SURGE浪涌原理与整改(EMC)

SURGE浪涌原理与整改(EMC)第一页，共20页。目录一、浪涌介绍二、GB/T17626.5-2008相关规定三、YY0505相关规定第二页，共20页。一、浪涌介绍概述浪涌也被称为瞬态过电压，是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动，在电路中通常持续约1us。220V电路系统中持续瞬间（1us数量级）的5000~10000V的电压波动，即为浪涌或瞬态过电压。持续时间极短而幅值极大的电流波动，为瞬态电流冲击。开关操作和雷击浪涌会在配电线路中引起瞬态过电压（流）。浪涌的来源

对于低压系统来说浪涌来自两个方面，即外部浪涌和内部浪涌。

外部的浪涌最主要的来源是雷电，它可以是通过电源线传导的，也可能是在电源线上感应而产生的；外部浪涌的另一个来源是公用电网开关操作在电力线上产生的过电压。内部浪涌是指入户配电盘以下的用电设备产生的浪涌。低压电源线上88％的浪涌产生于建筑物内部的设备，诸如来自空调机、空气压缩机、电弧焊机、电泵、电梯、开关电源和其它一些感性负荷的浪涌。

第三页，共20页。波形分析根据IEC标准，对于8/20µs

的雷电电压、电流联合波形，其函数表示为：式中I(t)表示电流；Ip为电流峰值；t为时间。对于1.2/50µs

波形，其函数描述为：式中V(t)为雷电电压；Vp是电压峰值。操作浪涌呈现得是衰减的振荡波，如对于IEC标准规定0.5µs，100kHz振荡波和5kHz振荡波，它们一般用下式代表：式(1)~(3)中描述的不同形状的标准浪涌的补偿系数k、波前系数τ1和波长系数τ2在表1中给出第四页，共20页。第五页，共20页。第六页，共20页。第七页，共20页。浪涌波形的频谱分析对8/20µs联合波形即式(1)进行傅立叶变换，得出其幅值频谱公式：对于ω=0，则有对公式(2)进行傅立叶变换，得出其幅值频谱公式为：当ω=0时电压幅值为：同样可以决定幅值频谱的第一拐点和第二拐点频率为：式中第八页，共20页。显然，第一拐点频率由波长指数决定，第二拐点频率由波前指数决定。对公式(4)、(5)、(6)、(7)利用MATLAB软件可分别计算出几种典型浪涌波的幅值频谱，结果如下图所示。从幅值频谱图可以看出，浪涌波形的波前时间越短，则其所包含的频带越宽，频率越高。幅值频谱分析表明许多浪涌呈现低频特征，即主要能量集中在频率较低的频段。但是由于非常低的能量就会引起集成电路的状态混乱或损坏，因此在浪涌波形中所含的高频能量即使比例较小也足以影响半导体电路的正常运行。事实上采用集成电路技术的电子设备的损害或误动大多都是由于浪涌能量造成的。通常认为集成电路装置的受损能量级为100mJ。

低频能量可以通过硅二极管、压敏电阻、接地和控制环路面积进行消除；而高频能量则可以通过滤波和屏蔽技术控制。

第九页，共20页。浪涌抑制低压交流电源线上的浪涌是与过电压有联系的，但又不等同于过电压，因为浪涌既包括电压的瞬变又包括电流的瞬变。同理，浪涌抑制也不等同于过电压保护。过电压保护的目的是保障线路和电气设备绝缘完好，而浪涌抑制则是低压系统和电子设备可靠运行及电磁兼容的保障。

浪涌抑制器的分类大致如下：

（1）限幅型氧化锌压敏电阻具有较高电能吸收能力和纳秒级响应时间；

（2）开关型主要指气体放电管，它响应较慢，瞬态的发生可能快于它的响应时间；

（3）混合型这主要是指金属氧化物压敏电阻（MOV）与开关管的联合使用；浪涌抑制的原理常用的浪涌抑制器件为气体放电管、氧化锌压敏电阻、瞬态电压抑制器、硅二极管等。它们的工作原理不同，但有相似的伏安特性，即两端电压低于规定电压时，通过电流很小，而当两端电压高于规定电压后，通过电流会呈指数规律增长。这一伏安特性使其能同时满足浪涌抑制泻流和限幅的要求，因而也就成为浪涌抑制的主导器件。尤其是氧化锌压敏电阻，不仅限幅电压可以很低，导通电流也可以很大，价格又便宜，已经成为工程师首选的浪涌抑制器件。第十页，共20页。二、GB/T17626.5-2008相关规定试验等级：试验等级应根据安装情况来选择；安装类别在B.3中给出。所有较低试验等级的电压应得到满足（见8.2）。对不同界面的试验等级的选择见附录A。第十一页，共20页。第十二页，共20页。第十三页，共20页。第十四页，共20页。第十五页，共20页。试验结果的评价试验结果应依据受试设备在试验中的功能丧失或性能降低现象进行分类，相关的性能水平由设备的制造商或需要方确定，或由产品的制造商和购买方双方协商同意。推荐按如下要求分类：

a)在制造商、委托方或购买方规定的限制内性能正常；

b)功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预；

c)功能或性能暂时丧失或降低，但需操作者干预才能恢复；

d)因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。第十六页，共20页。第十七页，共20页。三、YY0505相关规定第十八页，共20页。36.202.1j：符合性准则在36.202规定的试验条件下，设备或系统应能提供基本性能并保持安全，不允许下列与基本性能和安全有关的性能降低：1）器件故障；2）可编程参数的改变；3）工程默认值的复位（制造商的预设值）；4）运行模式的改变；5）虚假报警；6）任何预期运行的终止或中断，即使伴有报警；7）任何非预期运行的产生，包括非预期或非受控的动作，即使伴有报警；8）显示数值的误差大道足以影响诊断或治疗；9）会干扰诊断、治疗或监护的波形噪声；10）会干扰诊断、