复杂的电磁环境对这些设备的正常运行构成了严重威胁

在现代电子技术飞速发展的今天，电气和电子设备广泛应用于各个领域。然而，复杂的电磁环境对这些设备的正常运行构成了严重威胁。浪涌(冲击)作为一种常见且具有破坏性的电磁干扰现象，可能导致设备故障、性能下降甚至损坏。因此，电磁兼容试验和测量技术中的浪涌(冲击)抗扰度试验显得尤为重要。

浪涌(冲击)通常由电力系统的开关瞬态和雷电瞬态产生。电力系统的开关瞬态涵盖多种情况，如电容器组的切换，这会引起电流和电压的急剧变化;配电系统中较小的局部开关动作或负载变化，虽规模相对较小，但也可能产生不可忽视的干扰;与开关器件(如晶闸管)相关联的谐振现象，会在特定频率下引发电压和电流的异常升高;各种系统故障，像设备组合对接地系统的短路和电弧故障，能产生强大的浪涌冲击。雷电瞬态方面，直接雷击中外部(户外)电路，注入的大电流通过接地电阻或外部电路阻抗产生高电压;间接雷，即云层之间或云层中的雷击，以及击于附近物体的雷击产生的电磁场，会在建筑物内、外导体上感应出电压和电流;附近直接对地放电的雷电电流，当耦合到设备组合接地系统的公共接地路径时，也会产生感应电压。当雷电保护装置动作时，电压和电流的迅速变化还可能进一步耦合到内部电路。

浪涌(冲击)抗扰度试验的核心目的，是建立一个统一的基准，以此评价电气和电子设备在遭受浪涌(冲击)时的性能。通过模拟实际环境中可能出现的浪涌情况，检测设备能否保持正常运行，或者在受到干扰后能否自行恢复正常，从而评估设备的抗干扰能力和可靠性。

该试验遵循的主要标准是 GB/T 17626.5 - 2019《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》，此标准等同于国际标准 IEC 61000 - 4 - 5:2014。标准详细规定了设备对由开关和雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌(冲击)的抗扰度要求、试验方法以及推荐的试验等级范围，适用于各类电气和电子设备。标准中描述了两种不同的波形发生器。一种是组合波发生器，其电压波形为 1.2/50μs，电流波形为 8/20μs，常用于电源线端口和其他信号线端口的测试。其中，1.2μs 是开路电压波前时间，50μs 是开路电压半峰值时间。另一种是符合国际电信联盟委员会要求的组合波发生器，电压波形为 10/700μs，电流波形为 5/320μs，俗称通信波，适用于长距离对称通信端口，其开路电压波前时间为 10μs，开路电压半峰值时间为 700μs。

试验配置包含多个关键部分。受试设备(EUT)是接受测试的对象;辅助设备(AE)用于协助 EUT 正常工作并模拟实际使用环境;电缆需按照规定的类型和长度选用，以确保试验的准确性;耦合去耦网络起着将浪涌信号耦合到 EUT 端口，并防止干扰信号反馈到电源或其他设备的作用;组合波信号发生器则负责产生符合标准要求的浪涌波形。对于连接到户外的对称通信线的端口，使用 10/700μs 组合波发生器;对于其他情况，使用 1.2/50μs 组合波发生器。

试验程序严谨且规范。首先是试验准备，确保受试设备处于典型工作条件，根据受试设备端口及其组合，选择相应的试验波形发生器、耦合单元及合适的信号源内阻。然后进入试验实施阶段，依次对各端口施加冲击电压。每种组合针对不同脉冲极性进行测试，两次脉冲间隔时间不少于 1min。对电源端子进行浪涌测试时，要在交流电压波形的正、负峰值和过零点分别施加试验电压;对电源线和信号线应分别在不同组合的共模和差模状态下施加脉冲冲击，每种组合状态至少进行 5 次脉冲冲击。若需满足较高等级的测试要求，也应同时进行较低等级的测试，只有两者同时满足，才认为测试通过。最后是试验结果评价，依据受试设备在试验中的功能丧失或性能降低现象进行分类。相关的性能水平由设备的制造商或需要方确定，或由产品的制造商和购买方双方协商同意。具体分为四类结果：a) 在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常;b) 功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预;c) 功能或性能暂时丧失或降低，但需操作人员干预才能恢复;d) 因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

为了提高设备的浪涌(冲击)抗扰度，常采用多种防护措施。浪涌防护器件是重要手段之一，常用的有压敏电阻、气体放电管和瞬态抑制二极管(TVS)。压敏电阻价格低，响应时间在 ns 级，最大通容量大，但寄生电容高，钳位电压高，寄生电容对于交流电路会形成不小的损耗和漏电，也会影响其使用寿命，适用于直流电源线、低频信号线，或者与气体放电管串联用于交流电源线。气体放电管最大通容量大，寄生电容小，低至几 PF，但响应时间在百 ns，导通后维持电压低，适用于信号线或工作电压低于导通维持电压的直流电源线上(一般低于 10V)，也可与压敏电阻组合用于交流电源线。瞬态抑制二极管响应时间快，达到 PS 级，钳位电压低，不过由于所有功率都耗散在二极管的 PN 结上，其承受的功率值较小，允许流过的电流较小，一般的 TVS 器件寄生电容较大，在高速数据线上使用时需用特制的低电容器件，但其额定功率往往较小，适用于浪涌能量较小的场合，若浪涌能量较大，要与其他大功率浪涌抑制器件一同使用，作为后级防护。实际应用中，还可将不同的防护器件组合使用，如压敏电阻与 TVS 并联，响应时间快且最大通容量大，响应时间取决于 TVS;压敏电阻与气体放电管串联，串联支路电容小，正常工作漏电流小，能有效提升压敏电阻使用寿命，导通电压取决于气体放电管电压，可适当降低压敏电阻阈值，从而降低支路钳位电压，关断电压由压敏电阻决定，压敏限流，气体放电管关断，开通时气体放电管先开通，压敏电阻后导通，响应时间为两者之和，关断时压敏限流，气体放电管关断。

浪涌(冲击)抗扰度试验在保障电气和电子设备的稳定运行、提高产品质量和可靠性方面发挥着关键作用。随着电子技术的不断发展和电磁环境的日益复杂，对浪涌(冲击)抗扰度的研究和测试将持续深入，以满足各类设备在不同应用场景下的电磁兼容需求。