在電子產品的 EMC（Electromagnetic Compatibility）測試中，IEC 61000-4-5 Surge Immunity Test 是非常重要的一項抗擾度測試。
Surge 突波主要用來模擬產品在實際使用環境中可能遭遇的： 
-    雷擊所造成的感應突波
-    電力系統切換
-    大型負載啟動或關閉
-    電網故障及恢復
-    長距離電源線或訊號線感應
-    戶外通信線路所受到的雷擊感應
IEC 61000-4-5 的目的，是建立一個一致的實驗室測試方法，用來評估電氣及電子設備受到單向 Surge 突波時的抗擾度。

•  IEC 61000-4-5 的兩種主要Combination Wave:

1.2us/50us開路電壓波形 – 1.2us為Front time，50us為Duration time.
Front time取30%~90%的線性值部分，然後乘上1.67(100%/60%)係數來取得整段上升時間線性值.
(例如:執行1kV測試，示波器抓到840.5ns x 1.67 =1.403us，則會符合法規內1.2us±30%)
Duration取50%中間值部分，示波器若顯示在40us至60us則為符合法規50us±20%

圖一 . 1.2us/50us法規波形

 

圖二. 示波器波形抓取圖

 

8us/20us短路電流波形 – 8us為Front time，20us為Duration time.
Front time取10%~90%的線性值部分，然後乘上1.25(100%/80%)係數來取得整段上升時間線性值.
(例如:執行1kV測試，示波器抓到6.22us x 1.25 =7.775us，則會符合法規內8us±20%)
Duration取50%中間值部分，示波器抓到16.16us x 1.18 =19.06us則為符合法規20us±20%

圖三. 8us/20us法規波形

 

圖四. 8us/20us法規波形

 

• 測試等級:
  Line to line(線對線): 0.5Kv、1Kv與2Kv。
  Line to ground(線對地): 0.5Kv、1Kv、2Kv與4Kv。
  不在Level 1-4裡面的範圍的皆為X等級(客戶指定的特殊等級)。
  一般Line to ground的測試電壓是Line to Line的二倍。
  

圖五. 法規測試等級

 

由於IEC產生器要求儀器內阻為2 Ohm。
例如:4 kV Surge 測試雖然從電壓角度看是 4 kV，但產生器短路時的電流可能達到 2 kA。

圖六. 法規產生器電流

 

• Coupling/Decoupling Network_CDN (耦合去耦合網路要求)
  1.    電源CDN
  -    交流及直流電源範圍至200A
  -    去耦合端的殘餘電壓不得超過輸出端的10%
  -    去耦合電感值不能超過1.5mH
  -    線對線須透過18uF電容，一般在測試中僅顯示內阻2歐姆
  -    線對地須透過9uF電容+10歐姆，一般在測試中僅顯示12歐姆(內阻2歐姆+10歐姆)
  2.    電源CDN的開路電壓波形誤差範圍:
  

圖七. 電源CDN開路電壓波形誤差範圍

 

開路電壓波形在不同電流範圍的CDN會有不同的誤差容許範圍，大電流CDN不一定能符合低電流的CDN波形誤差範圍。

 

3.    電源CDN的短路電流波形誤差範圍:

圖八. 電源CDN短路電流波形誤差範圍

短路電流在電源CDN的波形誤差範圍是固定的

 

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圖九. TESEQ / 3000系列電源CDN

 

圖十. TESEQ / CDN3063A-C63_C100_C100.1系列電源CDN

 

圖十一. EMTEST / NX5_NX7 Coupling系列電源CDN

 

圖十二. EMTEST / PCD-3-690系列電源CDN

 

圖十三.  EMTEST / PCD-8-DC系列電源CDN

 

4.    訊號線CDN(非遮蔽非對稱線CDN)
-    Fig.9耦合電阻值是40Ω
-    耦合元件一般是採用0.5uF電容或GDT

圖十四. Figure.9 CDN接線圖

 

5.    通訊線CDN(非遮蔽對稱線CDN)
-    非遮蔽對稱線路(通信線),耦合方式永遠是共模方式( 線對地)
-    Fig.10耦合等效並聯電阻等效值是40Ω,2線80Ω/ 4線160Ω/ 8線320Ω
-    耦合元件一般是採用GDT(Fig.10),優點是可以耦合較高雷擊電壓,缺點是無法維持正常工作的傳輸狀態
-    10/700us通信波CDN已被移至附錄A

圖十五. Figure.10 CDN接線圖

 

6.    通訊線CDN(非遮蔽對稱線CDN)
-    Fig.11耦合並聯電阻等效值是40Ω,1對40Ω/ 2對80Ω/ 4對160Ω
-    耦合元件一般是採用電容(Fig.11),優點是傳輸率可以維持在正常工作狀態,缺點是測試電壓較低
-    目前高速通信線(100kHz以上,10M/100M/1000Mbps)通常採用此類CDN來測試

圖十六. Figure.11 CDN接線圖

 

圖十七. TESEQ / CDN 117A

 

圖十八. TESEQ / CDN 118A(適用於Figure.10)

 

圖十九. DCD5 or DCD7(適用於Figure.10)

 

圖二十. CDN HSS-2(適用於Figure.11)

 

圖二十一. HSC 4-8.1(適用於Figure.11)

 

圖二十二. CNI 508N2(適用於Figure.11)

 

• 10/700 us波形
  除了 1.2/50－8/20 μs Combination Wave 外，IEC 61000-4-5 還有另一種重要的 10/700 us surge.
  這主要用於連接Outdoor Unshielded Symmetrical Communication Lines的 Port。
  例如：戶外電話線、長距離對稱通信線或直接連接戶外通信網路的線路
  IEC 第三版將外部電信線路的 Surge 測試獨立放入Annex A，並規定 10/700 μs波形。

 

1.    10us/700us開路電壓波形 – 10us為Front time，700us為Duration time.
Front time取30%~90%的線性值部分，然後乘上1.67(100%/60%)係數來取得整段上升時間線性值.
(例如:執行1kV測試，示波器抓到6.548us x 1.67 =10.93us，則會符合法規內10us±30%)
Duration取50%中間值部分，示波器若顯示在560us至840us則為符合法規700us±20%

圖二十三. 10us/700us法規波形

 

圖二十四. 示波器波形抓取圖

 

2.    5us/320us開路電壓波形 – 5us為Front time，320us為Duration time.
Front time取10%~90%的線性值部分，然後乘上1.25(100%/80%)係數來取得整段上升時間線性值.
(例如:執行1kV測試，示波器抓到4.32us x 1.25 =5.4us，則會符合法規內5us±20%)
Duration取50%中間值部分，示波器若顯示在256us至384us則為符合法規320us±20%

圖二十五. 5us/320us法規波形

圖二十六. 示波器波形抓取圖

 

-    CDN的耦合電阻從原本ED2規定的並聯等效電阻(2線50歐姆/4線100歐姆/8線200歐姆)改為每線皆是25歐姆的單一電阻,測試能量更大更嚴苛!
-    10/700us波形CDN並不適合用在高速網路上如xDSL…

 

3.    10/700us CDN接線圖

 

•  測試設備與配置
  1.    IEC61000-4-5 測試通常需要以下設備：
  2.    Surge 測試儀：產生符合標準的Surge波形
  3.    耦合/去耦網路（CDN）：將Surge耦合至電源CDN或訊號線CDN
  4.    測試環境：依標準規範，通常在屏蔽室或實驗室內進行

 

• 測試程序
  1.    確認測試的波形種類
  2.    確認測試的待測物注入端口(電源線/訊號線/通訊線)及對應的CDN
  3.    選擇測試參數(電壓/同步角度(僅電源線)/間隔時間/極性/次數)
  4.    電源線相位耦合模式(L-N, L-PE, N-PE);訊號線及通訊線確認接線狀態是否正確
  5.    間隔時間至少一分鐘需擊發一次

 

為了協助客戶順利通過 IEC61000-4-5 測試，德盈科技有限公司提供完整的 EMC 測試設備與技術支援，包括：
•    Surge 產生器：符合 IEC61000-4-5 標準，能模擬Surge耐受測試
•    耦合/去耦網路 (CDN)：確保測試符合標準規範
•    綜合測試機：整合 EFT、浪湧 (Surge)、電壓跌落等多種測試功能
•    專業技術諮詢與售後服務：協助客戶縮短認證週期，提升產品可靠性

 

TESEQ / NSG 3060A能夠提供提供最大Surge 6.6kV電壓

 

 TESEQ / NSG 3040A能夠提供提供最大Surge 4.8kV電壓

 

 EMTEST / NX7能夠提供提供最大Surge 7kV電壓

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