信号线上.

A.当EFT加在某一条L,N,G上时,

   EUT的其它L,N,G上会同时得到差模和共模电压.

如果EUT在电源端没有良好的滤波,则EFT会进入EUT的后续电路,使数字电路工作异常.

例如,在IC输入端,EFT对寄生电容充电,通过脉冲群的逐级积累,达到和超过IC的噪声容限.    

B.侵入的EFT还会通过电源线,地线的引线电感,产生反电动势V=-Ldi/dt

造成电源电压和地电位的波动,引起数字电路的误操作.

C.扎线不合理;

例如将强电和弱电,骚扰电路和敏感电路,信号地和强电源地的电缆捆绑或放在一起,引起感应耦合.

提供EFT-在电路中的总的设计和分析思路如下:

EFT的设计及分析方法:

A.正确选用和安装电源滤波器

B.减小PCB电源线和地线的引线电感

C.分类捆扎分类敷设导线和电缆

D.正确做好接地设计

E.安装瞬态骚扰抑制器或采用高频磁珠或磁环增加其高频阻抗

注意:滤波器参数失配、滤波器安装位置不佳、接地线阻抗问题等等;上述情况会不同程度降低滤波器性能,使足够多的干扰进入电子产品及设备内部,干扰到电子产品及设备。

滤波器参数失配问题:

A.磁性材料的频率特性不匹配,比如在EFT干扰信号频率带内的阻抗不够高;

B.电感没有按照高频电感规则绕线圈,层间、匝间电容较大,使EFT信号从寄生电容旁路进入电子产品及设备;

C.Y电容性能不佳,寄生电感比较大。由于EFT干扰信号频率高达60MHz,再加上幅度较高,所以有比较强的辐射性,如有使用滤波器其安装的位置也很关键。

对于金属外壳接地的产品;提供如下等效思路解决问题!

产品为金属外壳接地:其滤波器结构如上图所示,系统Y电容是很好的旁路路径!设计相对比较容易!

更多设计应用及技术交流;请关注!

《电子产品:EFT的分析与设计技巧》

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