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電快速瞬變脈沖群(EFT)試驗(yàn)是指一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源端口、信號(hào)和控制端口的試驗(yàn)．由于騷擾信號(hào)不是單個(gè)脈沖，而是一連串的脈沖群具有上升時(shí)間和持續(xù)時(shí)間短、幅值和重復(fù)頻率高等特點(diǎn)，電子設(shè)備長(zhǎng)期以來難以克服．為了減低不必要的危害，有必要對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行EFT抑制．傳統(tǒng)的EFT抑制方法主要是采取加載濾波器的方式［1，2］，但由于參數(shù)選擇不當(dāng)，往往導(dǎo)致濾波器體積較大且抑制效果不理想．本文主要討論如何選取新型鐵芯材料繞制電感，減小濾波器體積，并且實(shí)現(xiàn)濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)．
1電快速瞬變脈沖群機(jī)理描述
脈沖群發(fā)生器［3］的基本線路和波形如圖1所示．經(jīng)由挑選的電路元件Cs，Rs，Rm和Cd，使發(fā)生器在開路和接50Ω負(fù)載的條件下產(chǎn)生一個(gè)快速瞬變．信號(hào)發(fā)生器的有效輸出阻抗為50Ω．

其中，U為高壓源;Rc為充電電阻;Cs為儲(chǔ)能電容器;Rs為脈沖持續(xù)時(shí)間形成電阻;Rm為阻抗匹配電阻;Cd為隔直電容．
GB/T17626．4－1998規(guī)定的EFT脈沖為雙指數(shù)波形，上升時(shí)間為5ns，持續(xù)時(shí)間為50ns，每個(gè)脈沖能量為4mJ，脈沖群持續(xù)時(shí)間為15ms，脈沖群周期為300ms，重復(fù)頻率為2．5kHz(對(duì)4kV測(cè)試等級(jí))或5kHz(對(duì)其他測(cè)試等級(jí))，其波形如圖2、圖3所示:

2電子設(shè)備EFT干擾抑制研究
對(duì)于EFT的濾波抑制［4-7］，往往最簡(jiǎn)單的方式是加鐵氧體磁環(huán)濾波器．鐵氧體一般做成中空型，導(dǎo)線穿過其中．當(dāng)導(dǎo)線中的電流穿過鐵氧體時(shí)低頻電流幾乎無衰減地通過，但高頻電流卻會(huì)受到很大的損耗，轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)，所以鐵氧體和穿過其中的導(dǎo)線即成為吸收式低通濾波器，對(duì)于EFT能起到一定的抑制作用．然而，對(duì)于群脈沖的抑制，往往單加鐵氧體磁環(huán)濾波器還不夠，設(shè)計(jì)常規(guī)濾波器是抑制群脈沖最有效手段之一．濾波器常用于傳導(dǎo)EMI噪聲的濾除，根據(jù)通常設(shè)計(jì)傳導(dǎo)EMI濾波器的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)常規(guī)的EMI濾波器．通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)對(duì)于EFT的抑制效果不是很佳，可見EFT濾波器是有別于傳統(tǒng)EMI濾波器的．由于EFT的頻帶極寬，且幅值較大，所以對(duì)濾波器的要求也不一樣．結(jié)合相關(guān)理論，參考前人的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了如圖4所示的濾波器．通過調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電感和電容的取值影響很大．經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，火線、零線的電容值取C1、C2取20nF左右，火線和地線、零線和地線的值取C3、C4取5nF左右，同時(shí)共模扼流圈N1、N2電感取2mH左右時(shí)抑制噪聲信號(hào)較為理想．

由于2mH電感值過大，導(dǎo)致使用鐵氧體磁環(huán)繞制電感時(shí)體積過大．既浪費(fèi)材料，又因?yàn)轶w積過大，不便于固定安裝，且有些儀器設(shè)計(jì)體積較小，沒有足夠的空間裝載濾波器．有鑒于此:本文采用新型材料鐵氧體磁環(huán)繞制濾波器來抑制EFT干擾．鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料．磁導(dǎo)率為復(fù)數(shù)，即μ=μ'－jμ″，實(shí)部為磁能的存儲(chǔ)(相當(dāng)于電感)，虛部為磁能的損耗(相當(dāng)于電阻)，在1GHz以下，
隨著頻率的增加而增加．因此，磁環(huán)阻抗可等效為磁芯電感LF與磁芯損耗電阻RF組成的串聯(lián)電路，其中:LF與RF都是頻率的函數(shù)，如圖4所示，磁環(huán)等效阻抗為:

在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成RF(ω)很小，磁導(dǎo)率較高，電感量較大，LF(ω)起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制，且磁環(huán)的損耗較小，磁環(huán)可認(rèn)為是一個(gè)低損耗、高品質(zhì)因數(shù)的電感．在高頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升高，磁導(dǎo)率降低，電感量減小．然而，磁環(huán)的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加，當(dāng)高頻信號(hào)通過鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉．因此，采用磁環(huán)可以增加電力載波通訊線纜中的高頻阻抗以減小共模電流，從而抑制輻射干擾噪聲．理論表明磁珠的阻抗與材料和尺寸有關(guān):

式中:K是阻抗比例因數(shù);L是磁珠長(zhǎng)度;OD是磁珠外徑;ID是磁珠內(nèi)徑;N是磁珠上導(dǎo)線的匝數(shù)．因此，根據(jù)式(1)，(2)，磁環(huán)高頻等效電路以及阻抗模型即可根據(jù)不同的輻射場(chǎng)特性設(shè)計(jì)有效的噪聲抑制方案．
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
為了驗(yàn)證基于新型材料鐵氧體磁環(huán)即高磁導(dǎo)率磁環(huán)設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)于抑制EFT干擾的有效性，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):針對(duì)某公司的DOUBLETBW2105稱重控制器電快速瞬變脈沖群不達(dá)標(biāo)問題，進(jìn)行了整改抑制．
首先，我們采用普通材料磁環(huán)繞制電感并設(shè)計(jì)濾波器，雖然能夠達(dá)到設(shè)計(jì)效果，使稱重控制器通過江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試．但是由于電感值較大，導(dǎo)致濾波器體積過大，不便于安裝，且浪費(fèi)材料和空間．
根據(jù)上述理論分析，我們選取新型超微晶材料制作的鐵氧體磁環(huán)繞制電感，可以在很少的繞制圈數(shù)情況下，達(dá)到足夠的電感值．同時(shí)，能夠通過江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試．兩種材料繞制電感、設(shè)計(jì)的濾波器如圖6、圖7所示．

4結(jié)論
本文利用超微晶材料鐵氧體磁環(huán)設(shè)計(jì)濾波器實(shí)現(xiàn)了對(duì)EFT干擾的抑制，克服了現(xiàn)有濾波器體積較大以及電容、電感實(shí)際選取較難控制等問題．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用超微晶材料繞制電感并設(shè)計(jì)濾波器，能夠使設(shè)備通過電快速瞬變脈沖群標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，并且減少材料的損耗，節(jié)省空間．

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