瞬态脉冲干扰的抑制

EFT原理及解决方法瞬态脉冲骚扰及抑制方法摘要：量度继电器、继电保护及自动化装置(以下简称继电器及装置)随着电子技术的发展已实现微机化及数字化。

在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰，出现电磁干扰的几率很大，严重影响量度继电器及装置的正常工作。

其中影响较大的是瞬态脉冲骚扰。

本文从分析瞬态脉冲骚扰产生的原因着手，总结出各种瞬态脉冲骚扰的特征，提出抑制的方法。

关键词：瞬态脉冲骚扰；原因及特征；抑制方法。

1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源，这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响，严重时也要损坏元器件，甚至损坏设备以至于整个系统。

这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。

产生瞬态脉冲骚扰源的原因有：雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。

常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(100kZHz)脉冲群骚扰等。

2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中，在电感上要产生反电势。

根据楞次定律：这个反电势应为。

反电势要向寄生电容C反向充电，随着充电电压的升高，当达到一定数值时，在触点之间要出现击穿现象，形成导电通路。

一旦出现导电通路时，电容C就要开始放电，使电压下降，当电压降到维持触点导通电压以下时，触点又将处于断开状态。

上述过程就要重复发生，此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。

当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直至电感中能量消耗完为止。

在上述过程中，电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电，因此在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源回路也有阻抗存在，脉冲电流通过电源回路时，在其两端就要形成脉冲电压，而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。

这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。

随着触点间隙的变化，击穿触点间隙所需要的电压是变化的。

电快速瞬变脉冲群(EFT)抑制方法一、电快速瞬变脉冲群特点电快速瞬变脉冲群EFT是电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰，是由继电器、接触器、电动机、变压器等电感器件产生的,是时间很短但幅度很大的电磁干扰，是一连串的脉冲，可以在电路输入端产生累计效应，使干扰电平的幅度最终超过电路的噪声门限，对电路形成干扰。

电快速瞬变脉冲群由大量脉冲组成，具有如下特点：1)幅值在100V至数千伏；2)脉冲频率在1kHz至1MHz；3)单个脉冲的上升沿在纳秒级，脉冲持续时间在几十纳秒至数毫秒；4)EFT所形成的骚扰信号频谱分补非常宽，数字电路对它比较敏感，易受到干扰。

相关标准：GB/T 17626.4-2008《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》二、电快速瞬变脉冲群常见抑制方法1) 减小PCB接地线公共阻抗：增加PCB接地导线的面积，减小电感量成分；2) 加接EFT电感瞬态干扰抑制网络：在电感元件上并接压敏电阻、阻容电路、二极管、TVS 管、背靠连接的稳压二极管等；3) 电源或信号干扰源输入口，使用滤波器或吸收器等滤波元器件，选用磁珠的内径越小、外径越大、长度越长越好；4) 电子元器件选择时，选用性能可靠的关键器件；最好做过芯片级的电磁兼容仿真试验，质量可靠的元器件选用可提升对电快速瞬变脉冲信号的抑制能力；4) PCB布局时，将干扰源远离敏感电路；5) PCB布线时注意线缆的隔离，强弱电的布线隔离、信号线与功率线的隔离，各类走线要尽量短，6) 正确使用接地技术，减小环路面积；7) 安装瞬态干扰吸收器；8) 软件设计时，考虑避免干扰对系统的影响，软件上应正确检测和处理告警信息，及时恢复产品的状态；9) I/O信号进出由完全隔离的变压器或光耦连接，更好的实现隔离；10) 使用高阻抗的共模或差模电感滤波器11) 使用铁氧体磁环；12) 在PCB层电源输入位置要做好滤波，通常采用的是大小电容组合，根据实际情况可以酌情再添加一级磁珠来滤除高频信号；13) 组装生产环节中应严把质量关，做好生产工艺流程控制，尽量保证产品质量的一致性，减少因个别产品质量问题带来的测试不合格现象；三、PCB抗干扰设计1、电源电路抗干扰设计1) 变压器及稳压模块应就近安装在交流电源进入系统的地方；2) 强电输送线绝不能在系统内乱布；3) 电源供电线应尽量短，板间连接线使用双绞线；4) 交流输入、功率继电器、电源滤波器、电源变压器等干扰源电路应与系统稳压后的5V、3.3V等布线严格分开并进行有效隔离；5) 稳压电源输出并接电解电容及0.01uF左右陶瓷电容和二极管；2、PCB布局抗干扰设计1) 主控部分和外围设备按各自体系要有明显界限，不能混装，即使系统只有一块印制板，也要分模块设计，模块间做好隔离；2) 大功率低速电路、模拟电路和数字电路应分开布局，大功率器件应与小信号电路分开，如功率继电器要与主控模块及弱点驱动模块隔离，使相互间的信号耦合最小；3) 各部件之间引线要尽量短，噪声敏感器件尽量缩短连接的信号线；4) 发热量大的器件如电源芯片、单片机、RAM等应尽量安排在不影响敏感电路的地方及通风冷却较好的地方，电路板竖直放置时，发热量大的器件应放置在最上边。

瞬态干扰抑制器详解
瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

瞬态干扰
会造成控制系统的电源电压的波动;当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统
内部的设备，因此必须采用抑制措施。

硅瞬变吸收二极管
硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件;其应用是与被保护设备并联使用。

硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。

可用于
保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷
所产生的过电压。

TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。

使用中TVS
管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10%左右，以防止因线路工作电压
接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作;也避免因环境温度变
化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。

TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上;双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。

EFT原理及解决方法本帖被fasten 从测试报告共享学习移动到本区(2008-05-20)瞬态脉冲骚扰及抑制方法瞬态脉冲骚扰及抑制方法2006-9-11 11:51:30未知来源供稿摘要：量度继电器、继电保护及自动化装置(以下简称继电器及装置)随着电子技术的发展已实现微机化及数字化。

在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰，出现电磁干扰的几率很大，严重影响量度继电器及装置的正常工作。

其中影响较大的是瞬态脉冲骚扰。

本文从分析瞬态脉冲骚扰产生的原因着手，总结出各种瞬态脉冲骚扰的特征，提出抑制的方法。

关键词：瞬态脉冲骚扰；原因及特征；抑制方法。

1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源，这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响，严重时也要损坏元器件，甚至损坏设备以至于整个系统。

这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。

产生瞬态脉冲骚扰源的原因有：雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。

常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(100kZHz)脉冲群骚扰等。

2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中，在电感上要产生反电势。

根据楞次定律：这个反电势应为。

反电势要向寄生电容C反向充电，随着充电电压的升高，当达到一定数值时，在触点之间要出现击穿现象，形成导电通路。

一旦出现导电通路时，电容C就要开始放电，使电压下降，当电压降到维持触点导通电压以下时，触点又将处于断开状态。

上述过程就要重复发生，此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。

当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直至电感中能量消耗完为止。

在上述过程中，电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电，因此在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源回路也有阻抗存在，脉冲电流通过电源回路时，在其两端就要形成脉冲电压，而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。

瞬态脉冲骚扰及抑制方法1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源，这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响，严重时也要损坏元器件，甚至损坏设备以至于整个系统。

这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。

产生瞬态脉冲骚扰源的原因有：雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。

常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(1 00kZHz)脉冲群骚扰等。

2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中，在电感上要产生反电势。

根据楞次定律：这个反电势应为。

反电势要向寄生电容C反向充电，随着充电电压的升高，当达到一定数值时，在触点之间要出现击穿现象，形成导电通路。

一旦出现导电通路时，电容C就要开始放电，使电压下降，当电压降到维持触点导通电压以下时，触点又将处于断开状态。

上述过程就要重复发生，此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。

当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直至电感中能量消耗完为止。

在上述过程中，电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电，因此在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源回路也有阻抗存在，脉冲电流通过电源回路时，在其两端就要形成脉冲电压，而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。

这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。

随着触点间隙的变化，击穿触点间隙所需要的电压是变化的。

当触点间隙越来越大时，击穿电压越来越高。

因此电容C上的电压也要越来越高。

当触点击穿所需要的电压越高时，电容充电的时间就越长，振荡波形的频率就越低。

2．2 主要的瞬态脉冲骚扰的产生及特点(1) 电快速瞬变脉冲群骚扰电快速瞬变脉冲群骚扰是由于电路中断开感性负载时产生的。

它的特点是骚扰信号不是单个脉冲，而是一连串的脉冲群。

一方面由于脉冲群可以在电路的输入端产生积累效应，使骚扰电平的幅度最终可能超过电路的噪声容限。

瞬态脉冲骚扰及抑制方法1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源，这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响，严重时也要损坏元器件，甚至损坏设备以至于整个系统。

这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。

产生瞬态脉冲骚扰源的原因有：雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。

常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(100kZHz)脉冲群骚扰等。

2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中，在电感上要产生反电势。

根据楞次定律：这个反电势应为。

反电势要向寄生电容C反向充电，随着充电电压的升高，当达到一定数值时，在触点之间要出现击穿现象，形成导电通路。

一旦出现导电通路时，电容C就要开始放电，使电压下降，当电压降到维持触点导通电压以下时，触点又将处于断开状态。

上述过程就要重复发生，此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。

当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直至电感中能量消耗完为止。

在上述过程中，电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电，因此在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源回路也有阻抗存在，脉冲电流通过电源回路时，在其两端就要形成脉冲电压，而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。

这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。

随着触点间隙的变化，击穿触点间隙所需要的电压是变化的。

当触点间隙越来越大时，击穿电压越来越高。

因此电容C上的电压也要越来越高。

当触点击穿所需要的电压越高时，电容充电的时间就越长，振荡波形的频率就越低。

2．2 主要的瞬态脉冲骚扰的产生及特点(1) 电快速瞬变脉冲群骚扰电快速瞬变脉冲群骚扰是由于电路中断开感性负载时产生的。

它的特点是骚扰信号不是单个脉冲，而是一连串的脉冲群。

一方面由于脉冲群可以在电路的输入端产生积累效应，使骚扰电平的幅度最终可能超过电路的噪声容限。

抑制电快速瞬变脉冲干扰的设计方法分析研究摘要文章根据作者多年工作经验，阐述了电快速瞬变脉冲群的基本概念、噪声源、耦合通道、试验等级、电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径，在此基础上系统分析了抑制电快速瞬变脉冲干扰的八种典型设计方法，最后介绍了抑制电快速瞬变脉冲干扰的防护设计最优时间点。

关键词EFT；噪声源；耦合通道；影响途径；防护设计前言在电气线路中，尤其是电感性负载在接通或断开时，由于开关触点空气间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，会在断开点处产生瞬态电流突变，瞬态电流突变通过电路直接或间接耦合产生骚扰。

这种瞬态骚扰往往以脉冲群形式出现，其骚扰能量随瞬态电流而大小不等（通常较小），频谱分布较宽（与瞬态电流突变速率有关），容易对电子、电器设备的工作可靠性带来影响。

严重的可能导致用电器的性能下降或失灵。

电快速瞬变脉冲群试验，就是为了检验电子、电器设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。

“电快速瞬变脉冲群”的英文为：“Electrical Fast Transient/Burst”简称“EFT/B”。

应对EFT/B解决问题的原理、方法是：防止高频干扰脉冲进入被保护的电气线路，设置高频吸收、阻断回路，如电源滤波器、串接磁珠或并接高频特性电容器等。

1 电快速瞬变脉冲干扰特性1.1 电快速瞬变脉冲群噪声源电快速瞬变脉冲群的源特征是：脉冲上升时间短，重复率高和能量低，频谱分布较宽，脉冲成群出现。

1.2 耦合通道电快速瞬变脉冲群的传播路径有三个：一是线路直接耦合；二是线路间的容性耦合；三是空间辐射耦合。

1.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级1.4 电快速瞬变脉冲群干扰特性分析电快速瞬变脉冲群的干扰特性由三部分组成：一是脉冲群的幅度大小；二是脉冲上升时间；三是接收器的敏感度[1]。

2 电快速瞬变脉冲群对设备造成影响的途径2.1 电源线当单独对L或N线加干扰时（L-GND或N-GND），在L和N线间会存在差模电压；当同时对L和N线加干扰时（L+N-GND），存在共模电压；由于大部分电源的输入都是平衡的（无论是变压器输入，还是整流桥输入），因此实际共模干扰转化成差模电压的成分很少。

１抑制瞬态干扰瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压ＶＩ上，使ＶＩ超过内部功率开关管的漏－源击穿电压Ｖ（ＢＲ）ＤＳ时，还会损坏ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ芯片，因此必须采用抑制措施。

1.1 瞬态电压的特点瞬态电压的两种典型波形分别如图１（ａ）、（ｂ）所示。

（ａ）图是由国际电工委员会制定的ＩＥＣ１０００－４－５标准中给出的典型浪涌电压波形，ＶＰ为浪涌电压的峰值，通常选ＶＰ＝３０００Ｖ的测试电压。

Ｔ是浪涌电压从０．３ＶＰ上升到０．９ＶＰ的时间间隔。

Ｔ１为上升时间，Ｔ１＝１．６７Ｔ＝１．２μs±30%。

浪涌电压降到0.5Vp所持续的时间为T2，T2=50μs。

（b）图示出由IEEE-587标准中给出的典型振铃电压波形，其峰值也是3000V（典型值）。

第一个周期内正向脉冲上升时间T1=0.5μs，持续时间T=10μs；负向脉冲的峰值已衰减为0.6Vp。

1.2 抑制瞬态干扰的方法1.2.1 改进电路现以ＴＯＰ２０２Ｙ构成７．５Ｖ、１５Ｗ开关电源模块的电路为例，阐述抑制瞬态干扰的方法。

其改进电路如图２所示，主要做了以下改进：①将交流两线输入方式改成三线输入方式，Ｇ端接通大地；②采用两级电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器，为避免两个ＥＭＩ滤波器在产生谐振时的干扰信号互相叠加，应使Ｌ２（Ｌ３）≤１０ｍＨ，Ｌ３≥２Ｌ２；③增加Ｃ９和Ｌ４，并将Ｃ８换成０．１μF 普通电容器。

C7～C9为安全电容，分别与高频变压器的引出端相连。

其中，C7接初级直流高压的返回端，C8接次级返回端，C9接初级直流高压端。

它们的共端则经过滤波电感L4接通大。

L4用铁氧体磁环绕制而成。

设计负印制板时，连接C7～C9的各条印制导线应短而宽。

采用上述连接方式可保证瞬态电流被C7～C9旁路掉，而不进入TOP202Y中。