EN61000-4-4 電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗 Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test Speaker Demos Yuan Richtec Instruments co., Ltd 2015/12/4

電快速瞬變 和 脈沖群是什麼?

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 橫跨於間隙間一系列或(連續性)非意圖 性之電壓放電 經由電機開關(繼電器)切換現象(感抗 負载切換)所引起 電壓多次高於供電電壓

電快速瞬變脈沖群 是於何處 及 如何發生?

Burst Transient 產生之原因 開關開啟瞬間產生火花ARC現象 開關完全off 開關關上,電流流向 I Cs L Cs Vs VL: 被 Cs 限定 I T

脈沖群(BURST)如何產生 電感負载儲存能量 當繼電器切斷時儲存於感抗負载 之能量回授 火花放電引起一系列脈波 電能於內部被分散

電快速瞬變及脈沖群看起來像什麼?

Fast Transients / Burst Characteristics 特性 Single Pulse:單一脈波 100% 90% 50% 10% U t tr tw 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

Fast Transients / Burst Characteristics 脈沖群週期 Pulse Packet: 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 脈沖群持續時間 脈沖群

Typical Occurrence 當開關切換動作執 行當下在接觸點產 生火花 Zs LL CL ~ RL

Typical Occurrence U t 此開關切換狀況下沿電源或信號或控制線產生脈沖群

Typical 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 200ms/div 500V/div

Typical 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 重要?

Fast Transients 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 會損害半導體 引起寬頻傳導及輻射干擾

發生之原因 開關切換期間,鍵盤按鈕期間產生 斷路開關 自動開關切換期間 電機繼電器 接觸器 2007-1-9&10

可能發生之場合 工業環境下 家用及辦公室環境 In vehicles (cars, boats, etc.) 車用及船舶環境下 contactors, relays 接觸器,繼電器 long, high-current lines 長,高電流纜線 家用及辦公室環境 light switches (manual and relays) 燈源開關(手動或繼 電器驅動) circuit breakers 斷路器 In vehicles (cars, boats, etc.) 車用及船舶環境下 signalling horn 通訊裝置 wipers (interval switching) 雨刷動作(間隔切換動作)

EN61000-4-4 試驗等級及條件 法規等級 在供電電源和保護接地(PE)端子 在信號和控制端口 設備最實際安裝環境 電壓峰值KV (±１０％） 重複率/ KHz (±２０％） 1 0.5 5 or 100 0.25 受良好保護之環境例如計算機房 2 受保護之環境如工廠,發電廠之控制室或終端室 3 典型工作環境 4 5 0r 100 嚴酷工作環境沒有採取特殊安裝措施之工業過程設備 x 特殊 需要加以分析之環境

針對電源端口之電快速脈沖群抗擾性測試佈局 每一相線 ( L,N,PE ) 個別與接地端測試(包含PE) EUT 放置位置最好離開產生器及其他導體至少50cm L L N ＥＵＴ PE AC/DC < 1m Ｖｓ ＨＶｏｕｔ 10cm 高之 絕緣支架 接地線越短越好 接地線須小於1m 保護接地 ˙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

針對信號端口之電快速脈沖群抗擾性測試佈局 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 連接到附屬裝置之信號線至少大於5m長達到非耦合目的 <1m EUT 50 ohm External Coupling Vs EFT 耦合夾具 AC in 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 接地板1m x1m

Once at a time (Line to Ground ) Common model test 同一時間僅有一相線(線 對 地)-共模例如下圖L1- Grounding L1 L2 L3 EUT N PE Vs 10cm 絕緣物體 Grounding 2007-1-9&10

All together Common model test(共模測試) 同一時間所有相線(all線 對 地)-共模例如下圖 L1,L2,L3,N,PE - Grounding 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 L1 L2 L3 EUT N PE Vs 10cm 絕緣物體 Grounding 2007-1-9&10

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 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 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 –電容耦合夾校正方式 0.5 mm 厚 2KV,50 ohm Cal.

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

1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3m to IEC801-4:1998 Standard Scope EFT EN50082-1:1992 住宅,商業,輕工業 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3m to IEC801-4:1998 EN50082-1:1997 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>10 m to EN61000-4-4 EN 50082-2:1995 普通工業 2kv AC & DC power and PMC 1KV other signal >3 m to EN61000-4-4 EN 61000-6-2:1999 2kv AC & DC power and 1KV signal and function earth >3 m to EN61000-4-4 EN 55014-2:1997 家用產品 1kv AC power,0.5KV DC power ,signal & control>3 m to EN61000-4-4 EN 55020: 1994+A12:1999 廣播接收 1kv Ac power to EN 61000-4-4 EN 55024:1998 資訊技術設備 EN 50130-4:1995 消防,保全 2kv AC mains supply,1KV other supply/signal lines to IEC 61000-4-4 EN 61326:1997 量測,控制,實驗室設備 1kV AC/DC power, 0.5KV I/O signal and control>3m to IEC61000-4-4 EN 61547:1995 1kV AC power, 0.5KV DC power I/O signal and control>3m to IEC 61000-4-4 2007-1-9&10

Generic & Products Standard Requirement Scope EFT EN 300386-2:1997 通訊網路設備 1kv AC power,0.5KV DC power ,outdoor signal & indoor signal >3 m to EN61000-4-4 1kv AC power & DC power >3m and 0.5KV outdoor signal and indoor signal >3 m to EN61000-4-4 2007-1-9&10

END Thank You 2007-1-9&10