IEC61000-4-5:2014 標準解讀—蘇州泰思特電子科技有限公司

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IEC61000-4-5:2014 標準解讀

作者：　　日期：2018-11-20　　瀏覽次數：15608次　　來源：

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一、法規版本
IEC61000-4-5:2014 （新版）
IEC61000-4-5:2005 （舊版）

二、測試設備變更差異
新版法規在組合波脈沖發生器的設計原理上和舊版法規一樣，沒有變更；但是在耦合網絡上卻有很多變更。

U-高壓源；Rc-充電電阻；Cc-儲能電容；Rs-脈沖持續時間形成電阻；

Rm-阻抗匹配電阻；Lr-上升時間形成電感

1、新版法規在6.3.2章節CND定義中對三相電CDN電路有變化，相線間增加了電容電容。
IEC61000-4-5:2014新版法規內容：

IEC61000-4-5:2005舊版法規內容：

2、新版法規6.3.3.3針對信號線耦合網絡，特別指明4對（8線）耦合網絡每線阻值。對于1.2/50μs脈沖波形，并聯等效阻值應該是40Ω；4對（8線）相對應的每根線上的阻值為R=8x40Ω=320Ω。限流電阻上限值沒有限制。10/700μs脈沖波形限流電阻定義為每路線25Ω。
IEC61000-4-5:2005舊版法規內容：如果是2對（4線）相對應的每根線上的阻值為R=4x40Ω=160Ω，R值最大不能超過250Ω。

3、版法規6.3.3.3針對信號線耦合網絡參數
IEC61000-4-5:2014新版法規內容：

IEC61000-4-5:2005舊版法規內容：

三、測試方法差異
1、新版法規在第5章節測試等級更加詳細的描述了線對線，線對地的測試等級；舊版沒有。
IEC61000-4-5:2014內容：

IEC61000-4-5:2005舊版法規內容：

2、新版法規在6.2.2章節，信號發生器特性參數中新增加了短路電流加10Ω的值。
IEC61000-4-5:2014內容：

IEC61000-4-5:2005內容：

3、在發生器波形參數定義上，新版法規定義的更加明確精準。
IEC61000-4-5:2014內容（1.2/50 μs波形），波前時間Tf定義為波峰上升沿30%-90%的量測值T與1.67常數的乘積；即Tf = 1.67 xT = 1.2 μs ± 30 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw（波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間）即Td = Tw = 50 μs ± 20 %. 。
IEC61000-4-5:2005內容（1.2/50 μs波形），波前時間T1定義為波峰上升沿30%-90%的量測值與1.67常數的乘積；即T1 = 1,67 × T = 1.2 μs ± 30 %。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以30%-90%斜率與X軸的交叉點計算，量測上會存在很大誤差即T2 = 50 μs ± 20 %.。
IEC61000-4-5:2014內容（8/20 μs波形），波前時間Tf定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積；即Tf = 1.25 xT = 8 μs ± 20 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw（波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間）與常數1.18的乘積即Td = 1,18 x Tw = 20 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2005內容（8/20 μs波形），波前時間T1定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積；即T1 = 1.25xT = 8 μs ± 20 % 。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以10%-90%斜率與X軸的交叉點計算，量測上會存在很大誤差即T2 = 20 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2014版定義開路電壓1.2/50 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定義開路電壓1.2/50 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014版定義短路電流8/20 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定義短路電流8/20 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014內容（10/700 μs波形），波前時間Tf定義為波峰上升沿30%-90%的量測值T與1.67常數的乘積；即Tf = 1.67 xT = 10 μs ± 30 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw（波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間）即Td = Tw = 700 μs ± 20 %. 。
IEC61000-4-5:2005內容（10/700 μs波形），波前時間T1定義為波峰上升沿30%-90%的量測值與1.67常數的乘積；即T1 = 1,67 × T = 10 μs ± 30 %。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以30%-90%斜率與X軸的交叉點計算，量測上會存在很大誤差即T2 = 700 μs ± 20 %.。
IEC61000-4-5:2014內容（5/320 μs波形），波前時間Tf定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積；即Tf = 1.25 xT = 5 μs ± 20 % 。持續時間Td 定義為半峰值時間Tw（波峰上升沿值50%與波峰下降沿值50%的時間）與常數1.18的乘積即Td = 1,18 x Tw = 320 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2005內容（5/320 μs波形），波前時間T1定義為波峰上升沿10%-90%的量測值T與1.25常數的乘積；即T1 = 1.25xT = 5 μs ± 20 % 。半峰值時間T2定義為波峰上升沿值以10%-90%斜率與X軸的交叉點計算，量測上會存在很大誤差即T2 = 700 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2014版定義開路電壓10/700 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定義開路電壓10/700 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014版定義短路電流5/320 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定義短路電流5/320 μs 波形：

4、新版法規在6.2.3章節發生器校驗要求。校準時發生器輸出端串接18 μF 電容，并要求開路狀態下負載要大于或等于10KΩ;在短路狀態下要經過18 μF (如果儀器內置18 μF 電容，則不需要額外增加電容)電容量測。
5、新版法規在6.2.3章節CDN電源端要求新增加100A-200A范圍定義。大電流的EUT表示其阻抗低，導致浪涌接近短路情況。因而，對于大電流的CDN，電流波形是主導波形。
IEC61000-4-5:2014要求：

IEC61000-4-5:2005要求：

6、版法規6.4.3.2針對信號線耦合網絡新增加校驗說明，舊版沒有。
校準CDN時，CDN的AE側的DN的輸入端與PE短接。其目的是檢查元件的正常功能，如去耦扼流圈的飽和度，DN部分的去耦效果，CN部分電容耦合出效果。

CDN不對稱互聯線測試基本原理：

	耦合	測量	AE側	EUT側
EUT側的浪涌電壓	單線-PE	單線峰值電壓、波前時間、持續時間	所有線短接PE	開路
EUT側的浪涌電流	單線-PE	單線峰值電流、波前時間、持續時間	所有線短接PE	短路
EUT側的浪涌電壓	單線-線	單線峰值電壓、波前時間、持續時間	所有線短接PE	開路
EUT側的浪涌電流	單線-線	單線峰值電流、波前時間、持續時間	所有線短接PE	短路
AE側的殘余電壓（帶有保護元件）	單線-PE	線-地峰值電壓	開路	開路

針對CDN 上EUT端口量測不對稱互聯線波形1.2/50μs

耦合方式	CWG 輸出電壓 ^{a , b , c}	V_oc CDN的EUT輸出端的電壓 ±10%	電壓波前時間T_f T_f=1.67×T_r ±30%	電壓持續時間T_d T_d=T_w ±30%	I_sc CDN的EUT 輸出端的電流 ±20%	電流波前時間T_f T_f=1.25×T_r ±30%	電流持續時間T_d T_d=1.18×T_w ±30%
線-PE R=40Ω CD=0.5μF	4kV	4kV	1.2μs	38μs	87A	1.3μs	13μs
線-PE R=40Ω CD=GDT	4kV	4kV	1.2μs	42μs	95A	1.5μs	48μs
線-線 R=40Ω CD=0.5μF	4kV	4kV	1.2μs	42μs	87A	1.3μs	13μs
線-線 R=40Ω CD=GDT	4kV	4kV	1.2μs	47μs	95A	1.5μs	48μs
^a通常建議以最大的額定沖擊電壓校準CDN，這樣能將CLD和GDT產生的開關噪聲的影響最小化。表中的值對應發生器設定值為4kV。如果CDN的額定沖擊電壓值是其他的最大值，那么應以該最大值校準。規定的短路峰值電流要求也應相應的變化。例如，如果最大電壓為1kV，那么短路電流值應在此表的基礎上乘以1/4。 ^b通過氣體避雷器、鉗位器或雪崩器件的耦合將會對浪涌波形產生一些開關噪聲。以最大可能的浪涌電壓進行校準能使得測量誤差最小化。通常建議忽略開關噪音對波前時間和持續時間測量的影響。 ^c表中的值是CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差，那么CDN帶來的額外允差可能使得CWG和CDN的組合超出允差。

CDN對稱互聯線測試基本原理：

	耦合	測量	輔助設備側	被測設備側
EUT側的浪涌電壓	共模，所有線-PE 40Ω線路^a	所有的線短接在一起峰值電壓，波前時間，持續時間	所有線路短接到PE	開路所有線連接在一起
EUT側的浪涌電流	共模，所有線-PE 40Ω線路^a	所有的線短接在一起峰值電流，波前時間，持續時間	所有線路短接到PE	所有線短接到PE
AE側的剩余電壓（保護元件）	共模，所有線-PE 40Ω線路^a	每根線依次接到PE 峰值電壓	開路	開路
^a 40Ω線路是指傳輸阻抗始終是40Ω。這表示，對于1對線的耦合，每根線阻抗為80Ω或1對線為40Ω，對于2對線的耦合，每根線阻抗為160Ω或每對線為80Ω，對于4對線的耦合，每根線阻抗為320Ω或每對線為160Ω。

針對CDN 上EUT端口量測非屏蔽對稱互聯線波形1.2/50μs

耦合方式

CWG輸出電壓

^a，^b，^c

耦合/去耦合網絡EUT輸出端的電壓V_oc

±10%

電壓

波前時間T_f

T_f=1.67×T_r

±30%

電壓

持續時間T_d

T_d=T_w

±30%

耦合/去耦合網絡EUT輸出端的電流I_sc

±20%

電流

波前時間T_f

T_f=1.25×T_r

±30%

電流

持續時間

T_d=1.18×T_w

±30%

共模CD^d

（40Ω線路）

2kV

1.2μs

45μs

48A

1.5μs

45μs

^a建議以最大的額定浪涌電壓對CDN進行校準，這將減少由CLD和GDT產生的開關噪聲的影響。表中所示數值對應發生器的設定電壓為2kV。如果CDN的額定浪涌電壓值是另外一個最大值，那么應按這個最大值校準。短路峰值電流要求也應相應的變化。例如，如果最大電壓為4kV，那么短路電流值應在此表的基礎上乘以2。

^b氣體避雷器、鉗位器和雪崩器件耦合設備能對浪涌波形產生開關噪音。用最大可能浪涌電壓校準能將這些測量誤差最小化。通常建議忽略峰值測量時的開關噪音。

^c表中的值是CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差，那么CDN帶來的額外允差可能使得CWG和CDN的組合超出允差。

^d耦合裝置（CD）可能是基于電容、氣體避雷器、鉗位器、雪崩器件或任何其他可以使得EUT所需的數據正常工作的方式，同時，滿足該表規定的浪涌波形參數。

針對CDN 上EUT端口量測非屏蔽對稱互聯線波形10/700μs

	耦合方式	測量	AE側	EUT側
EUT側浪涌電壓	共模 1對線-PE	1對線的2根線短接：峰值電壓，波前時間，持續時間	所有使用的線纜短接到PE	開路，1對線的2根線連接在一起
EUT側浪涌電流	共模 1對線-PE	1對線的2根線短接：峰值電流，波前時間，持續時間	所有使用的線纜短接到PE	1對線的2根線同時短接到PE
AE側（帶保護器件）殘壓	共模 1對線-PE	1對線的2根線短接：峰值電壓	開路	開路

耦合方式

CWG輸出

電壓^a,b,c

EUT輸出端CDN電壓V_OC

±10%

電壓

波前時間T_f

±30%

電壓

持續時間T_d

±30%

EUT輸出端CDN電流I_SC

±20%

電流

波前時間

T_f

±30%

電流

持續時間

T_d

±30%

共模耦合CD

一對線

27.5Ω

4kV

8μs

250μs

145A

3.2μs

250μs

^a對于多于1對線的CDN，每一對線應分別校準，如表A.3所述。

^b當通過氣體放電管、箝位器或雪崩器件耦合時，會在脈沖波形上產生開關噪聲。工作在最高工作電壓下會將其對測量的影響最小化。建議忽略開關噪聲對波前時間和持續時間測量的影響。

^C本表格中所顯示數值為CWG的理想值。如果CWG產生的波形參數值接近允差，那么CDN帶來的額外允差可能使得CWG和CDN的組合超出允差。

7、新版法規7.1章節測試場地設置中新加入場地要求，建議要求設置同IEC 61000-4-4測試場地要求一樣有一個接地參考面。

8、新版法規7.3章節新規定，根據EUT的工作電流選擇規格適用的CDN。例如，EUT工作電流是5A，選擇相匹配的16A電流CDN。主要考慮的是大電流CDN參數在滿足大電流的要求時，運用在小電流測試系統中，參數超出標準要求。如果大電流CDN參數能滿足小電流要求的參數，則可以兼容小電流測試。CDN規格如下：

9、新版法規7.6章節針對屏蔽線測試。在使用直接注入法時，要求EUT和AE連線是20m，最短距離>10m。制造商在定義線長<10m的，不適用測試。舊版法規則無此說明。

對于兩端接地的屏蔽線，試驗使用2Ω源阻抗和18 μF 電容直接施加。

對于一端接地的屏蔽線，則應按照非屏蔽不對稱線或非屏蔽對稱線方式進行測試。

10、對于連接到戶外對稱通信線的端口（典型線纜長度超過300m），應使用10/700μs組合波發生器（見附錄A）。對于其他情況，應使用1.2/50μs組合波發生器。

11、新版法規8.3章節針對三相測試系統，，應在同一受試相線上進行相位角的同步，即當在L2和L3間施加浪涌脈沖時，相位角同步應為L2和L3間的電壓。

Annex A 新版法規定義通訊信號線用10/700的波形測試，EUT有保護裝置的要按照K.44的方法測試。

Annex B B.5章節新版法規正對電源端口測試等級有新的定義。

電源端口：

通訊端口：

Annex E新增加SURGE波形數學模型。

Annex F新增加SURGE不確定度計算方式。

Annex G新增加脈沖測量系統校準方法。

用于開路電壓（1.2/50μs和10/700μs）的脈沖測量系統

在分壓器輸入端施加電壓階躍信號，使用數字存儲示波器記錄階躍響應，電壓階躍發生器需滿足G.1的要求。將階躍響應歸一化，使穩定幅值歸一。標準化開路電壓的測量系統（分壓器和示波器）輸出Uout（t）為

其中為歸一化電壓測量系統的試驗階躍響應。

為標準的開路電壓波形。

用于短路電流（8/20μs和5/320μs）的脈沖測量系統

在分流器輸入端施加電流階躍信號，使用數字存儲示波器記錄階躍響應，圖G.1為適用的電流階躍發生器框圖，電壓階躍發生器需滿足G.1的要求。

圖G.1電流階躍發生器框圖

UDC：穩定可調直流源

R：限流電阻

L：儲能電感

SW：快速電源開關

D：快速功率二極管

CD：分流器

將階躍響應歸一化，使穩定幅值變為一致。標準化短路電流的測量系統（分流器和示波器）輸出為

其中為歸一化電流測量系統的試驗階躍響應

為標準化短路電流波形

Annex H 對額定電流大于200A的供電線路施加浪涌的耦合去耦方法

由于大電流小阻抗的EUT可能與浪涌發生器連接，則大部分的浪涌能量將被發生器的輸出阻抗吸收。

去耦線上的電感值建議值

EUT電流值	推薦去耦感抗值
200A<電流值≤400A	200μH~100μH
400A<電流值≤800A	100μH~50μH
800A<電流值≤1600A	50μH~25μH
安培值<電流值≤2×安培值	電感值減少2倍

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