Одной из важнейших проблем электромагнитной совместимости технических средств является обеспечение их помехоустойчивости, т. е. способности функционировать при воздействии внешних помех искусственного и естественного происхождения. В ближайшее время вся аппаратура промышленного, офисного и бытового назначения должна будет сертифицироваться на устойчивость к воздействию самых разнообразных помех. Особенностям построения имитаторов наносекундных импульсных помех и посвящена эта статья.
В реальных условиях эксплуатации любое электротехническое, электронное
и радиоэлектронное устройство подвергается воздействию внешних электромагнитных помех. При этом
помехи в зависимости от места их появления делятся на кондуктивные и индуктивные.
Кондуктивные
помехи разделяются на следующие виды:
*наносекундные импульсные помехи;
*микросекундные
импульсные помехи большой энергии;
* динамические изменения напряжения электропитания (провалы,
прерывания, выбросы напряжения сети);
*колебательные затухающие помехи (одиночные и
повторяющиеся);
*наведенные радиочастотным электромагнитным полем (150 кГц…80 МГц);
*контрактные
электростатические разряды.
К индуктивным помехам относятся:
*воздушные
электростатические разряды;
*радиочастотные электромагнитные поля (80…1000МГц);
*магнитные
поля промышленной частоты;
*импульсные магнитные поля.
Для оценки качества
функционирования устройства необходимо производить проверку на его устойчивость к воздействию помех
заданного уровня и спектра. Экспериментально подтверждение помехоустойчивости электронного
оборудования проводится при помехах, ожидаемых в месте его использования. Последние считаются
известными из производственного опыта или на основе проведенных измерений уровня излучений на месте
применения электронной аппаратуры.
Для создания помеховой обстановки, приближенной к
ситуации на месте эксплуатации аппаратуры, при испытании используют имитаторы помех. Методы
испытания аппаратуры на помехоустойчивость оговорены соответствующими стандартами. Так для
доказательства помехоустойчивости электронного оборудования к воздействию наносекундных импульсных
помех согласно ГОСТ Р 51317.4.4-99 (МЭК 6100D-1-4-95) (1) испытательное оборудование должно
обеспечить имитацию широкополосных низкоэнергетических помех в виде пачек импульсов, которыми
необходимо проверять сетевые и сигнальные провода, а также линии передачи данных.
Длительность
пачек импульсов – 15 мс, перид повторения – 300 мс, частота повторения импульсов в пачке и их
амплитуда зависит от степени жесткости испытаний (табл.1).
Отдельные импульсы в пачке имеют
вид.
Генератор огибающей пачек импульсов построен на двух одновибраторах
микросхемы DD2 (KP1533AГ3). Управляемый генератор заполняющих импульсов собран аналогично на
микросхеме DD1, запускается по фронту импульса огибающей и выключается его спадом. Времязадающие
цепи одновибраторов рассчитываются по формуле t = 0.69 RC, при этом сопротивление резисторов должно
находится в диапазоне 2…40кОм. Для подстройки дли…
… импульсов, длительности и периода
повторения пачек используется переменные резисторы R3, R5, R7 и R9. На рис. 4 приведены номиналы
элементов, которые обеспечивали полученное заданных параметров импульсов при нулевых сопротивлениях
переменных резисторов.
Так как оконечный каскад усилителя-формирователя выполнен на
МДП-транзисторе VT4, обладающем большой динамической входной емкостью (более 2 нФ) и требующем для
своего включения управляющего напряжения до 20 В, необходим предварительный каскад усиления. Он
построен по двухтактной схеме с использованием МДП-транзистров VT1, VT3 и высокочастотного
биполярного p-n-p транзистора VT2. двухтактный режим позволяет обеспечить быструю зарядку входной
емкости VT4 через VT2 и быструю разрядку через VT3.
Для получения импульсов положительной
полярности, необходимой для запуска высоковольтного формирователя, используется импульсный
трансформатор Т1 на отрезках длинных линий. Он выполнен на ферритовом кольцевом сердечнике
(2000НМ-1, К20×10×6) с обмоткой, намотанной кабелем РК50- 4-21, число витков равно пяти.
Высоковольтный
формирователь построен на VL1 – водородном тиратроне ТГИ1-270/12, предназначенном для коммутации
импульсов …
… до 12 кВ. Запускающие импульсы управления подаются на сетку тиратрона. Питание
анода тиратрона осуществляется от высоковольтного источника с регулируемым напряжением. Изменяя это
напряжение можно получать импульсы требуемой амплитуды. Необходимые напряжения для подогревателей
катода и генератора водорода обеспечиваются трансформатором Т2 (ТН10). Напряжение на анод должно
поступать по окончании времени разогрева катода, которое не превышает 2 мин, температура прибора не
должна быть более 200С(градусов цельсия).
На выходе 1 имитатора помех формируется высоковольтные
импульсы отрицательной полярности. Для увеличения крутизны их фронта используется дроссель насыщения
L1, изготовленный на кольцевом ферритовом сердечнике 2000НМ-1 типоразмера К12×5×3, число витков – 5,
провод с фторопластовой изоляцией диаметром 1 мм. Для инвертирования полярности импульсов
используется трансформатор ТЗ, который намотан на ферритовом кольце 2000НМ-1 типоразмера К45×28×12 и
имеет 20 витков кабеля РК50-4-21.
Конденсаторы, используемые в формирователе, должны быть
высоковольтными с рабочим напряжением 6,3 кВ или более. Авторами использовались конденсаторы из
группы К15. резистор R12 представляет собой параллельное включение пяти резисторов КЭВ-2
сопротивлением 1 Мом. Резисторы R22, R24-R26 должны быть рассчитаны на соответствующее
напряжение.
Литература:
1. ГОСТ Р51217.4.4.99 (МЭК 61000-4-4-95). Совместимость
технических средств электромагнитах. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и
методы испытания. – М.: Издательство стандартов, 2000.
2. В.П. Дьяконов, А.М. Ремнев, В.Ю
Смердов. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. – М.: Солон-Р, 2002.Андрей Образцов,
Вячеслав Смердов. г. Смоленск
