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浪涌（冲击）抗扰度测试

浪涌试验用来模拟自然界雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响。

浪涌（冲击）抗扰度测试是评估电气电子设备在遭受雷击、开关操作等瞬态过电压 / 过电流冲击时，抵御功能异常或损坏能力的重要电磁兼容（EMC）测试项目。以下从测试背景、标准、项目、方法及应用场景等方面详细说明：
一、测试背景与目的
干扰来源：自然因素：雷击导致的感应过电压（如电源线、信号线感应雷电流）。
人为因素：电网开关操作（如变压器合闸）、感性负载断开（如电机启停）产生的瞬态浪涌。
测试目标：
验证设备在浪涌冲击下能否保持正常工作，或仅出现可恢复性故障，避免因浪涌导致硬件损坏、数据丢失或功能失效。
二、主要测试标准
1. 国际与通用标准
IEC 61000-4-5：国际电工委员会制定的浪涌抗扰度测试基础标准，规定测试等级、波形及评估方法。
GB/T 17626.5：中国等同采用 IEC 61000-4-5 的国家标准，适用于各类电气电子设备。
2. 行业与区域标准
汽车电子：ISO 16750-2：汽车电气电子设备的环境条件和测试，针对车载设备的浪涌抗扰度（如 12V/24V 电源系统的瞬态脉冲）。
ISO 7637-2：汽车电路中由感性负载切换引起的瞬态传导干扰测试。
通信设备：
GR-1089-CORE：电信设备的 EMC 要求，规定通信电源端口的浪涌测试等级（如 ±4kV 共模、±2kV 差模）。
工业控制：
EN 61000-6-2（工业环境通用标准）：对工业设备的电源、信号端口浪涌抗扰度提出要求。
三、测试项目与波形参数
1. 浪涌波形分类

波形类型	标准波形参数	典型应用场景
1.2/50μs 电压波	上升时间 1.2μs，半峰值时间 50μs	电源线、信号线共模浪涌测试
8/20μs 电流波	上升时间 8μs，半峰值时间 20μs	雷电流耦合至线路的模拟
组合波（电压 + 电流）	1.2/50μs 电压波与 8/20μs 电流波组合	模拟雷击或开关瞬态冲击
10/700μs 电压波	上升时间 10μs，半峰值时间 700μs	户外设备（如天线、架空线）

波形类型

标准波形参数

典型应用场景

1.2/50μs 电压波

上升时间 1.2μs，半峰值时间 50μs

电源线、信号线共模浪涌测试

8/20μs 电流波

上升时间 8μs，半峰值时间 20μs

雷电流耦合至线路的模拟

组合波（电压 + 电流）

1.2/50μs 电压波与 8/20μs 电流波组合

模拟雷击或开关瞬态冲击

10/700μs 电压波

上升时间 10μs，半峰值时间 700μs

户外设备（如天线、架空线）

2. 测试端口与方式
电源端口：
测试共模（线 - 地）和差模（线 - 线）浪涌，等级通常为 1kV~6kV（依设备使用环境而定，如工业设备≥4kV）。
信号 / 控制端口：
针对 RS-485、以太网、USB 等接口，测试等级较低（如 ±1kV~±2kV），波形可能采用 10/700μs 或组合波。
天馈线端口：
针对无线设备天线接口，测试雷击感应浪涌，需匹配射频阻抗（如 50Ω）。
3. 测试等级划分（以 IEC 61000-4-5 为例）
等级 1：低风险环境（如居民区家用设备），≤1kV。
等级 2：中等风险环境（如商业办公楼），1kV~2kV。
等级 3：工业环境，2kV~4kV。
等级 4：恶劣工业环境（如强雷击区），≥4kV。
X 级：自定义等级，需在产品标准中明确。
四、测试设备与方法
1. 核心仪器
浪涌发生器：产生标准波形的瞬态高压脉冲，支持电压 / 电流输出及极性切换（正 / 负）。
耦合 / 去耦网络：
将浪涌信号耦合至被测线路，同时防止浪涌干扰测试系统其他设备（如去耦电容隔离电源）。
示波器：监测设备在浪涌冲击下的电压、电流波形及工作状态。
2. 测试流程
设备连接：将被测设备（EUT）接入测试系统，配置耦合网络（如电源端口使用 L-N、L-G 耦合）。
等级设定：根据标准选择测试等级，确定浪涌幅度、波形及重复次数（通常正 / 负各 5 次，间隔≥1min）。
施加浪涌：在电源 / 信号端口注入浪涌脉冲，同时监测 EUT 是否出现故障（如重启、死机、数据错误）。
结果评估：A 类：测试中设备功能正常，无任何异常。
B 类：测试中出现暂时故障，但可自动恢复（如通信短暂中断后恢复）。
C 类：测试中故障需手动重启或修复（如软件复位）。
D 类：设备硬件损坏，无法恢复。
五、典型应用场景
1. 消费电子
家用电器：空调、冰箱等电源端口需通过等级 2~3 的浪涌测试，避免雷击导致控制板损坏。
智能家居设备：Wi-Fi 路由器、智能插座的电源 / 网口需抗浪涌，防止户外线路感应雷冲击。
2. 工业与电力设备
PLC（可编程逻辑控制器）：电源端口需通过等级 4（4kV 以上）测试，适应工业现场频繁的开关操作。
电力仪表：安装于变电站的设备需抵抗高压输电线雷击浪涌，确保数据采集稳定。
3. 汽车电子
车载 ECU（电子控制单元）：按 ISO 16750-2 测试电源端口的浪涌抗扰度（如 12V 系统的 + 40V 瞬态脉冲）。
车载充电器（OBC）：防止充电过程中电网开关浪涌损坏充电模块。
4. 通信与户外设备
基站设备：天馈线端口需承受 10/700μs 浪涌（如 ±5kV），避免雷击损坏射频模块。
户外 LED 路灯：电源端口和信号端口需通过高等级浪涌测试，适应露天环境雷击风险。
六、防护设计要点
硬件防护：使用压敏电阻（MOV）、TVS 二极管、气体放电管（GDT）等瞬态抑制器件，在端口处钳位浪涌电压。
电源端口采用多级防护（如 GDT+MOV+TVS），分压分流降低冲击能量。
接地设计：
设备接地阻抗≤1Ω，确保浪涌电流快速泄放至大地，避免电位差损坏内部电路。
PCB 布局：
敏感电路与端口防护器件保持距离，减少浪涌耦合干扰；电源线和地线加粗，降低阻抗。
七、测试案例：智能手机充电器浪涌测试
测试端口：AC 电源输入端口（L/N-G）。
测试等级：等级 3（共模 ±2kV，差模 ±1kV），1.2/50μs 波形。
预期结果：充电器在浪涌冲击下不出现断电、输出电压异常，且测试后性能指标（如输出电压纹波）符合规格。

标准波形参数

典型应用场景

1.2/50μs 电压波

上升时间 1.2μs，半峰值时间 50μs

电源线、信号线共模浪涌测试

8/20μs 电流波

上升时间 8μs，半峰值时间 20μs

雷电流耦合至线路的模拟

组合波（电压 + 电流）

1.2/50μs 电压波与 8/20μs 电流波组合

模拟雷击或开关瞬态冲击

10/700μs 电压波

上升时间 10μs，半峰值时间 700μs

户外设备（如天线、架空线）

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