原標題：EMS中的浪涌抗擾度的共模浪涌測試，你了解嗎？

共模浪涌測試是電磁兼容（EMS）測試中的重要項目，主要用于評估設備在遭受浪涌電壓（如雷擊、開關切換引起的瞬態過電壓）時，其接口及內部電路的抗干擾能力。以下從測試原理、標準要求、實施方法及防護措施等方面進行詳細解析。

一、測試原理

1. 共模干擾定義
   共模干擾指兩根信號線對地之間的噪聲電壓，其特點是幅度相等、相位相同。例如，雷擊或電網切換時，電源線與地之間可能產生瞬態高壓，形成共模浪涌。

2. 測試等效模型
   共模浪涌測試中，電源線（ACL/ACN）與保護地（PE）之間施加浪涌電壓，等效為一個內阻約12Ω、脈沖電壓為6kV的電壓源，與共模電感、Y電容串聯。Y電容通常選擇耐壓較高的Y1等級，6kV浪涌能量不足以損壞其絕緣。

3. 測試目的
   驗證設備在共模浪涌沖擊下，接口電路是否損壞，性能是否下降，能否在浪涌后恢復正常工作。

二、測試標準與等級

1. 國際標準

• 工業環境：6kV（類別3）

• 住宅環境：4kV（類別2）

• IEC 61000-4-5：規定浪涌抗擾度測試方法，包括共模浪涌測試。

• 等級劃分：根據設備應用環境，浪涌電壓等級分為2kV、4kV、6kV、8kV。例如：

2. 測試波形

• 1.2/50μs開路電壓波形：模擬雷擊浪涌的快速上升沿。

• 8/20μs短路電流波形：模擬浪涌電流的快速上升和緩慢下降特性。

3. 測試端口

• 電源線（L/N）與地（PE）之間。

• 信號線與地之間（如通信接口）。

三、測試實施方法

1. 測試設備

• 浪涌發生器：產生1.2/50μs開路電壓和8/20μs短路電流。

• 耦合/去耦網絡：將浪涌信號耦合到被測設備（EUT）的電源線或信號線。

• 示波器：監測浪涌波形及EUT的響應。

2. 測試步驟

• 電源線對地施加正負極性浪涌，各5次。

• 信號線對地施加浪涌（如適用）。

• 預處理：確保EUT處于正常工作狀態。

• 施加浪涌：

• 觀察與記錄：檢查EUT是否損壞、性能是否下降，浪涌后能否自動恢復。

3. 判據

• EUT在浪涌沖擊下不得出現永久性損壞。

• 浪涌后，EUT應能恢復正常工作，性能指標符合要求。

四、防護措施與電路設計

1. Y電容選擇

• Y電容用于抑制共模干擾，需選擇耐壓等級高于測試電壓的Y1級電容。例如，6kV浪涌測試時，Y電容耐壓應≥6kV。

2. 共模電感與放電設計

• 共模電感兩端可能產生高壓，需并聯放電管（MOV）或壓敏電阻（MOV2）限制電壓，防止飛弧損壞周圍器件。

• 在PCB設計中，可在共模電感兩端加入放電齒，通過尖端放電避免對其他電路的影響。

3. 差模與共模濾波

• 差模干擾通過X電容和差模電感抑制。

• 共模干擾通過共模電感和Y電容抑制。

4. 接口保護

• 通信接口（如RS-485、CAN總線）需增加TVS二極管或氣體放電管（GDT），限制浪涌電壓。

五、測試失敗原因與改進建議

1. 常見失敗原因

• 浪涌電壓導致Y電容擊穿（若耐壓不足）。

• 共模電感兩端高壓飛弧，損壞周圍器件。

• 接口電路（如整流二極管）因浪涌電壓過高而損壞。

2. 改進建議

• 優化Y電容選型，確保耐壓高于測試電壓。

• 在共模電感兩端并聯放電管或壓敏電阻，限制高壓。

• 增加接口保護器件，如TVS二極管。

• 優化PCB布局，避免高壓區域靠近敏感器件。

六、應用案例

1. 工業設備

• 工業環境中的設備（如PLC、變頻器）需通過6kV共模浪涌測試，確保在雷擊或電網切換時穩定運行。

2. 通信設備

• 通信基站設備需通過浪涌測試，防止因雷擊導致通信中斷。

3. 消費電子

• 家用電器（如電視、空調）需通過4kV共模浪涌測試，確保在電網波動時安全運行。

七、總結

共模浪涌測試是評估設備抗干擾能力的重要手段，通過合理的電路設計和防護措施，可有效提升設備的浪涌抗擾度。工程師需根據具體應用場景，選擇合適的測試等級和防護方案，確保產品符合電磁兼容標準。