【導讀】浪湧抗擾度測試表明
，設備或設備在雷擊
，或切換重載，或短路故障條件下
，引起的工業電源浪湧等事件中的耐受能力。本文以ADI的AD74115H舉例

，如何進行浪湧抗擾度測試。

01 浪湧抗擾度測試原理及詳細分析

首先明確測試目標：浪湧抗擾度測試旨在評估受試設備 (EUT)， 在高能電源與互連線幹擾（浪湧脈衝）下的性能。

圖 1 .  浪湧抗擾度測試原理 （圖片來源於Bel Fuse）

1.1 浪湧抗擾度測試兩大主要部分：

●   浪湧脈衝脈衝發生器

通常通過源阻抗（例如 10 Ω 的電阻、9 µF 的串聯電容）直接耦合至信號。

●   去耦網絡（CDN）

去耦網絡（CDN）通常包含

，（在抗擾度測試係統內）有助於在浪湧測試期間的保護電源或輔助設備。其中去耦網絡（CDN）中的電感，結合電源轉化器輸入電容，從而起到去耦合的作用。

然而，CDN 中使用的電感越高，預期振蕩概率就越高。相反
，轉換器輸入電容越高
，振蕩的概率就越低。

當 EUT 通過CDN 連接
，當前設計的電源轉換器可能無法啟動或出現振蕩。在某些情況下，振蕩可能會導致 EUT 損壞。

1.2 浪湧抗擾度測試關鍵參數：

●   直流電源的輸入電壓

結論：較高的直流電源輸入電壓，有利於測試。

根據標準 EN 50121-3-2 ，浪湧測試應在最大輸入工作電壓下執行。例如，電池電壓為 110 V 時，應以137.5 V 進行測試。

務必要確保將直流電源電壓調整到足夠高，以補償 CDN 和輸入線的損耗。

舉例：使用24 V DC/DC 轉換器，功率為300 W
，CDN 串聯阻抗 0.5 Ω

，CDN 電壓降將為大約 7 V。

同時，輸入電壓越高，預期振蕩概率就越低。

●   負載輸出電流

結論：較低的負載輸出電流

，有利於測試。

輸出功率越低，從電源吸取的輸入電流就越低。當負載足夠低時
，振蕩就會消失。

●   去耦網絡CDN的額定電流

結論：較低的去耦電感，較低的串聯電阻，較高額定電流的 CDN，發生振蕩的可能性較低。

在IEC 61000-4-5 標準中，並未指定 CDN 電感參數。因此，市場上推出了各類 CDN 設備，這導致部分測試實驗室使用具有相當高電感的 CDN，其中的 DC/DC 轉換器可能會發生振蕩。相反，有的實驗室可能使用較低電感的 CDN，且沒有觀察到不穩定性現象。CDN 的通用電感約為 1 mH（每極）。

●   IEC 61000-4-5 浪湧測試等級

02 發生振蕩的原因與可能的解決方案

●   無負載情況下，發生振蕩的原因

開關“SW”打開後（或電路中引入其他變化/階躍），此 LC 電路中出現頻率為“fr”的諧波振蕩。

fr = (1/2pi) * (1/sqrt(L*C))

圖 2. 無負載情況下，發生振蕩的原因 （圖片來源於Bel Fuse）

由於能量無法及時耗散，因此能量在電容和電感之間
，以恒定的幅度長久持續地振蕩。

●   可能的解決方案 - 引入耗散電阻

為了避免振蕩的發生
，可以引入耗散電阻（比如電阻“Rdump”），則電感和電容之間的能量傳輸就會有損耗，且振蕩幅度會隨著時間的推移而減小。

圖 3. 可能的解決方案 - 引入耗散電阻 （圖片來源於Bel Fuse）

●   連接了穩壓電源轉換器情況下，發生振蕩的原因

如果連接了穩壓電源轉換器而非耗散元件（如電阻負載），則幅度不會減小，而是及時放大。

圖 4. 連接了穩壓電源轉換器情況下，發生振蕩的原因 （圖片來源於Bel Fuse）

●   可能的解決方案 - 引入耗散電阻

若要補償這種影響，至少需要在電路中添加耗散電阻“R”。若要耗散足夠快，“R”的值應該越小越好。

圖5. 可能的解決方案 - 引入耗散電阻 （圖片來源於Bel Fuse）

電阻“R”的並聯（左圖），會在直流條件下導致額外顯著耗散。因此，最好串聯電阻“Rs”和電容器“Cs”（右圖），以更有效地抑製振蕩。

03 減輕浪湧測試期間振蕩的可用解決方案比較

chuleyinruhaosandianzuzhiwai

，womenhaikeyitongguotiaozhengshurudianronghuozhexianzhizhuanhuanqitiaojiehuanludaikuan，laijianqinglangyongceshiqijianzhendang。xiamianshisanzhongfangandebijiao：

04 ADI AD74115H浪湧測試實例

根據IEC 61000-4-5工業環境標準：

●   浪湧為兩種波形的組合波：

上升時間1.2μs與50μs脈寬開路電壓

上升時間8μs與20μs脈寬短路電流

●   DUT（被測器件）在每個額定值下經受五次正浪湧和五次負浪湧。

每個浪湧之間的間隔為1分鍾。對AD74115H輸出電纜進行浪湧測試，該電纜被視為DUT的非屏蔽非對稱操作互連線。浪湧通過去耦網絡CDN 117施加到I/O和傳感器。

●   CDN（去耦網絡）不影響DUT的指定功能條件。DUT和CDN之間的互連線路長度應小於等於2m。

圖6. ADI AD74115H浪湧測試實例 （圖片來源於ADI）

4.1 硬件配置

為了確保I/O口和傳感器引腳以及用於內部數字輸出FET的完整性。

浪湧測試期間測試對象
，需要測試下麵這些特定對象：

●   電壓輸出（以及通過重新配置ADC輸入節點的電壓輸入）

●   內部數字輸出

●   傳感器引腳sense_EXT1和sense_EXT 2

浪湧相較於IO_N（AGND）一次一個地耦合到每個端子。所有測試對象均使用非屏蔽電纜。

對於電壓輸出測試對象
，將6V配置為連接在IO_P和IO_N之間的100kΩ負載的輸出。測量（電壓輸入）被配置為IO_P至IO_N，範圍為0 V至12 V。

SENSE_EXT1和SENSE_EXT 2節點被選為診斷節點，並被配置為0 V到12 V範圍內ADC的輸入。兩個串聯的AA電池被用作每個SENSE_EXTx引腳的3.1 V輸入。

對於內部數字輸出，在IO_P和IO_N之間連接1 kΩ負載電阻器。該測量值被配置為對流過內部RSET的電流進行內部診斷。

4.2 軟件配置

使用的軟件是AD74115H評估板提供的評估軟件。在每次測試開始時
，進行預測試配置。在放電之前，執行前測量流程。放電後，執行後測量流程。

●   預測試配置

   ○ 重置DUT

   ○ 清除警報狀態寄存器

   ○ 配置信道

   ○ 配置ADC測量節點

   ○ 配置ADC采樣率為20 SPS

●   前測量與後測量流程

   ○ 讀取並存儲警報狀態寄存器

   ○ 清除警報狀態寄存器

   ○ 讀取ADC數據

   ○ 將數據保存到文件

4.3 性能表現總結

下xia表biao總zong結jie了le浪lang湧yong試shi驗yan結jie果guo。對dui於yu數shu字zi輸shu出chu測ce試shi對dui象xiang
，不bu記ji錄lu偏pian差cha，因yin為wei精jing度du取qu決jue於yu負fu載zai。測ce試shi驗yan證zheng了le數shu字zi輸shu出chu沒mei有you意yi外wai關guan閉bi。警jing報bao狀zhuang態tai寄ji存cun器qi中zhong的deADC轉換錯誤位在每次測試後設置。ADC誤差表示飽和誤差（ADC測量讀數為滿刻度）
，表明在測試引腳上觀察到>12 V的浪湧電壓。

●   常見的防止浪湧電流的元器件

   ○ 電阻

對於小功率電源(最多幾瓦)
，zengjiayigechuanliandianzu
，shiyigejiandanheshiyongdejiejuefangan
，yixianzhilangyongdianliu。danxianzhilangyongdianliudededianzuhuizaochenggonglvsunhao，bushihedagonglvshebei。

   ○ 熱敏電阻

熱敏電阻是一種阻值隨溫度變化而發生較大變化的電阻元件，他們通常作為電流限製器。

熱敏電阻分為兩類：

正溫度係數（PTC）熱敏電阻

負溫度係數（NTC）熱敏電阻

   ○ 浪湧電流限製器

這zhe些xie浪lang湧yong電dian流liu限xian製zhi器qi可ke用yong於yu各ge種zhong配pei置zhi和he保bao護hu塗tu層ceng，以yi適shi應ying幾ji乎hu所suo有you應ying用yong。一yi般ban來lai說shuo，串chuan珠zhu式shi熱re敏min電dian阻zu具ju有you高gao穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing，響xiang應ying時shi間jian快kuai，在zai高gao溫wen下xia運yun行xing。磁ci盤pan和he芯xin片pian類lei型xing通tong常chang比bi串chuan珠zhu式shi的de大da，因yin此ci它ta們men的de響xiang應ying時shi間jian相xiang對dui較jiao慢man。然ran而er，它ta們men通tong常chang具ju有you更geng高gao的de耗hao散san常chang數shu，因yin此ci在zai測ce量liang、控製和補償應用中能夠更好地處理功率。他們通常成本較低
，更容易更換的特點。

總結

langyongkangraoduceshiyinengmonileijihekaiguancaozuochanshengshuntaiguodianyaganraobo，pinggugezhongshebeidekangdianciganraonenglishifoumanzuyaoqiu。duiyuceliangbutongdeshoushishebei，haixuyaoliuyishoushishebeizishendetedian，zengjiaheshideceshiduixiangyuliucheng

，cainengquebaoshoushishebeigegebufendexinhaowanzhengxing。

小編的話

浪湧抗擾度測試是模擬雷電帶來的嚴重幹擾進行試驗，並以此為評定設備的電源線、I/O線xian以yi及ji通tong信xin線xian的de抗kang幹gan擾rao能neng力li提ti供gong依yi據ju。您nin在zai進jin行xing浪lang湧yong抗kang擾rao度du測ce試shi時shi是shi否fou遇yu到dao過guo文wen章zhang中zhong提ti到dao的de問wen題ti？您nin是shi如ru何he解jie決jue相xiang關guan問wen題ti的de？相xiang信xin本ben文wen提ti供gong的de思si路lu和he參can考kao可ke以yi為wei小xiao夥huo伴ban們men進jin行xing浪lang湧yong抗kang擾rao度du測ce試shi提ti供gong有you效xiao的de方fang法fa。

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