雷击浪涌耦合去耦网络作用及参数设计

为了真实模拟设备在实际运行中可能遇到的雷击或开关切除瞬变造成的电压或电流浪涌,评价电子电气设备对雷击浪涌的抗扰度水平,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1.2/50μs开路电压波和8/20μs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,以检验设备在实际运行过程中的抗干扰能力

耦合网络的作用是将组合波发生器的浪涌信号传送到EUT上,限制从电源线流入组合波发生器的电流对发生器本体造成破坏,减小对浪涌波形的影响。去耦网络的作用是为浪涌波提供足够的去耦阻抗,避免浪涌窜入电网对由同一电源供电的非受试设备产生不利影响。此外,连接到同一电源的其他设备可能含有防雷器件,在不使用去耦网络的情况下,非受试设备上防雷器件会阻止EUT上浪涌的施加及影响浪涌试验结果。

耦合/去耦网络(CDN)的结构和电路参数的设计需考虑到功能的实现和参数的优化研究。
1、耦合网络

一般浪涌信号耦合到EUT上的方式有电容耦合和气体放电管耦合,其中后者对组合波发生器的输出波形影响较明显,故前者较常见。若选用小的耦合电容值,则电源侧残余浪涌电压较低,但产生冲击电流的效率较低;若选用大的耦合电容值,则耦合到EUT效率较高,但残余电压较高。为兼顾输出效率和残余电压问题,国家标准指定线—线耦合(差模方式)采用18μF的电容,线—地耦合(共模方式)采用9μF的电容[5,8,9]。低压电网对地的源阻抗为12Ω,对于虚拟阻抗(定义为开路电压峰值与短路电流峰值之比)为2Ω的组合波发生器,在进行线—地耦合时,要另外再串联10Ω的附加电阻,以增加有效源阻抗。
2、去耦网络
    去耦网络一般由去耦电感L和去耦电容C构成的LC低通滤波器组成。为线—地和线—线去耦网络的等效电路图,Rs、R′s为浪涌电源的源阻抗,线—地情况下Rs=12Ω,线—线情况下R′电路的电压传输函数分别为:s=2Ω。
    去耦网络的参数选择
去耦网络中L、C参数的选择与浪涌信号的频率特性有关,IEC610002425:1995[7]及国家标准GB/T17626.521998[5]对去耦网络的去耦性能规定“:当受试设备没有与去耦网络连接时,在未加浪涌线路上的残余浪涌电压不应超过*大所施加电压的15%”“;当受试设备、供电网络未与耦合/去耦网络连接时,在去耦网络电源输入端上的残余浪涌电压不应超过所施加电压的15%或电源电压峰值的两倍,两者中取大者”。即标准要求去耦网络对浪涌信号的衰减要≥16dB。