IEC61000-4-5:2014 标准解读-山东雷电防雷检测有限公司

IEC61000-4-5:2014 标准解读

2022/7/11 21:44:45 点击：

一、法规版本
IEC61000-4-5:2014 （新版）
IEC61000-4-5:2005 （旧版）

二、测试设备变更差异
新版法规在组合波脉冲发生器的设计原理上和旧版法规一样，没有变更；但是在耦合网络上却有很多变更。

U-高压源；Rc-充电电阻；Cc-储能电容；Rs-脉冲持续时间形成电阻；

Rm-阻抗匹配电阻；Lr-上升时间形成电感

1、新版法规在6.3.2章节CND定义中对三相电CDN电路有变化，相线间增加了电容电容。
IEC61000-4-5:2014新版法规内容：

IEC61000-4-5:2005旧版法规内容：

2、新版法规6.3.3.3针对信号线耦合网络，特别指明4对（8线）耦合网络每线阻值。对于1.2/50μs脉冲波形，并联等效阻值应该是40Ω；4对（8线）相对应的每根线上的阻值为R=8x40Ω=320Ω。限流电阻上限值没有限制。10/700μs脉冲波形限流电阻定义为每路线25Ω。
IEC61000-4-5:2005旧版法规内容：如果是2对（4线）相对应的每根线上的阻值为R=4x40Ω=160Ω，R值最大不能超过250Ω。

3、版法规6.3.3.3针对信号线耦合网络参数
IEC61000-4-5:2014新版法规内容：

IEC61000-4-5:2005旧版法规内容：

三、测试方法差异
1、新版法规在第5章节测试等级更加详细的描述了线对线，线对地的测试等级；旧版没有。
IEC61000-4-5:2014内容：

IEC61000-4-5:2005旧版法规内容：

2、新版法规在6.2.2章节，信号发生器特性参数中新增加了短路电流加10Ω的值。
IEC61000-4-5:2014内容：

IEC61000-4-5:2005内容：

3、在发生器波形参数定义上，新版法规定义的更加明确精准。
IEC61000-4-5:2014内容（1.2/50 μs波形），波前时间Tf定义为波峰上升沿30%-90%的量测值T与1.67常数的乘积；即Tf = 1.67 xT = 1.2 μs ± 30 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw（波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间）即Td = Tw = 50 μs ± 20 %. 。
IEC61000-4-5:2005内容（1.2/50 μs波形），波前时间T1定义为波峰上升沿30%-90%的量测值与1.67常数的乘积；即T1 = 1,67 × T = 1.2 μs ± 30 %。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以30%-90%斜率与X轴的交叉点计算，量测上会存在很大误差即T2 = 50 μs ± 20 %.。
IEC61000-4-5:2014内容（8/20 μs波形），波前时间Tf定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积；即Tf = 1.25 xT = 8 μs ± 20 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw（波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间）与常数1.18的乘积即Td = 1,18 x Tw = 20 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2005内容（8/20 μs波形），波前时间T1定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积；即T1 = 1.25xT = 8 μs ± 20 % 。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以10%-90%斜率与X轴的交叉点计算，量测上会存在很大误差即T2 = 20 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2014版定义开路电压1.2/50 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定义开路电压1.2/50 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014版定义短路电流8/20 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定义短路电流8/20 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014内容（10/700 μs波形），波前时间Tf定义为波峰上升沿30%-90%的量测值T与1.67常数的乘积；即Tf = 1.67 xT = 10 μs ± 30 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw（波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间）即Td = Tw = 700 μs ± 20 %. 。
IEC61000-4-5:2005内容（10/700 μs波形），波前时间T1定义为波峰上升沿30%-90%的量测值与1.67常数的乘积；即T1 = 1,67 × T = 10 μs ± 30 %。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以30%-90%斜率与X轴的交叉点计算，量测上会存在很大误差即T2 = 700 μs ± 20 %.。
IEC61000-4-5:2014内容（5/320 μs波形），波前时间Tf定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积；即Tf = 1.25 xT = 5 μs ± 20 % 。持续时间Td 定义为半峰值时间Tw（波峰上升沿值50%与波峰下降沿值50%的时间）与常数1.18的乘积即Td = 1,18 x Tw = 320 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2005内容（5/320 μs波形），波前时间T1定义为波峰上升沿10%-90%的量测值T与1.25常数的乘积；即T1 = 1.25xT = 5 μs ± 20 % 。半峰值时间T2定义为波峰上升沿值以10%-90%斜率与X轴的交叉点计算，量测上会存在很大误差即T2 = 700 μs ± 20 % 。
IEC61000-4-5:2014版定义开路电压10/700 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定义开路电压10/700 μs 波形：

IEC61000-4-5:2014版定义短路电流5/320 μs 波形：

IEC61000-4-5:2005版定义短路电流5/320 μs 波形：

4、新版法规在6.2.3章节发生器校验要求。校准时发生器输出端串接18 μF 电容，并要求开路状态下负载要大于或等于10KΩ;在短路状态下要经过18 μF (如果仪器内置18 μF 电容，则不需要额外增加电容)电容量测。
5、新版法规在6.2.3章节CDN电源端要求新增加100A-200A范围定义。大电流的EUT表示其阻抗低，导致浪涌接近短路情况。因而，对于大电流的CDN，电流波形是主导波形。
IEC61000-4-5:2014要求：

IEC61000-4-5:2005要求：

6、版法规6.4.3.2针对信号线耦合网络新增加校验说明，旧版没有。
校准CDN时，CDN的AE侧的DN的输入端与PE短接。其目的是检查元件的正常功能，如去耦扼流圈的饱和度，DN部分的去耦效果，CN部分电容耦合出效果。

CDN不对称互联线测试基本原理：

	耦合	测量	AE侧	EUT侧
EUT侧的浪涌电压	单线-PE	单线峰值电压、波前时间、持续时间	所有线短接PE	开路
EUT侧的浪涌电流	单线-PE	单线峰值电流、波前时间、持续时间	所有线短接PE	短路
EUT侧的浪涌电压	单线-线	单线峰值电压、波前时间、持续时间	所有线短接PE	开路
EUT侧的浪涌电流	单线-线	单线峰值电流、波前时间、持续时间	所有线短接PE	短路
AE侧的残余电压（带有保护元件）	单线-PE	线-地峰值电压	开路	开路

针对CDN 上EUT端口量测不对称互联线波形1.2/50μs

耦合方式	CWG 输出电压 ^{a , b , c}	V_oc CDN的EUT输出端的电压 ±10%	电压波前时间T_f T_f=1.67×T_r ±30%	电压持续时间T_d T_d=T_w ±30%	I_sc CDN的EUT 输出端的电流 ±20%	电流波前时间T_f T_f=1.25×T_r ±30%	电流持续时间T_d T_d=1.18×T_w ±30%
线-PE R=40Ω CD=0.5μF	4kV	4kV	1.2μs	38μs	87A	1.3μs	13μs
线-PE R=40Ω CD=GDT	4kV	4kV	1.2μs	42μs	95A	1.5μs	48μs
线-线 R=40Ω CD=0.5μF	4kV	4kV	1.2μs	42μs	87A	1.3μs	13μs
线-线 R=40Ω CD=GDT	4kV	4kV	1.2μs	47μs	95A	1.5μs	48μs
^a通常建议以最大的额定冲击电压校准CDN，这样能将CLD和GDT产生的开关噪声的影响最小化。表中的值对应发生器设定值为4kV。如果CDN的额定冲击电压值是其他的最大值，那么应以该最大值校准。规定的短路峰值电流要求也应相应的变化。例如，如果最大电压为1kV，那么短路电流值应在此表的基础上乘以1/4。 ^b通过气体避雷器、钳位器或雪崩器件的耦合将会对浪涌波形产生一些开关噪声。以最大可能的浪涌电压进行校准能使得测量误差最小化。通常建议忽略开关噪音对波前时间和持续时间测量的影响。 ^c表中的值是CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差，那么CDN带来的额外允差可能使得CWG和CDN的组合超出允差。

CDN对称互联线测试基本原理：

	耦合	测量	辅助设备侧	被测设备侧
EUT侧的浪涌电压	共模，所有线-PE 40Ω线路^a	所有的线短接在一起峰值电压，波前时间，持续时间	所有线路短接到PE	开路所有线连接在一起
EUT侧的浪涌电流	共模，所有线-PE 40Ω线路^a	所有的线短接在一起峰值电流，波前时间，持续时间	所有线路短接到PE	所有线短接到PE
AE侧的剩余电压（保护元件）	共模，所有线-PE 40Ω线路^a	每根线依次接到PE 峰值电压	开路	开路
^a 40Ω线路是指传输阻抗始终是40Ω。这表示，对于1对线的耦合，每根线阻抗为80Ω或1对线为40Ω，对于2对线的耦合，每根线阻抗为160Ω或每对线为80Ω，对于4对线的耦合，每根线阻抗为320Ω或每对线为160Ω。

针对CDN 上EUT端口量测非屏蔽对称互联线波形1.2/50μs

耦合方式

CWG输出电压

^a，^b，^c

耦合/去耦合网络EUT输出端的电压V_oc

±10%

电压

波前时间T_f

T_f=1.67×T_r

±30%

电压

持续时间T_d

T_d=T_w

±30%

耦合/去耦合网络EUT输出端的电流I_sc

±20%

电流

波前时间T_f

T_f=1.25×T_r

±30%

电流

持续时间

T_d=1.18×T_w

±30%

共模CD^d

（40Ω线路）

2kV

1.2μs

45μs

48A

1.5μs

45μs

^a建议以最大的额定浪涌电压对CDN进行校准，这将减少由CLD和GDT产生的开关噪声的影响。表中所示数值对应发生器的设定电压为2kV。如果CDN的额定浪涌电压值是另外一个最大值，那么应按这个最大值校准。短路峰值电流要求也应相应的变化。例如，如果最大电压为4kV，那么短路电流值应在此表的基础上乘以2。

^b气体避雷器、钳位器和雪崩器件耦合设备能对浪涌波形产生开关噪音。用最大可能浪涌电压校准能将这些测量误差最小化。通常建议忽略峰值测量时的开关噪音。

^c表中的值是CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差，那么CDN带来的额外允差可能使得CWG和CDN的组合超出允差。

^d耦合装置（CD）可能是基于电容、气体避雷器、钳位器、雪崩器件或任何其他可以使得EUT所需的数据正常工作的方式，同时，满足该表规定的浪涌波形参数。

针对CDN 上EUT端口量测非屏蔽对称互联线波形10/700μs

	耦合方式	测量	AE侧	EUT侧
EUT侧浪涌电压	共模 1对线-PE	1对线的2根线短接：峰值电压，波前时间，持续时间	所有使用的线缆短接到PE	开路，1对线的2根线连接在一起
EUT侧浪涌电流	共模 1对线-PE	1对线的2根线短接：峰值电流，波前时间，持续时间	所有使用的线缆短接到PE	1对线的2根线同时短接到PE
AE侧（带保护器件）残压	共模 1对线-PE	1对线的2根线短接：峰值电压	开路	开路

耦合方式

CWG输出

电压^a,b,c

EUT输出端CDN电压V_OC

±10%

电压

波前时间T_f

±30%

电压

持续时间T_d

±30%

EUT输出端CDN电流I_SC

±20%

电流

波前时间

T_f

±30%

电流

持续时间

T_d

±30%

共模耦合CD

一对线

27.5Ω

4kV

8μs

250μs

145A

3.2μs

250μs

^a对于多于1对线的CDN，每一对线应分别校准，如表A.3所述。

^b当通过气体放电管、箝位器或雪崩器件耦合时，会在脉冲波形上产生开关噪声。工作在最高工作电压下会将其对测量的影响最小化。建议忽略开关噪声对波前时间和持续时间测量的影响。

^C本表格中所显示数值为CWG的理想值。如果CWG产生的波形参数值接近允差，那么CDN带来的额外允差可能使得CWG和CDN的组合超出允差。

7、新版法规7.1章节测试场地设置中新加入场地要求，建议要求设置同IEC 61000-4-4测试场地要求一样有一个接地参考面。

8、新版法规7.3章节新规定，根据EUT的工作电流选择规格适用的CDN。例如，EUT工作电流是5A，选择相匹配的16A电流CDN。主要考虑的是大电流CDN参数在满足大电流的要求时，运用在小电流测试系统中，参数超出标准要求。如果大电流CDN参数能满足小电流要求的参数，则可以兼容小电流测试。CDN规格如下：

9、新版法规7.6章节针对屏蔽线测试。在使用直接注入法时，要求EUT和AE连线是20m，最短距离>10m。制造商在定义线长<10m的，不适用测试。旧版法规则无此说明。

对于两端接地的屏蔽线，试验使用2Ω源阻抗和18 μF 电容直接施加。

对于一端接地的屏蔽线，则应按照非屏蔽不对称线或非屏蔽对称线方式进行测试。

10、对于连接到户外对称通信线的端口（典型线缆长度超过300m），应使用10/700μs组合波发生器（见附录A）。对于其他情况，应使用1.2/50μs组合波发生器。

11、新版法规8.3章节针对三相测试系统，，应在同一受试相线上进行相位角的同步，即当在L2和L3间施加浪涌脉冲时，相位角同步应为L2和L3间的电压。

Annex A 新版法规定义通讯信号线用10/700的波形测试，EUT有保护装置的要按照K.44的方法测试。

Annex B B.5章节新版法规正对电源端口测试等级有新的定义。

电源端口：

通讯端口：

Annex E新增加SURGE波形数学模型。

Annex F新增加SURGE不确定度计算方式。

Annex G新增加脉冲测量系统校准方法。

用于开路电压（1.2/50μs和10/700μs）的脉冲测量系统

在分压器输入端施加电压阶跃信号，使用数字存储示波器记录阶跃响应，电压阶跃发生器需满足G.1的要求。将阶跃响应归一化，使稳定幅值归一。标准化开路电压的测量系统（分压器和示波器）输出Uout（t）为

其中为归一化电压测量系统的试验阶跃响应。

为标准的开路电压波形。

用于短路电流（8/20μs和5/320μs）的脉冲测量系统

在分流器输入端施加电流阶跃信号，使用数字存储示波器记录阶跃响应，图G.1为适用的电流阶跃发生器框图，电压阶跃发生器需满足G.1的要求。

图G.1电流阶跃发生器框图

UDC：稳定可调直流源

R：限流电阻

L：储能电感

SW：快速电源开关

D：快速功率二极管

CD：分流器

将阶跃响应归一化，使稳定幅值变为一致。标准化短路电流的测量系统（分流器和示波器）输出为

其中为归一化电流测量系统的试验阶跃响应

为标准化短路电流波形

Annex H 对额定电流大于200A的供电线路施加浪涌的耦合去耦方法

由于大电流小阻抗的EUT可能与浪涌发生器连接，则大部分的浪涌能量将被发生器的输出阻抗吸收。

去耦线上的电感值建议值

EUT电流值	推荐去耦感抗值
200A<电流值≤400A	200μH~100μH
400A<电流值≤800A	100μH~50μH
800A<电流值≤1600A	50μH~25μH
安培值<电流值≤2×安培值	电感值减少2倍

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