浅谈浪涌冲击干抗、抗扰度试验及应对措施
浪涌干扰是电气工程领域常见的瞬态过电压现象，主要表现为电路中出现持续时间为微秒至毫秒级、幅值超过正常工作电压的高频电流脉冲。其来源与产生主要途径有：电力系统开关操作、雷电感应和大型负载投切等因素。这些突如其来的能量冲击有时候能产生高达数千伏的瞬态过电压，若未经有效防护，极易导致设备内部精密元器件击穿、电路板烧毁、数据丢失或功能紊乱等危害，造成巨大的经济损失甚至安全事故。
为评估电子电气设备在受到雷击、开关操作或其他瞬态高压干扰时的抗扰能力，引入了浪涌（冲击）抗扰度试验。它是一种电磁兼容性（EMC）测试，模拟这些瞬态现象，确保被测设备在实际使用中能够承受浪涌电压而不损坏或性能下降。以下简要介绍浪涌（冲击）抗扰度试验的试验依据、试验方法和产品开发中常用的应对措施。
一、试验依据
本类测试通常遵循以下基础标准（具体产品测试时需引用其对应的产品族标准或产品标准）：GB/T 17626.5《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》，即中国国家标准，等同采用国际标准IEC61000-4-5。标准要求受试设备（EUT）要在规定的带电（DC或AC供电电源）工作状态下，用能产生1.2/50us开路电压波和8/20us短路电流波的组合波信号发生器进行雷击浪涌抗扰度试验。还有一种（10/700）µs — （5/320）µs波形只用于直连到户外通讯网络的同步互联线路，适用范围小，本文予以省略不叙述。GB 17626.5给出了一种在实际测试工作中具有可操作性的开路电压和短路电流波形，如下图1、图2所示：
图1 开路电压波形（1.2/50us）
前沿时间：T 1 =1.67T=1.2µs±30%
半峰时间：T 2 =50µs±20%
图2 短路电流波形（8/20us）
前沿时间：T 1 =1.25T=8µs±20%
半峰时间：T 2 =20µs±20%
二、试验方法：
1、试验设备
浪涌（冲击）试验系统主要是由浪涌信号发生器和耦合/去耦网络（CDN）两部分组成。我司采用的LSG-5060A型雷击浪涌发生器是内置单相耦合去耦网络的浪涌测试一体机。浪涌组合波发生器的电路原理图如下图3所示：
图3 浪涌组合波发生器的电路原理图（1.2/50μs-8/20μs）
浪涌发生器的电路是由两个部分构成：分别为充电回路和脉冲形成回路。充电回路的电路由高压发生器 U、充电电阻Rc和储能电容Cc组成，脉冲形成回路的电路由脉冲持续时间调节电阻RS1、RS2、阻抗匹配电阻Rm和调节上升时间形成的电感Lr组成。
2、试验过程
① 在根据被测设备对应的产品标准或产品类标准或通用标准进行试验布置后，同时按照要求进行试验配置；
② 根据对应的标准确认试验等级，如下图4所示：
图4 浪涌冲击试验等级
③ 浪涌次数：除非相关的产品标准有规定，针对每一个耦合路径，施加在直流电源端和互连线上的浪涌脉冲次数应为正、负极性各5次；对于交流电源端口，应分别在0º、90º、180º、270º 相位施加正、负极性各5次的浪涌脉冲。对电源线和信号线应分别在不同组合的共模和差模状态下施加脉冲冲击；
④ 脉冲间隔时间：连续浪涌脉冲之间的间隔不能大于1分钟，间隔小于1分钟的浪涌测试具有更高的严酷度，其原因是过短时间内的连续充电有可能导致被测设备承受的电压累积以至于超过实际测试电压等级；
⑤ 浪涌施加的端口：被测设备的电源端口输入端、输出端和信号端口均需要进行测试，但具体情况还要参照相关的产品标准。
3、试验结果评价
A级：试验中及试验后，设备功能完全正常；
B级：暂时性能下降，自动恢复，无损坏；
C级：需人工重启恢复，无硬件损坏；
D级：硬件损坏、永久失效（不合格）。
三、产品开发中常用应对措施
了解到浪涌冲击干扰的特点及危害，我们在日常电子电气产品的设计开发过程中必须采取相应的措施来提高抗扰度，这些措施包括：
①电源入口加压敏电阻MOV、热敏NTC、TVS管、气体放电管GDT；
②共模电感、X/Y电容做EMI滤波；
③做好接地，缩短地线长度；
④信号端口增加专用浪涌防护器件；
⑤ PCB布线远离高压回路；等等。
我司仪表在开发过程中也很重视浪涌冲击干扰的防护，抗扰度基本都能达到3级或以上（因产品类别和标准而异），从而有力的保障了产品质量，不断提升客户满意度。
