简介
本文回顾MIL-STD-461 CS101,包括修订“G”(当前版本)中包含的更新。测试标题“传导敏感性,电源引线”很好地定义了测试,其中干扰应用于被测设备(EUT)的电源输入。在干扰应用过程中,监测EUT以验证可接受的性能。请注意,为了保持新组件与现有系统的兼容性,以前的修订版可能会继续使用。
在电磁兼容(EMC)情况下,源、耦合路径和受害者都存在,CS101也不例外。来自电源总线上任何项目的噪声和更突出的工频谐波都可能对电源线造成干扰。这种干扰可以通过总线传导到共享总线的其他设备。如果其他设备对该频率敏感,就会产生磁化率。在此过程中,带有干扰的电缆可以平行布线到敏感信号电缆上,例如无线电接收机的音频,电感耦合支持敏感性。因此,这种风险在模拟电路的无线电通信早期就已经存在,并且在今天的技术中仍然是一个威胁。
自1967年MIL-STD-462首次发布以来,CS01一直是测试方法之一,MIL-STD-461A-C在有限的情况下应用了该测试。目的是确定测试件是否容易受到电源线上出现的低频干扰。早期指定的频率范围为30 Hz到50 kHz, CS02从50 kHz开始。功率频率10%以内的测试是免的。测试过程需要变压器耦合来增加电源线的干扰,这种基本方法至今仍在使用。
早期的标准也确立了测试的双重限制。目标是在电源输入端施加测量到的干扰电压。但是如果输入功率的特性阻抗很低会发生什么。电压不发达,努力通过增加相关电流的驱动幅值来创建电压,从而导致大电流过热。请注意,由于干扰电压横跨输入端子,因此不需要对电源返回引线进行测试,干扰电流流过整个电源输入电路回路。
为了支持这一双重限制,MIL-STD-461C规定,如果对施加在电源输入端子上的测试电压不敏感,则EUT被认为是符合要求的。如果干扰信号源输出被调整为在干扰施加到输入时耗散50W到0.5欧姆负载,也被认为是兼容的。目标是预校准这个50W的驱动器,但由于程序不包括这样做的义务,许多人只是使用50W的电源,并在电源驱动到最大时测量应用电压。
1993年MIL-STD-461和MIL-STD-462修订版“D”发布了一些变化,有助于标准化测试。
- 名称更改为CS101以与其他方法对齐
- 引入了两个测试电压限制-一个是大于28伏的电源电压,另一个是小于28伏的EUT标称电源输入。
- 最大驱动电平增加到80W,而不是之前的50W,并实施了对这80W耗散的预校准程序。
- 交流电源的测试启动频率设置为电源频率的两倍。
- 所有系统都具有适用性。
MIL-STD-461E的发布通过将程序文件纳入MIL-STD-461来消除MIL-STD-462。CS101也受到测试端频率增加到150 kHz的影响。
MIL-STD-461F在修订E标准中保留了CS101测试,除了适用性删除了对没有运行电流需求大于100A的设备的测试。
MIL-STD-461G提出了一些影响测试完成和报告方式的变化。此外,还包括了一种替代测试方法,以简化在高压交流电源存在时干扰信号的测量。由于MIL-STD-461G是当前版本,我们将在接下来的详细讨论中扩展这些更改。修订G还限制了对电流需求小于30A的设备的适用性,在CS101测试频率范围内的敏感操作有一些特殊例外。
过程的细节
测试前校准用于建立驱动器电平,以限制应用电流,以防EUT在选定的干扰频率上呈现非常低的阻抗。该标准规定了通过0.5欧姆电阻负载达到5 kHz的80W驱动功耗,然后在150 kHz时降低到0.09W。
图1显示了基本校准配置,其中将用于测试的信号源连接到耦合变压器一次绕组。0.5欧姆电阻连接在耦合变压器二次绕组上。连接电压表来测量信号-请注意,测试的最高频率是150 kHz,所以要注意电压表的频率限制。
图1:CS101校准配置
配置完成后,调整信号源振幅,使其在测试开始频率时通过电阻测量80W或6.32 Vrms。将耦合变压器电压表的测量记录为EUT测试期间所需的最大驱动电平。随着频率的增加,重复这个过程。在增加频率的过程中,监测干扰信号,看它是否保持正弦-没有放大器超速压缩或失真。因为你需要监视,它可能是好的选择一个示波器作为电压表之一。如果测量值超出所选公差范围,则需要对驱动器信号进行调整,以校准指定的电平。
我想在这里花点时间提供一个例子来帮助澄清这一点。将信号源频率设置为120 Hz,增加信号源振幅,测量电阻上的6.5 Vrms。6.5 Vrms为80W的干扰提供了高于6.32 Vrms的最小值,而不会过度测试。在我们的例子中,记录耦合变压器电压表测量14.5V。增加频率,同时观察两个电压表的测量。当你增加频率时,你会注意到电阻上的电压在下降,但仍然高于6.32V的最小值,直到达到650 Hz。在这一点上,你将增加信号源到6.5V跨电阻。记录频率和耦合变压器的电压表测量14.9V。如果电阻器电压表的测量超过了我们的公差6.75V,我们就会降低振幅。当我们达到5 kHz时,振幅限制将开始下降,因此我们需要通过增加频率来降低极限斜率,直到达到过测试公差,然后将振幅降低到最小电压。 This process continues until the end frequency is reached. This establishes the calibration drive just above the minimum value of the limit. At the end of this process we have recorded the amplitude maximum required through the test frequency range to show compliance with CS101.
接下来是测试的测试部分,其中EUT受到干扰。基本测试配置如图2所示,使用校准配置中的信号源和耦合变压器。仔细检查您的测试配置-极有可能出现导致电击、烧伤或测试测量错误的接线错误。例如:
- 如果没有隔离供电,示波器接地端子(如BNC连接器体)可能会带电并有触电危险,或烧毁示波器探头-火焰约15厘米高。
- 如果断路器不及时跳闸,则将耦合变压器二次变压器跨电源端子连接而不是与相位引线串联将导致损坏。
- 没有意识到,电容器体是负的,posts都是正的我一个馈通电容器结构。
- 将示波器连接到耦合变压器的电源侧,测量的电压不通过EUT端子。
图2:CS101测试配置
测试配置检查成功,您就可以开始测试了。您已经确认了构成验收的内容—可以监控合格/不合格标准。将电源应用到EUT导致启动失败,最终您发现摆脱耦合变压器允许启动。变压器一次绕组中的开路反映了高阻抗,并由于涌流导致二次绕组的电压降。在主路上临时放置一个小电阻,允许EUT启动,然后移除电阻进行测试。
我们让所有东西都在运行,并且EUT在测试中正常运行。示波器显示120伏在60赫兹-电源输入。现在我们在开始频率处以低振幅施加干扰信号。我们增加了对EUT电源端子电压的幅值监测,但发现在电源输入电压存在的情况下,低电平干扰信号几乎不可见。扩大示波器的垂直显示,即设置更小的伏特/除,使120v只显示垂直刻度的一部分,从而使较小的干扰信号更明显。因为你在120hz的起始频率,电源和干扰可以同步,所以到121hz可以让更好的能见度。现在我们可以看到干扰信号,我们将振幅增加到测试电压极限,观察到如果我们达到该频率的预校准驱动器,我们就停止增加。这个过程一直持续到到达结束频率。
施加测试电压的目标在测试配置中遇到了障碍。LISN存在插入两个50µH电感串联电路回路。随着干扰信号频率的增加,LISN感抗引起电压下降。这种下降迫使增加驱动器来克服损失,因此我们受到预校准的限制。电容的作用是绕过LISN电感,防止电压下降,因为随着感应电抗的增加,电容电抗正在下降。
MIL-STD-461G增加了指令,以确定如果没有达到测试电压,损失发生在哪里。损耗可能是跨LISN,但电容器应该补偿。在屏蔽框中测试可以看到整个电源的损耗,在房间电源中使用电感进行滤波。您可能需要在室外进行测试,以消除过滤器损失。改变旁路电容有助于降低损耗。关于损失调查的大部分信息出现在附录中,因此采取这些行动的合同义务可能是有问题的。
为了进行自动化测试,一些实验室采用了预先校准的策略,先用计算机记录设置,然后再应用预先校准的水平。在交流电源存在的情况下获得干扰信号的测量使得实际测试电压的反馈变得困难。这种方法可能适用于过度测试条件,并损坏EUT。这种方法在我的一个产品的测试中使用,我的电路板烧焦的残留物证实了测试没有功率限制。
MIL-STD-461G还支持接收机/传感器配置的测试。换能器为接收器提供隔离,并将振幅降低到安全水平。该标准没有提供有关换能器的信息,除了它不能是相移网络。如果您计划使用这种类型的测试设备,则需要将其记录在测试程序中以获得使用批准。
总结
CS101测试适用于所有系统,因此它几乎包含在每个MILSTD-461资格测试计划中。在保持测试电压或预校准驱动电平的双重条件限制的情况下,很难实现自动化。测试技术员在测试期间非常忙,需要同时监控:
- 试验电压
- 预校准的驱动器电平
- 评估易感性的EUT表现
- 远离触电危险
- 电压损失的潜在调查
虽然在交流电源存在的情况下很难测量干扰信号,但如果允许过度测试,则可以很容易地使用峰到峰偏移并转换为等效均方根。
CS101测试有点复杂,需要注意测试配置检查的细节。在测试过程中,技术人员必须保持专注,以跟上所有的细节。
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