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電快速瞬變脈沖群(EFT)試驗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備的電源端口、信號和控制端口的試驗．由于騷擾信號不是單個脈沖，而是一連串的脈沖群具有上升時間和持續(xù)時間短、幅值和重復頻率高等特點，電子設備長期以來難以克服．為了減低不必要的危害，有必要對電子設備進行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，往往導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，并且實現(xiàn)濾波器拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計．
1電快速瞬變脈沖群機理描述
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負載的條件下產(chǎn)生一個快速瞬變．信號發(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為儲能電容器;Rs為脈沖持續(xù)時間形成電阻;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，上升時間為5ns，持續(xù)時間為50ns，每個脈沖能量為4mJ，脈沖群持續(xù)時間為15ms，脈沖群周期為300ms，重復頻率為2．5kHz(對4kV測試等級)或5kHz(對其他測試等級)，其波形如圖2、圖3所示:

2電子設備EFT干擾抑制研究
對于EFT的濾波抑制［4-7］，往往最簡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，導線穿過其中．當導線中的電流穿過鐵氧體時低頻電流幾乎無衰減地通過，但高頻電流卻會受到很大的損耗，轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)，所以鐵氧體和穿過其中的導線即成為吸收式低通濾波器，對于EFT能起到一定的抑制作用．然而，對于群脈沖的抑制，往往單加鐵氧體磁環(huán)濾波器還不夠，設計常規(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EMI噪聲的濾除，根據(jù)通常設計傳導EMI濾波器的經(jīng)驗，我們設計了一個常規(guī)的EMI濾波器．通過測試發(fā)現(xiàn)對于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，所以對濾波器的要求也不一樣．結(jié)合相關理論，參考前人的設計，設計出了如圖4所示的濾波器．通過調(diào)節(jié)對應的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電感和電容的取值影響很大．經(jīng)過反復實驗發(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，同時共模扼流圈N1、N2電感取2mH左右時抑制噪聲信號較為理想．

由于2mH電感值過大，導致使用鐵氧體磁環(huán)繞制電感時體積過大．既浪費材料，又因為體積過大，不便于固定安裝，且有些儀器設計體積較小，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．磁導率為復數(shù)，即μ=μ'－jμ″，實部為磁能的存儲(相當于電感)，虛部為磁能的損耗(相當于電阻)，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)可認為是一個低損耗、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，磁導率降低，電感量減?。欢?，磁環(huán)的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，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:

式中:K是阻抗比例因數(shù);L是磁珠長度;OD是磁珠外徑;ID是磁珠內(nèi)徑;N是磁珠上導線的匝數(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)不同的輻射場特性設計有效的噪聲抑制方案．
3實驗結(jié)果與分析
為了驗證基于新型材料鐵氧體磁環(huán)即高磁導率磁環(huán)設計的濾波器對于抑制EFT干擾的有效性，我們設計了如下實驗:針對某公司的DOUBLETBW2105稱重控制器電快速瞬變脈沖群不達標問題，進行了整改抑制．
首先，我們采用普通材料磁環(huán)繞制電感并設計濾波器，雖然能夠達到設計效果，使稱重控制器通過江蘇省計量科學研究院的標準測試．但是由于電感值較大，導致濾波器體積過大，不便于安裝，且浪費材料和空間．
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，達到足夠的電感值．同時，能夠通過江蘇省計量科學研究院的標準測試．兩種材料繞制電感、設計的濾波器如圖6、圖7所示．

4結(jié)論
本文利用超微晶材料鐵氧體磁環(huán)設計濾波器實現(xiàn)了對EFT干擾的抑制，克服了現(xiàn)有濾波器體積較大以及電容、電感實際選取較難控制等問題．實驗結(jié)果表明:使用超微晶材料繞制電感并設計濾波器，能夠使設備通過電快速瞬變脈沖群標準檢測，并且減少材料的損耗，節(jié)省空間．

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