3C认证中电信终端设备的雷击检测剖析电信终端设备冲击波发生器[中国电子设计网]

联系站长

加入收藏

会员登陆

交易首页：最新信息 - 推荐信息 - 热门信息 - 免费发布 - 行业新闻 - 行业资讯 - 行业知识 - 积分说明 - 信息分类 - 企业展示 - 帮助

您的位置：中国电子设计 >> 技术文章 >> 通信网络 >> 正文

商务信息栏目开通公告 [2008-05-19 11:47:00]

□ 3C认证中电信终端设备的雷击检测剖析

热荐

3C认证中电信终端设备的雷击检测剖析

［作者：刘晓华转贴自：不详点击数：更新时间：2005-7-22

【字体： A 】

摘要：结合电信设备终端产品的特点，阐述了3C认证过程中雷击测试的必要性，重点分析了雷击测试的详细过程，并提出了几点改善设备防雷特性的建议措施。

1 电信设备终端产品雷击测试的必要性

    电信终端设备是指连接在公用电信网末端，为用户提供发送和接收信息功能的电信设备。本实施细则中的电信终端设备包括：固定电信终端、无绳电话终端、集团电话、传真机、调制解调器（含卡）、移动用户终端、ISDN终端、数据终端（含卡）、多媒体终端设备。由于电信设备产品是涉及到供电系统的公用性产品，因此在防雷击的指标方面必须有较好的性能参数，才能保证公众的使用安全和通话可*性。
    近年来，随着通信事业的高速发展，大量的采用最新通信技术的数字通信设备被采用，这些新设备由大规模集成电路、超大规模集成电路发展取代过去的电子管、晶体管及分立元件器件。无疑，这些新技术使我们的设备越来越先进，使我们可以向用户提供全面的、高质量的通信服务。但是对于外界电磁场特别是瞬变的雷电电磁脉冲更敏感了。
    供电系统内部由于大容量设备和变频设备等的使用，带来日益严重的内部浪涌问题，可将其归结为瞬态过电压（TVS）的影响。任何用电设备都存在供电电源电压的允许范围。有时即便很窄的过电压冲击也会造成设备的电源或全部损坏。瞬态过电压（TVS）破坏作用就是这样。特别是对敏感的电信终端设备，有时很小的浪涌冲击就可能造成致命的损坏。据查，国外的雷电致通信设备损害事件在近30年内大幅度地上升，国内则是自上世纪80年代后，随着通信设备的广泛应用，通信雷灾事件开始迅速增长。
    雷击对地闪电可能以直接雷击和间接雷击两种途径作用在电信终端设备上。前者指雷电放电直接击中终端设备的部件，这种情况发生的概率相对较低。后者指雷电放电击中设备附近的大地，在通信线上感应中等程度的电流和电压超过实际工作的电压极限值，造成器件损坏，这种情况发生的概率较大。
    按照3C认证的雷击测试标准，针对适用于金属导线直接接至平衡线对的电话机、传真机、调制解调器以及多媒体用户终端等电信终端设备。通过3C认证中的雷击测试，可以对相关通信产品的短暂过电压保护和承受浪涌电压冲击的自保护性能有一个比较完善的了解和评估。

2 雷击过程测试详细剖析

2.1 试验条件
（1）试验环境
    除特殊规定外，所有雷击试验均应该在下列环境条件中进行：
    湿度：15～35摄氏度
    相对湿度：10％～75%
    大气压：86～106kPa
（2）试验电压
    用于非暴露环境时的冲击电压幅值为：
    横向试验：1.5kV±3%
    纵向试验：1.0kV±3%
    用于暴露环境加一次保护，冲击电压幅值为：
    横向试验：4kV±3%
    纵向试验：4kV±3%：
    而针对于通信网的电气隔离试验，其冲击电压值则分别为：2.5kV和1.5kV。
（3）冲击波发生器
    雷击试验冲击波发生器电路(LSG)如图1所示。LSG-1产生10/700μs开路电压波。

    图1 雷击试验冲击波发生器电路

2.2 试验方法

    （1）试验样品的准备
    试验样品与各处临近物品的距离及距地面的高度，应确保不产生闪络和击穿现象。，同时试验电路接线及测量引线应尽量短。未加冲击波的端子应处于正常的负载阻抗状态。具有远供电源的EUT，其远供电源应视为试验样品的组成部分，冲击电压通过放电管来施加。
（2）横向试验方法
    首先分析信号线横向试验，其连接电路图如图2所示：

图2 信号线横向试验连接电路试验步骤：
    a) 使EUT处于“挂机”状态或非连接状态；
    b) 调整试验电压Uc至1.5kV（无一次保护）或4kV（有一次保护）；
    c) 在EUT的信号线A、B端之间施加冲击电压，波形10/700μs；
    d) 相邻两次冲击间隔不小于1min，正负极性各5次；
    e) 如果ETU经冲击试验后损坏，则停止其他试验；
    f) 经检查如EUT符合正常承受能力的要求，则可继续其他项目的试验；
    g) 使ETU处于“摘机”状态或连接状态，重复b)~f)项。
    接下来分析电源线横向试验，其连接电路图如图3所示。

图3 单相电源线容性耦合横向试验电路试验步骤：
    a) 使ETU处于正常通电状态
    b) 调整试验电压Uc为1.5kV（无一次保护）或4kV（有一次保护）；
    c) 在单相电源相线（L）与零线（N）间施加冲击电压，波形1.2/50μs；
    d) 相邻两次冲击间隔不小于1min，正负极性各5次；
    e) 如果EUT经冲击试验后损坏，则停止其他的试验；
    f) 在以上冲击试验之后如EUT符合正常承受能力的要求，则可继续其他的试验。
（3）纵向试验方法
    首先分析信号线纵向试验方法。试验连接电路如图4所示。

    图4 信号线综向试验连接电路
试验步骤：
    a) 使EUT处于“挂机”状态或非连接状态；
    b) 调整试验电压Uc至1kV（无一次保护）或4kV（有一次保护）；
    c) 在EUT的信号线A端与地线E端之间施加冲击电压，其它信号线接地，波形10/700μs；
    d) 相邻两次冲击间隔不小于1min，正负极性各5次；
    e) 如果ETU经冲击试验后损坏，则停止其他试验；
    f) 分别将信号线B、A’、B’等端替换信号线A端，重复(3)~(5)项；
    g) 经检查如EUT符合正常承受能力的要求，则可继续其他项目的试验；
    h) 使ETU处于“摘机”状态或连接状态，重复a)~g)项。
其次分析信号线纵向试验方法。相应连接电路如图5所示。

    图5 单相电源线容性耦合纵向试验电路
    试验步骤：EUT的信号线纵向试验步骤同7.2.2，试验电压Uc调至1kV（无一次保护）或4kV（有一次保护），波形为1.2/50μs。
    最后分析一下所有接入线路同时进行纵向试验的情况。
    其试验电路连接如图6所示。
    试验步骤：
    a) 使EUT处于“挂机”状态或非连接状态；
    b) 调整试验电压Uc至1kV（无一次保护）或4kV（有一次保护）；
    c) 在EUT的所有接入线与地之间同时施加冲击电压，波形10/700μs；
    d) 相邻两次冲击间隔不小于1min，正负极性各5次；
    e) 如果ETU经冲击试验后损坏，则停止其他试验；
    f) 经检查如EUT符合正常承受能力的要求，则可继续其他项目的试验；
    g) 使ETU处于“摘机”状态或连接状态，重复b)~f)项。

图6 所有接入线同时进行纵向试验电路（4）与通信网的电气隔离试验
试验电路连接如图7所示。

图7 与通信网的电气隔离试验电路试验办法：
    a) 将EUT的电源端与供电电源断开；将连接通信网的外线互连并与通信网断开；将连接其他设备的电路连接在一起；
    b) 将送受话器、键盘之类抓握的零部件包裹一层导电金属箔，并在金属箔与外线端子之间施加2.5kV试验电压（如图7中的a）；
    c) 在试验能触及的零部件（除符合通信电路附件要求的接点）与EUT的外线端子之间施加1.5kV试验电压（如图7中的b）；
    d) 将EUT的外线端子与EUT连接其他设备的电路间施加1.5kV试验电压（如图7中的c）；
    e) 每次试验后，均应检查是否符合正常承受能力的要求。
3.3 试验结果评估
    根据国标规定，经过雷击冲击波试验后，所测试的电信设备终端产品应满足如下两点要求才算合格。
(1) 绝缘性
    试验后采用500V直流电压测量绝缘，电阻应不小于2MΩ
(2) 承受能力
    EUT在承受雷击试验期间不要求其正常运行。
EUT在承受雷击试验后，各项功能应符合相关标准要求。

3 关于改善设备的防雷特性的几点建议

根据3C认证的详细步骤，我们可以看出：
    适当的防雷措施可以提高设备的防雷性，从而能够在国家权威认证机构泰尔实验室的3C检测中提高通过率。针对电信设备终端产品的防雷特性，一般采取如下几项措施来提高其防雷性。
    （1）组建完善的低阻地网
    （2）尽可能地消除地面回路
    （3）增强电源的浪涌冲击防护电路
    （4）应考虑提供信号及数据线的瞬变保护
下面就增强电源的浪涌冲击防护电路作一些分析：
对于低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压（TVS）保护，最好采用分级保护的方式来完成。从供电系统的入口开始逐步进行浪涌能量的吸收，对瞬态过电压进行分阶段抑制。
(a) 应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防浪涌保护器。一般要求该级电源保护器具备100KA/相以上的最大冲击容量，要求的限制电压应小于1500V。我们称为CLASS I 级电源防浪涌保护器。这些电源防浪涌保护器是专为承受雷电和感应雷击的大电流和高能量浪涌能量吸收而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过SPD时，线路上出现的最大电压成为限制电压）为中等级别的保护，因为CLASS I 级的保护器主要是对大浪涌电流的吸收。仅*它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备。
(b) 应该是安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电设备处的电源防浪涌保护器。这些SPD对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为45KA/相以上，要求的限制电压应小于1200V。我们称为CLASS II 级电源防浪涌保护器。一般的用户供电系统作到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了。
(c) 可在用电设备内部电源部分使用一个内置式的电源防浪涌保护器，以达到完全消除微小瞬态的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为20KA/相或更低一些，要求的限制电压应小于1000V。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备，具备第三级的保护是必要的。同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

4 结束语

    由于工业上电子技术的广泛应用，并各种冲击电流和冲击电压的潜在存在，要真正做到一个电信设备终端产品的防雷特性的完善，确非易事。但是可以根据国家3C认证中对防雷特性的指标要求和测试特点，我们可以有的放矢地采取许多措施最大限度地减小过电压、过电流以及雷击冲击造成的对设备的干扰和损坏，使之控制在系统可容纳的范围之内，从而保证系统或设备良好的防雷特性。随着各学科的日益发展，相信越来越多的防雷措施和防雷测试标准会涌现出来，这必将形成一个互相促进和互相提高的过程。随着人类社会的巨大进步，未来的新标准和新解决措施将走向何方，我们拭目以待。参考文献：
    [1] CISPR19-1, Speci cation for radio disturbance and immunity measuring apparatus and meth- ods Part 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus, International Electrotech- nical Commission, 1999.
    [2] CISPR10-2, Speci cation for radio disturbance and immunity measuring apparatus and meth- ods Part 2: Methods of measurement of disturbances and immunity, International Electrotech- nical Commission, 1999.
    [3] 《低压供电系统的防雷防浪涌保护》 2004.2 中国防雷制造网
    [4] 《计算机通信系统防雷》 2004.2 中国防雷制造网

上一篇文章：移动基站动力监控系统的开发和应用

下一篇文章：TCP/IP技术在电源及环境集中监控管理系统中的应用

Web	www.cediy.com

发表评论 □告诉好友 □打印此文 □关闭窗口