IEC61000-4-5:2014 标准解读
作者:  日期:2018-11-20  浏览次数:165次  来源:
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一、法规版本
       IEC61000-4-5:2014 (新版)
       IEC61000-4-5:2005 (旧版)

二、测试设备变更差异
       新版法规在组合波脉冲发生器的设计原理上和旧版法规一样,没有变更;但是在耦合网络上却有很多变更。
U-高压源;Rc-充电电阻;Cc-储能电容;Rs-脉冲持续时间形成电阻;
Rm-阻抗匹配电阻;Lr-上升时间形成电感
1、新版法规在6.3.2章节CND定义中对三相电CDN电路有变化,相线间增加了电容电容。
       IEC61000-4-5:2014新版法规内容:
       IEC61000-4-5:2005旧版法规内容:

2、新版法规6.3.3.3针对信号线耦合网络,特别指明4对(8线)耦合网络每线阻值。对于1.2/50μs脉冲波形,并联等效阻值应该是40Ω;4对(8线)相对应的每根线上的阻值为R=8x40Ω=320Ω。限流电阻上限值没有限制。10/700μs脉冲波形限流电阻定义为每路线25Ω。
      IEC61000-4-5:2005旧版法规内容:如果是2对(4线)相对应的每根线上的阻值为R=4x40Ω=160Ω,R值最大不能超过250Ω。

3、版法规6.3.3.3针对信号线耦合网络参数
         IEC61000-4-5:2014新版法规内容:

       IEC61000-4-5:2005旧版法规内容:

三、测试方法差异
1、新版法规在第5章节测试等级更加详细的描述了线对线,线对地的测试等级;旧版没有。
       IEC61000-4-5:2014内容:
       IEC61000-4-5:2005旧版法规内容:

2、新版法规在6.2.2章节,信号发生器特性参数中新增加了短路电流加10Ω的值。
       IEC61000-4-5:2014内容:
       IEC61000-4-5:2005内容:
3、在发生器波形参数定义上,新版法规定义的更加明确精准。
       IEC61000-4-5:2014内容(1.2/50 μs波形),波前时间Tf定义为波峰上升沿30%-90%的量测值T与1.67常数的乘积;即Tf = 1.67 xT = 1.2 μs ± 30 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw(波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间)即Td = Tw = 50 μs ± 20 %. 。
       IEC61000-4-5:2005内容(1.2/50 μs波形),波前时间T1定义为波峰上升沿30%-90%的量测值与1.67常数的乘积;即T1 = 1,67 × T = 1.2 μs ± 30 %。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以30%-90%斜率与X轴的交叉点计算,量测上会存在很大误差即T2 = 50 μs ± 20 %.。
       IEC61000-4-5:2014内容(8/20 μs波形),波前时间Tf定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积;即Tf = 1.25 xT = 8 μs ± 20 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw(波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间)与常数1.18的乘积即Td = 1,18 x Tw = 20 μs ± 20 % 。
       IEC61000-4-5:2005内容(8/20 μs波形),波前时间T1定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积;即T1 = 1.25xT = 8 μs ± 20 % 。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以10%-90%斜率与X轴的交叉点计算,量测上会存在很大误差即T2 = 20 μs ± 20 % 。
       IEC61000-4-5:2014版定义开路电压1.2/50 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2005版定义开路电压1.2/50 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2014版定义短路电流8/20 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2005版定义短路电流8/20 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2014内容(10/700 μs波形),波前时间Tf定义为波峰上升沿30%-90%的量测值T与1.67常数的乘积;即Tf = 1.67 xT = 10 μs ± 30 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw(波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间)即Td = Tw = 700 μs ± 20 %. 。
       IEC61000-4-5:2005内容(10/700 μs波形),波前时间T1定义为波峰上升沿30%-90%的量测值与1.67常数的乘积;即T1 = 1,67 × T = 10 μs ± 30 %。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以30%-90%斜率与X轴的交叉点计算,量测上会存在很大误差即T2 = 700 μs ± 20 %.。
       IEC61000-4-5:2014内容(5/320 μs波形),波前时间Tf定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积;即Tf = 1.25 xT = 5 μs ± 20 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw(波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间)与常数1.18的乘积即Td = 1,18 x Tw = 320 μs ± 20 % 。
       IEC61000-4-5:2005内容(5/320 μs波形),波前时间T1定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积;即T1 = 1.25xT = 5 μs ± 20 % 。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以10%-90%斜率与X轴的交叉点计算,量测上会存在很大误差即T2 = 700 μs ± 20 % 。
       IEC61000-4-5:2014版定义开路电压10/700 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2005版定义开路电压10/700 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2014版定义短路电流5/320 μs 波形:
       IEC61000-4-5:2005版定义短路电流5/320 μs 波形:
4、新版法规在6.2.3章节发生器校验要求。校准时发生器输出端串接18 μF 电容,并要求开路状态下负载要大于或等于10KΩ;在短路状态下要经过18 μF (如果仪器内置18 μF 电容,则不需要额外增加电容)电容量测。
5、新版法规在6.2.3章节CDN电源端要求新增加100A-200A范围定义。大电流的EUT表示其阻抗低,导致浪涌接近短路情况。因而,对于大电流的CDN,电流波形是主导波形。
       IEC61000-4-5:2014要求:

       IEC61000-4-5:2005要求:
6、版法规6.4.3.2针对信号线耦合网络新增加校验说明,旧版没有。
校准CDN时,CDN的AE侧的DN的输入端与PE短接。其目的是检查元件的正常功能,如去耦扼流圈的饱和度,DN部分的去耦效果,CN部分电容耦合出效果。

CDN不对称互联线测试基本原理:

耦合

测量

AE侧

EUT侧

EUT侧的浪涌电压

单线-PE

单线

峰值电压、波前时间、持续时间

所有线短接PE

开路

EUT侧的浪涌电流

单线-PE

单线

峰值电流、波前时间、持续时间

所有线短接PE

短路

EUT侧的浪涌电压

单线-线

单线

峰值电压、波前时间、持续时间

所有线短接PE

开路

EUT侧的浪涌电流

单线-线

单线

峰值电流、波前时间、持续时间

所有线短接PE

短路

AE侧的残余电压

(带有保护元件)

单线-PE

线-地

峰值电压

开路

开路

针对CDN 上EUT端口量测不对称互联线波形1.2/50μs

耦合方式

CWG

输出电压

a , b , c

Voc

CDN的EUT输出

端的电压

±10%

电压波前时间Tf

Tf=1.67×Tr  ±30%

电压持续

时间Td

Td=Tw 

±30%

Isc

CDN的EUT

输出端的

电流

±20%

电流波前

时间Tf

Tf=1.25×Tr ±30%

电流持续

时间Td

Td=1.18×Tw ±30%

线-PE

R=40Ω

CD=0.5μF

4kV

4kV

1.2μs

38μs

87A

1.3μs

13μs

线-PE

R=40Ω

CD=GDT

4kV

4kV

1.2μs

42μs

95A

1.5μs

48μs

线-线

R=40Ω

CD=0.5μF

4kV

4kV

1.2μs

42μs

87A

1.3μs

13μs

线-线

R=40Ω

CD=GDT

4kV

4kV

1.2μs

47μs

95A

1.5μs

48μs

通常建议以最大的额定冲击电压校准CDN,这样能将CLD和GDT产生的开关噪声的影响最小化。表中的值对应发生器设定值为4kV。如果CDN的额定冲击电压值是其他的最大值,那么应以该最大值校准。规定的短路峰值电流要求也应相应的变化。例如,如果最大电压为1kV,那么短路电流值应在此表的基础上乘以1/4。

通过气体避雷器、钳位器或雪崩器件的耦合将会对浪涌波形产生一些开关噪声。以最大可能的浪涌电压进行校准能使得测量误差最小化。通常建议忽略开关噪音对波前时间和持续时间测量的影响。

表中的值是CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差可能使得CWG和CDN的组合超出允差。 

CDN对称互联线测试基本原理:

耦合

测量

辅助设备侧

被测设备侧

EUT侧的浪涌电压

共模,所有线-PE

40Ω线路a

所有的线短接在一起

峰值电压,波前时间,持续时间

所有线路短接到PE

开路

所有线连接在一起

EUT侧的浪涌电流

共模,所有线-PE

40Ω线路a

所有的线短接在一起

峰值电流,波前时间,持续时间

所有线路短接到PE

所有线短接到PE

AE侧的剩余电压(保护元件)

共模,所有线-PE

40Ω线路a

每根线依次接到PE

峰值电压

开路

开路

 40Ω线路是指传输阻抗始终是40Ω。这表示,对于1对线的耦合,每根线阻抗为80Ω或1对线为40Ω,对于2对线的耦合,每根线阻抗为160Ω或每对线为80Ω,对于4对线的耦合,每根线阻抗为320Ω或每对线为160Ω。

针对CDN 上EUT端口量测非屏蔽对称互联线波形1.2/50μs

耦合方式

CWG输出电压

abc

耦合/去耦合网络EUT输出端的电压Voc

±10%

电压

波前时间Tf

Tf=1.67×Tr

±30%

电压

持续时间Td

Td=Tw

±30%

耦合/去耦合网络EUT输出端的电流Isc

±20%

电流

波前时间Tf

Tf=1.25×Tr

±30%

电流

持续时间

Td=1.18×Tw

±30%

共模CDd

(40Ω线路)

2kV

2kV

1.2μs

45μs

48A

1.5μs

45μs

a建议以最大的额定浪涌电压对CDN进行校准,这将减少由CLD和GDT产生的开关噪声的影响。表中所示数值对应发生器的设定电压为2kV。如果CDN的额定浪涌电压值是另外一个最大值,那么应按这个最大值校准。短路峰值电流要求也应相应的变化。例如,如果最大电压为4kV,那么短路电流值应在此表的基础上乘以2。

b气体避雷器、钳位器和雪崩器件耦合设备能对浪涌波形产生开关噪音。用最大可能浪涌电压校准能将这些测量误差最小化。通常建议忽略峰值测量时的开关噪音。

c表中的值是CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差可能使得CWG和CDN的组合超出允差

d耦合装置(CD)可能是基于电容、气体避雷器、钳位器、雪崩器件或任何其他可以使得EUT所需的数据正常工作的方式,同时,满足该表规定的浪涌波形参数。

针对CDN 上EUT端口量测非屏蔽对称互联线波形10/700μs

 

耦合方式

测量

AE

EUT

EUT侧浪涌电压

共模 1对线-PE

1对线的2根线短接:峰值电压,波前时间,持续时间

所有使用的线缆短接到PE

开路,1对线的2根线连接在一起

EUT侧浪涌电流

共模 1对线-PE

1对线的2根线短接:峰值电流,波前时间,持续时间

所有使用的线缆短接到PE

1对线的2根线同时短接到PE

AE侧(带保护器件)残压

共模 1对线-PE

1对线的2根线短接:峰值电压

开路

开路


耦合方式

CWG输出

电压a,b,c

EUT输出端CDN电压VOC

±10%

电压

波前时间Tf

±30%

电压

持续时间Td

±30%

EUT输出端CDN电流ISC

±20%

电流

波前时间

Tf

±30%

电流

持续时间

Td

±30%

共模耦合CD

 一对线

27.5Ω

4kV

4kV

8μs

250μs

145A

3.2μs

250μs

a对于多于1对线的CDN,每一对线应分别校准,如表A.3所述。

b当通过气体放电管、箝位器或雪崩器件耦合时,会在脉冲波形上产生开关噪声。工作在最高工作电压下会将其对测量的影响最小化。建议忽略开关噪声对波前时间和持续时间测量的影响。

C本表格中所显示数值为CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差,那么CDN带来的额外允差可能使得CWGCDN的组合超出允差。

7、新版法规7.1章节测试场地设置中新加入场地要求,建议要求设置同IEC 61000-4-4测试场地要求一样有一个接地参考面。

8、新版法规7.3章节新规定,根据EUT的工作电流选择规格适用的CDN。例如,EUT工作电流是5A,选择相匹配的16A电流CDN。主要考虑的是大电流CDN参数在满足大电流的要求时,运用在小电流测试系统中,参数超出标准要求。如果大电流CDN参数能满足小电流要求的参数,则可以兼容小电流测试。CDN规格如下:

9、新版法规7.6章节针对屏蔽线测试。在使用直接注入法时,要求EUT和AE连线是20m,最短距离>10m。制造商在定义线长<10m的,不适用测试。旧版法规则无此说明。

对于两端接地的屏蔽线,试验使用2Ω源阻抗和18 μF 电容直接施加。

对于一端接地的屏蔽线,则应按照非屏蔽不对称线或非屏蔽对称线方式进行测试。

10、对于连接到户外对称通信线的端口(典型线缆长度超过300m),应使用10/700μs组合波发生器(见附录A)。对于其他情况,应使用1.2/50μs组合波发生器。

11、新版法规8.3章节针对三相测试系统,,应在同一受试相线上进行相位角的同步,即当在L2和L3间施加浪涌脉冲时,相位角同步应为L2和L3间的电压。

Annex A  新版法规定义通讯信号线用10/700的波形测试,EUT有保护装置的要按照K.44的方法测试。

Annex B   B.5章节新版法规正对电源端口测试等级有新的定义。

电源端口:


通讯端口:

Annex  E新增加SURGE波形数学模型。

Annex  F新增加SURGE不确定度计算方式。

Annex  G新增加脉冲测量系统校准方法。

用于开路电压(1.2/50μs10/700μs)的脉冲测量系统

在分压器输入端施加电压阶跃信号,使用数字存储示波器记录阶跃响应,电压阶跃发生器需满足G.1的要求。将阶跃响应归一化,使稳定幅值归一。标准化开路电压的测量系统(分压器和示波器)输出Uout(t)为

其中 为归一化电压测量系统的试验阶跃响应。

 为标准的开路电压波形。

用于短路电流(8/20μs5/320μs)的脉冲测量系统

在分流器输入端施加电流阶跃信号,使用数字存储示波器记录阶跃响应,图G.1为适用的电流阶跃发生器框图,电压阶跃发生器需满足G.1的要求。

图G.1电流阶跃发生器框图

UDC:稳定可调直流源

R:限流电阻

L:储能电感

SW:快速电源开关

D:快速功率二极管

CD:分流器

将阶跃响应归一化,使稳定幅值变为一致。标准化短路电流的测量系统(分流器和示波器)输出 


                          

其中 为归一化电流测量系统的试验阶跃响应

  为标准化短路电流波形

Annex  H 对额定电流大于200A的供电线路施加浪涌的耦合去耦方法

由于大电流小阻抗的EUT可能与浪涌发生器连接,则大部分的浪涌能量将被发生器的输出阻抗吸收。

去耦线上的电感值建议值


EUT电流值

推荐去耦感抗值

200A<电流值≤400A

200μH~100μH

400A<电流值≤800A

100μH~50μH

800A<电流值≤1600A

50μH~25μH

安培值<电流值≤2×安培值

电感值减少2



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