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    IEC61000-4-5:2014 標準解讀
    作者:  日期:2018-11-20  瀏覽次數:9168次  來源:
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    一、法規版本
           IEC61000-4-5:2014 (新版)
           IEC61000-4-5:2005 (舊版)

    二、測試設備變更差異
           新版法規在組合波脈沖發生器的設計原理上和舊版法規一樣,沒有變更;但是在耦合網絡上卻有很多變更。
    U-高壓源;Rc-充電電阻;Cc-儲能電容;Rs-脈沖持續時間形成電阻;
    Rm-阻抗匹配電阻;Lr-上升時間形成電感
    1、新版法規在6.3.2章節CND定義中對三相電CDN電路有變化,相線間增加了電容電容。
           IEC61000-4-5:2014新版法規內容:
           IEC61000-4-5:2005舊版法規內容:

    2、新版法規6.3.3.3針對信號線耦合網絡,特別指明4對(8線)耦合網絡每線阻值。對于1.2/50μs脈沖波形,并聯等效阻值應該是40Ω;4對(8線)相對應的每根線上的阻值為R=8x40Ω=320Ω。限流電阻上限值沒有限制。10/700μs脈沖波形限流電阻定義為每路線25Ω。
          IEC61000-4-5:2005舊版法規內容:如果是2對(4線)相對應的每根線上的阻值為R=4x40Ω=160Ω,R值最大不能超過250Ω。

    3、版法規6.3.3.3針對信號線耦合網絡參數
             IEC61000-4-5:2014新版法規內容:

           IEC61000-4-5:2005舊版法規內容:

    三、測試方法差異
    1、新版法規在第5章節測試等級更加詳細的描述了線對線,線對地的測試等級;舊版沒有。
           IEC61000-4-5:2014內容:
           IEC61000-4-5:2005舊版法規內容:

    2、新版法規在6.2.2章節,信號發生器特性參數中新增加了短路電流加10Ω的值。
           IEC61000-4-5:2014內容:
           IEC61000-4-5:2005內容:
    3、在發生器波形參數定義上,新版法規定義的更加明確精準。
           IEC61000-4-5:2014內容(1.2/50 μs波形),波前時間Tf定義為波峰上升沿30%-90%的量測值T與1.67常數的乘積;即Tf = 1.67 xT = 1.2 μs ± 30 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw(波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間)即Td = Tw = 50 μs ± 20 %. 。
           IEC61000-4-5:2005內容(1.2/50 μs波形),波前時間T1定義為波峰上升沿30%-90%的量測值與1.67常數的乘積;即T1 = 1,67 × T = 1.2 μs ± 30 %。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以30%-90%斜率與X軸的交叉點計算,量測上會存在很大誤差即T2 = 50 μs ± 20 %.。
           IEC61000-4-5:2014內容(8/20 μs波形),波前時間Tf定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積;即Tf = 1.25 xT = 8 μs ± 20 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw(波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間)與常數1.18的乘積即Td = 1,18 x Tw = 20 μs ± 20 % 。
           IEC61000-4-5:2005內容(8/20 μs波形),波前時間T1定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積;即T1 = 1.25xT = 8 μs ± 20 % 。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以10%-90%斜率與X軸的交叉點計算,量測上會存在很大誤差即T2 = 20 μs ± 20 % 。
           IEC61000-4-5:2014版定義開路電壓1.2/50 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2005版定義開路電壓1.2/50 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2014版定義短路電流8/20 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2005版定義短路電流8/20 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2014內容(10/700 μs波形),波前時間Tf定義為波峰上升沿30%-90%的量測值T與1.67常數的乘積;即Tf = 1.67 xT = 10 μs ± 30 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw(波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間)即Td = Tw = 700 μs ± 20 %. 。
           IEC61000-4-5:2005內容(10/700 μs波形),波前時間T1定義為波峰上升沿30%-90%的量測值與1.67常數的乘積;即T1 = 1,67 × T = 10 μs ± 30 %。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以30%-90%斜率與X軸的交叉點計算,量測上會存在很大誤差即T2 = 700 μs ± 20 %.。
           IEC61000-4-5:2014內容(5/320 μs波形),波前時間Tf定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積;即Tf = 1.25 xT = 5 μs ± 20 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw(波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間)與常數1.18的乘積即Td = 1,18 x Tw = 320 μs ± 20 % 。
           IEC61000-4-5:2005內容(5/320 μs波形),波前時間T1定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積;即T1 = 1.25xT = 5 μs ± 20 % 。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以10%-90%斜率與X軸的交叉點計算,量測上會存在很大誤差即T2 = 700 μs ± 20 % 。
           IEC61000-4-5:2014版定義開路電壓10/700 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2005版定義開路電壓10/700 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2014版定義短路電流5/320 μs 波形:
           IEC61000-4-5:2005版定義短路電流5/320 μs 波形:
    4、新版法規在6.2.3章節發生器校驗要求。校準時發生器輸出端串接18 μF 電容,并要求開路狀態下負載要大于或等于10KΩ;在短路狀態下要經過18 μF (如果儀器內置18 μF 電容,則不需要額外增加電容)電容量測。
    5、新版法規在6.2.3章節CDN電源端要求新增加100A-200A范圍定義。大電流的EUT表示其阻抗低,導致浪涌接近短路情況。因而,對于大電流的CDN,電流波形是主導波形。
           IEC61000-4-5:2014要求:

           IEC61000-4-5:2005要求:
    6、版法規6.4.3.2針對信號線耦合網絡新增加校驗說明,舊版沒有。
    校準CDN時,CDN的AE側的DN的輸入端與PE短接。其目的是檢查元件的正常功能,如去耦扼流圈的飽和度,DN部分的去耦效果,CN部分電容耦合出效果。

    CDN不對稱互聯線測試基本原理:

    耦合

    測量

    AE側

    EUT側

    EUT側的浪涌電壓

    單線-PE

    單線

    峰值電壓、波前時間、持續時間

    所有線短接PE

    開路

    EUT側的浪涌電流

    單線-PE

    單線

    峰值電流、波前時間、持續時間

    所有線短接PE

    短路

    EUT側的浪涌電壓

    單線-線

    單線

    峰值電壓、波前時間、持續時間

    所有線短接PE

    開路

    EUT側的浪涌電流

    單線-線

    單線

    峰值電流、波前時間、持續時間

    所有線短接PE

    短路

    AE側的殘余電壓

    (帶有保護元件)

    單線-PE

    線-地

    峰值電壓

    開路

    開路

    針對CDN 上EUT端口量測不對稱互聯線波形1.2/50μs

    耦合方式

    CWG

    輸出電壓

    a , b , c

    Voc

    CDN的EUT輸出

    端的電壓

    ±10%

    電壓波前時間Tf

    Tf=1.67×Tr  ±30%

    電壓持續

    時間Td

    Td=Tw 

    ±30%

    Isc

    CDN的EUT

    輸出端的

    電流

    ±20%

    電流波前

    時間Tf

    Tf=1.25×Tr ±30%

    電流持續

    時間Td

    Td=1.18×Tw ±30%

    線-PE

    R=40Ω

    CD=0.5μF

    4kV

    4kV

    1.2μs

    38μs

    87A

    1.3μs

    13μs

    線-PE

    R=40Ω

    CD=GDT

    4kV

    4kV

    1.2μs

    42μs

    95A

    1.5μs

    48μs

    線-線

    R=40Ω

    CD=0.5μF

    4kV

    4kV

    1.2μs

    42μs

    87A

    1.3μs

    13μs

    線-線

    R=40Ω

    CD=GDT

    4kV

    4kV

    1.2μs

    47μs

    95A

    1.5μs

    48μs

    通常建議以最大的額定沖擊電壓校準CDN,這樣能將CLD和GDT產生的開關噪聲的影響最小化。表中的值對應發生器設定值為4kV。如果CDN的額定沖擊電壓值是其他的最大值,那么應以該最大值校準。規定的短路峰值電流要求也應相應的變化。例如,如果最大電壓為1kV,那么短路電流值應在此表的基礎上乘以1/4。

    通過氣體避雷器、鉗位器或雪崩器件的耦合將會對浪涌波形產生一些開關噪聲。以最大可能的浪涌電壓進行校準能使得測量誤差最小化。通常建議忽略開關噪音對波前時間和持續時間測量的影響。

    表中的值是CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差,那么CDN帶來的額外允差可能使得CWG和CDN的組合超出允差。 

    CDN對稱互聯線測試基本原理:

    耦合

    測量

    輔助設備側

    被測設備側

    EUT側的浪涌電壓

    共模,所有線-PE

    40Ω線路a

    所有的線短接在一起

    峰值電壓,波前時間,持續時間

    所有線路短接到PE

    開路

    所有線連接在一起

    EUT側的浪涌電流

    共模,所有線-PE

    40Ω線路a

    所有的線短接在一起

    峰值電流,波前時間,持續時間

    所有線路短接到PE

    所有線短接到PE

    AE側的剩余電壓(保護元件)

    共模,所有線-PE

    40Ω線路a

    每根線依次接到PE

    峰值電壓

    開路

    開路

     40Ω線路是指傳輸阻抗始終是40Ω。這表示,對于1對線的耦合,每根線阻抗為80Ω或1對線為40Ω,對于2對線的耦合,每根線阻抗為160Ω或每對線為80Ω,對于4對線的耦合,每根線阻抗為320Ω或每對線為160Ω。

    針對CDN 上EUT端口量測非屏蔽對稱互聯線波形1.2/50μs

    耦合方式

    CWG輸出電壓

    a,b,c

    耦合/去耦合網絡EUT輸出端的電壓Voc

    ±10%

    電壓

    波前時間Tf

    Tf=1.67×Tr

    ±30%

    電壓

    持續時間Td

    Td=Tw

    ±30%

    耦合/去耦合網絡EUT輸出端的電流Isc

    ±20%

    電流

    波前時間Tf

    Tf=1.25×Tr

    ±30%

    電流

    持續時間

    Td=1.18×Tw

    ±30%

    共模CDd

    (40Ω線路)

    2kV

    2kV

    1.2μs

    45μs

    48A

    1.5μs

    45μs

    a建議以最大的額定浪涌電壓對CDN進行校準,這將減少由CLD和GDT產生的開關噪聲的影響。表中所示數值對應發生器的設定電壓為2kV。如果CDN的額定浪涌電壓值是另外一個最大值,那么應按這個最大值校準。短路峰值電流要求也應相應的變化。例如,如果最大電壓為4kV,那么短路電流值應在此表的基礎上乘以2。

    b氣體避雷器、鉗位器和雪崩器件耦合設備能對浪涌波形產生開關噪音。用最大可能浪涌電壓校準能將這些測量誤差最小化。通常建議忽略峰值測量時的開關噪音。

    c表中的值是CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差,那么CDN帶來的額外允差可能使得CWG和CDN的組合超出允差。

    d耦合裝置(CD)可能是基于電容、氣體避雷器、鉗位器、雪崩器件或任何其他可以使得EUT所需的數據正常工作的方式,同時,滿足該表規定的浪涌波形參數。

    針對CDN 上EUT端口量測非屏蔽對稱互聯線波形10/700μs

     

    耦合方式

    測量

    AE

    EUT

    EUT側浪涌電壓

    共模 1對線-PE

    1對線的2根線短接:峰值電壓,波前時間,持續時間

    所有使用的線纜短接到PE

    開路,1對線的2根線連接在一起

    EUT側浪涌電流

    共模 1對線-PE

    1對線的2根線短接:峰值電流,波前時間,持續時間

    所有使用的線纜短接到PE

    1對線的2根線同時短接到PE

    AE側(帶保護器件)殘壓

    共模 1對線-PE

    1對線的2根線短接:峰值電壓

    開路

    開路


    耦合方式

    CWG輸出

    電壓a,b,c

    EUT輸出端CDN電壓VOC

    ±10%

    電壓

    波前時間Tf

    ±30%

    電壓

    持續時間Td

    ±30%

    EUT輸出端CDN電流ISC

    ±20%

    電流

    波前時間

    Tf

    ±30%

    電流

    持續時間

    Td

    ±30%

    共模耦合CD

     一對線

    27.5Ω

    4kV

    4kV

    8μs

    250μs

    145A

    3.2μs

    250μs

    a對于多于1對線的CDN,每一對線應分別校準,如表A.3所述。

    b當通過氣體放電管、箝位器或雪崩器件耦合時,會在脈沖波形上產生開關噪聲。工作在最高工作電壓下會將其對測量的影響最小化。建議忽略開關噪聲對波前時間和持續時間測量的影響。

    C本表格中所顯示數值為CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差,那么CDN帶來的額外允差可能使得CWGCDN的組合超出允差。

    7、新版法規7.1章節測試場地設置中新加入場地要求,建議要求設置同IEC 61000-4-4測試場地要求一樣有一個接地參考面。

    8、新版法規7.3章節新規定,根據EUT的工作電流選擇規格適用的CDN。例如,EUT工作電流是5A,選擇相匹配的16A電流CDN。主要考慮的是大電流CDN參數在滿足大電流的要求時,運用在小電流測試系統中,參數超出標準要求。如果大電流CDN參數能滿足小電流要求的參數,則可以兼容小電流測試。CDN規格如下:

    9、新版法規7.6章節針對屏蔽線測試。在使用直接注入法時,要求EUT和AE連線是20m,最短距離>10m。制造商在定義線長<10m的,不適用測試。舊版法規則無此說明。

    對于兩端接地的屏蔽線,試驗使用2Ω源阻抗和18 μF 電容直接施加。

    對于一端接地的屏蔽線,則應按照非屏蔽不對稱線或非屏蔽對稱線方式進行測試。

    10、對于連接到戶外對稱通信線的端口(典型線纜長度超過300m),應使用10/700μs組合波發生器(見附錄A)。對于其他情況,應使用1.2/50μs組合波發生器。

    11、新版法規8.3章節針對三相測試系統,,應在同一受試相線上進行相位角的同步,即當在L2和L3間施加浪涌脈沖時,相位角同步應為L2和L3間的電壓。

    Annex A  新版法規定義通訊信號線用10/700的波形測試,EUT有保護裝置的要按照K.44的方法測試。

    Annex B   B.5章節新版法規正對電源端口測試等級有新的定義。

    電源端口:


    通訊端口:

    Annex  E新增加SURGE波形數學模型。

    Annex  F新增加SURGE不確定度計算方式。

    Annex  G新增加脈沖測量系統校準方法。

    用于開路電壓(1.2/50μs10/700μs)的脈沖測量系統

    在分壓器輸入端施加電壓階躍信號,使用數字存儲示波器記錄階躍響應,電壓階躍發生器需滿足G.1的要求。將階躍響應歸一化,使穩定幅值歸一。標準化開路電壓的測量系統(分壓器和示波器)輸出Uout(t)為

    其中 為歸一化電壓測量系統的試驗階躍響應。

     為標準的開路電壓波形。

    用于短路電流(8/20μs5/320μs)的脈沖測量系統

    在分流器輸入端施加電流階躍信號,使用數字存儲示波器記錄階躍響應,圖G.1為適用的電流階躍發生器框圖,電壓階躍發生器需滿足G.1的要求。

    圖G.1電流階躍發生器框圖

    UDC:穩定可調直流源

    R:限流電阻

    L:儲能電感

    SW:快速電源開關

    D:快速功率二極管

    CD:分流器

    將階躍響應歸一化,使穩定幅值變為一致。標準化短路電流的測量系統(分流器和示波器)輸出 


                              

    其中 為歸一化電流測量系統的試驗階躍響應

      為標準化短路電流波形

    Annex  H 對額定電流大于200A的供電線路施加浪涌的耦合去耦方法

    由于大電流小阻抗的EUT可能與浪涌發生器連接,則大部分的浪涌能量將被發生器的輸出阻抗吸收。

    去耦線上的電感值建議值


    EUT電流值

    推薦去耦感抗值

    200A<電流值≤400A

    200μH~100μH

    400A<電流值≤800A

    100μH~50μH

    800A<電流值≤1600A

    50μH~25μH

    安培值<電流值≤2×安培值

    電感值減少2



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