CN110045199A - 一种eft/esd/cs电磁干扰分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子检测技术领域，具体涉及一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，包括控制芯片、MOS管、继电器、脉冲变压器以及高压回路，控制芯片与MOS管的输入端连接，用于通过控制芯片输出可调的脉冲波以控制MOS管的占空比；MOS管的输出端与脉冲变压器的输入端连接，用于通过脉冲变压器产生脉冲高压一；脉冲变压器的输出端与高压回路连接，用于通过高压回路输出脉冲高压二；控制芯片还与继电器连接，继电器与高压回路连接，用于通过控制芯片控制继电器的通断以实现高压回路有序输出脉冲高压二。本发明将标准波形简易化，通过模拟近似标准波形来达到分析的目的；通过局部耦合，更容易发现局部电路的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于电子检测技术领域，具体涉及一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪。
背景技术
IEC61000-4系列标准中要求的各类抗干扰测试设备在全球范围内被实验室使用，用来测量电子类产品是否满足电磁兼容要求，各自的波形都严格的按照标准来设计和使用，这些仪器因标准等级的不同而共同呈现个头大、场地要求严格等要求。在实际研发过程中，通过传统仪器只能看到测试结果，不能知道产品内部那些电路是敏感电路，都是通过EMC工程师的经验来分析实施。其中， EMC测试项目包括电快速脉冲群测试EFT、静电放电测试ESD及传导抗扰度测试CS。ESD静电干扰不仅产生几千伏的高压脉冲，同时因其上升沿只有0.7ns，通过傅里叶变换(1/πTr)，将产生近500MHZ带宽的高频高压干扰脉冲；EFT群脉冲干扰不仅产生1-2kV的高压，同时干扰信号上升沿只有5ns，将产生近百兆的高压高频脉冲；CS传导抗扰度在150KHZ-80MHZ测试范围产生连续干扰。在这些高频高压干扰脉冲和连续干扰下，产品测试过程中一旦出现问题，无法通过专业设备检测具体定位EMC被干扰问题根源，那么EMC设计如何实现近场电磁干扰的缺陷检测是当前亟需解决的问题。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种电磁干扰分析仪。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，包括控制芯片、MOS管、继电器、脉冲变压器以及高压回路，所述控制芯片与MOS管的输入端连接，用于通过控制芯片输出可调的脉冲波以控制MOS管的占空比；所述MOS管的输出端与脉冲变压器的输入端连接，用于通过脉冲变压器产生脉冲高压一；所述脉冲变压器的输出端与高压回路连接，用于通过高压回路输出脉冲高压二；所述控制芯片还与继电器连接，继电器与高压回路连接，用于通过控制芯片控制继电器的通断以实现高压回路有序输出脉冲高压二。
作为优选方案，所述控制芯片为74HC系列，包括依次连接的HC132D、 HC123D和HC00D，所述HC00D分别与MOS管的输入端连接、继电器连接。
作为优选方案，所述HC132D与外围充放电电路连接，以使HC132D芯片的2Y和3Y引脚产生标准的脉冲波。
作为优选方案，所述外围充放电电路包括1.26ms方波外围电路和14ms方波外围电路。
作为优选方案，所述HC123D的通道1与HC132D的2Y引脚连接，HC123D 芯片在脉冲波的输入下，通过控制1REXT引脚的状态以使1Q引脚输出占空比可调的脉冲；所述HC123D的通道2与HC132D的3Y引脚连接，HC123D在脉冲波的输入下，使得引脚输出标准脉冲。
作为优选方案，所述HC123D外接占空比可调外围电路。
作为优选方案，所述HC00D分别与所述HC123D的1Q引脚和引脚连接，所述HC00D基于占空比可调的脉冲输入并通过通道4的输出以控制MOS 管，所述HC00D基于标准脉冲的输入并通过通道3输出以控制继电器。
作为优选方案，所述HC00D通过通道4的输出控制MOS管，以使输入脉冲变压器的12V直流电源形成开关电源。
作为优选方案，所述继电器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器用于脉冲高压二波形的选择，所述第二继电器用于脉冲高压二的关断或开启。
作为优选方案，所述脉冲高压通过探头施加至被测电子产品内部的各元器件。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、将标准波形简易化，通过模拟近似标准波形来达到分析的目的；
2、通过近场探头代替CDN直接耦合到电子产品内部的各个电路；
3、通过电磁波局部耦合，更容易发现局部电路EMC的缺陷；
4、能更快的定位电子产品EMC电磁干扰问题，为工程师寻找解决方案缩短研发周期提供帮助；
5、将标准仪器工具化，更利于专业和非专业研发工程师的研发诊断。
附图说明
图1是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的电路结构图；
图2是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的控制芯片部分的电流结构图；
图3是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的HC132D的部分引脚的输出波形图；
图4是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的HC132D的另一部分引脚的输出波形图；
图5是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的HC123D的部分引脚的输出波形图；
图6是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的HC123D的另一部分引脚的输出波形图。
图7是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的脉冲变压器的原理图；
图8是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的高压输出部分的电路图；
图9是本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的继电器RE1控制脉冲输出的波形图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，主要模拟ESD、EFT、CS 产生的高压高频脉冲的特性，包括控制芯片、MOS管、继电器、脉冲变压器以及高压回路，控制芯片与MOS管的输入端连接，用于通过控制芯片输出可调的脉冲波以控制MOS管的占空比；MOS管的输出端与脉冲变压器的输入端连接，用于通过脉冲变压器产生脉冲高压一；脉冲变压器的输出端与高压回路连接，用于通过高压回路输出脉冲高压二；控制芯片还与继电器连接，继电器与高压回路连接，用于通过控制芯片控制继电器的通断以实现高压回路有序输出脉冲高压二。
具体地，如图1和2所示，控制芯片为74HC系列，包括依次连接的HC132D、 HC123D和HC00D，HC00D分别与MOS管的输入端连接、继电器连接。其中， HC132D与外围充放电电路连接，以使HC132D的2Y和3Y引脚产生标准的脉冲波；具体地，外围充放电电路包括1.26ms方波外围电路和14ms方波外围电路。
实际示例说明，如图3所示：
充电阶段：初始阶段C9电压0V，1Y引脚为高电平，2Y引脚为低电平；通过1Y引脚为C9、C10充电。
放电阶段：当C9上充电电压达到HC132D的上限触发电压值，触发第一 74HC132D芯片，此时1Y引脚为低电平，2Y引脚为高电平，C9、C10开始放电，直到C9电压到达到第一74HC132D芯片的下限触发电压值；然后继续下一个周期；这一部分重点是产生一定周期的脉冲方波，用以触发脉冲变压器，此方案设定为1.2ms方波，为了精确达到设计值，通过RP3微调可以实现精确设计。
另外，如图4所示，HC132D的3和4通道被用来产生另一周期脉冲的设计，原理同上，利用RC充放电来设计脉冲宽度，在此不赘述。
如图2所示，HC123D的1B引脚与HC132D的2Y引脚连接，使得HC123D 的通道1在HC132D的2Y引脚输出的脉冲波的输入下，通过控制1REXT引脚的状态，实现1Q引脚输出达到占空比可调的脉冲；HC123D的2B引脚与HC132D 的3Y引脚连接，使得HC123D的通道2在HC132D的3Y引脚输出的脉冲波的输入下，使得引脚输出标准脉冲。HC123D外接占空比可调外围电路，通过面板侧占空比调节，实现占空比的可调。
其中，HC123D的引脚为常低，引脚为常高，通过电位器控制1REXT 引脚的输出电路，即控制1REXT引脚自身脉宽，从而实现1Q的有效脉宽输出，形成脉冲占空比的调整，如图5所示，显示的就是占空比从小到大，接近0.5。
根据公式可以计算出1Q引脚和2Q引脚输出的TW脉宽。
利用HC132D产生周期脉冲，利用HC123D实现脉冲占空比的控制。
如图6所示，固定相应的RC值，可以实现固定Tw的脉冲输出。
如图2所示，HC00D分别与HC123D的1Q引脚和引脚连接，HC00D 基于HC123D的1Q引脚输出的占空比可调的脉冲输入，并通过通道4的输出以控制MOS管，HC00D基于HC123D的引脚输出的标准脉冲的输入，并通过通道3输出以控制继电器。具体地，HC00D芯片通过通道4的输出控制MOS 管，以使输入脉冲变压器的12V直流电源形成开关电源。其中，HC00D主要实现外部开关功能，通过打开1A、2A引脚的高电平状态，实现HC123D的输出转到HC00D的正常输出；最终，4Y引脚输出去控制MOS管和脉冲变压器，3Y 引脚输出控制三极管去控制继电器的吸合。
如图7所示，本发明实施例的脉冲变压器采用ETD39高频变压器，这部分 1kHz左右的脉冲开关去控制Q2MOS管，经过脉冲变压器，产生脉冲电压，此高压脉冲拥用ns级的上升沿，本发明使用的是带高变比的booster脉冲变压器，变压器自身采用ETD39骨架，采用PC40或N27磁芯，高变比，高匝数。
如图8所示，本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的高压输出控制部分原理图，实现脉冲高压的有序输出。如图8所示，本发明实施例的继电器包括继电器RE1和继电器RE2，RE1为高频常闭继电器，HC00D来控制继电器RE1的吸合和关断，采用长开短关的方式，将高压脉冲固定输出串数，即可以实现保证高压输出多少个脉冲，关断多少个脉冲，如图9所示，用于脉冲电压的关断或开启。RE2继电器用来实现脉冲幅度的微调整，即脉冲电压波形的选择，100PF高压电容为高压正式输出，串联为了限流，控制输出到磁场探头的电流，过大易烧毁探头；C18可以调整大小，控制电压输出幅度。
本发明实施例的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪的工作原理为：
1、通过74HC系列产生可调的脉冲波，控制MOS管的占空比，通过脉冲变压器，将12V电压推高到2000V附近，再通过HC74系列控制继电器实现脉冲高压的有序输出；
2、HC132D通过外围电路的充放电过程在3Y和2Y端口产生标准的脉冲波；
3、HC123D的通道1在2Y脉冲输入下，通过制1REXT的状态，实现1Q 的输出达到占空比可调的脉冲出来；通道2在3Y脉冲输入下，实现的标准脉冲输出；
4、HC00D在HC123D的1Q可调输入下，通过通道4输出去控制MOS管；在输入下，通过通道3输出去控制继电器；
5、HC00D通道4输出控制MOSFET管，实现高频变压器输入12V的可控，从而在高频变压器次级端产生高频脉冲波；
6、通过继电器RE2，实现脉冲高压二波形的选择；通过继电器RE1，实现脉冲高压二的关断与开启。
本发明的EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪输出产生的高压脉冲拥有两大特点：
1、输出电压高，可以通过探头或探针将高压脉冲直接注入到产品内部的各零部件。模拟EFT/ESD/CS的电磁干扰从端口中的注入，实现近场局部注入，从而发现对应的电路是否有设计缺陷。
2、输出波形上升沿陡峭，ns级的上升沿，产生丰富的频谱。通过近场探头 (还可以为电场探头和磁场探头)将产生的几百MHz的电磁干扰直接施加在电子产品内部的各元器件，通过移动探头将电磁干扰耦合到对应的产品内部，比如电子产品内部的连接线，产品内部的各器件，从而发现对应的电路是否有设计缺陷。
传统标准干扰仪体积大，电流大，波形要求严格，只对标准接口进行注入测试，本发明侧重波形简易化，仪器便携化，缺陷直接局部定位。
本发明的EFT/ESD/CS中/代表和。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，包括控制芯片、MOS管、继电器、脉冲变压器以及高压回路，所述控制芯片与MOS管的输入端连接，用于通过控制芯片输出可调的脉冲波以控制MOS管的占空比；所述MOS管的输出端与脉冲变压器的输入端连接，用于通过脉冲变压器产生脉冲高压一；所述脉冲变压器的输出端与高压回路连接，用于通过高压回路输出脉冲高压二；所述控制芯片还与继电器连接，继电器与高压回路连接，用于通过控制芯片控制继电器的通断以实现高压回路有序输出脉冲高压二。
2.根据权利要求1所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述控制芯片为74HC系列，包括依次连接的HC132D、HC123D和HC00D，所述HC00D分别与MOS管的输入端连接、继电器连接。
3.根据权利要求2所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述HC132D与外围充放电电路连接，以使HC132D的2Y和3Y引脚产生标准的脉冲波。
4.根据权利要求3所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述外围充放电电路包括1.26ms方波外围电路和14ms方波外围电路。
5.根据权利要求4所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述HC123D的通道1与HC132D的2Y引脚连接，HC123D在脉冲波的输入下，通过控制1REXT引脚的状态以使1Q引脚输出占空比可调的脉冲；所述HC123D的通道2与HC132D的3Y引脚连接，HC123D在脉冲波的输入下，使得引脚输出标准脉冲。
6.根据权利要求5所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述HC123D外接占空比可调外围电路。
7.根据权利要求6所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述HC00D分别与所述HC123D的1Q引脚和引脚连接，所述HC00D基于占空比可调的脉冲输入并通过通道4的输出以控制MOS管，所述HC00D基于标准脉冲的输入并通过通道3输出以控制继电器。
8.根据权利要求7所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述HC00D通过通道4的输出控制MOS管，以使输入脉冲变压器的12V直流电源形成开关电源。
9.根据权利要求1所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述继电器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器用于脉冲高压二波形的选择，所述第二继电器用于脉冲高压二的关断或开启。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种EFT/ESD/CS电磁干扰分析仪，其特征在于，所述脉冲高压通过探头施加至被测电子产品内部的各元器件。
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