原标题：EMS中的浪涌抗扰度的共模浪涌测试，你了解吗？

共模浪涌测试是电磁兼容（EMS）测试中的重要项目，主要用于评估设备在遭受浪涌电压（如雷击、开关切换引起的瞬态过电压）时，其接口及内部电路的抗干扰能力。以下从测试原理、标准要求、实施方法及防护措施等方面进行详细解析。

一、测试原理

1. 共模干扰定义
   共模干扰指两根信号线对地之间的噪声电压，其特点是幅度相等、相位相同。例如，雷击或电网切换时，电源线与地之间可能产生瞬态高压，形成共模浪涌。

2. 测试等效模型
   共模浪涌测试中，电源线（ACL/ACN）与保护地（PE）之间施加浪涌电压，等效为一个内阻约12Ω、脉冲电压为6kV的电压源，与共模电感、Y电容串联。Y电容通常选择耐压较高的Y1等级，6kV浪涌能量不足以损坏其绝缘。

3. 测试目的
   验证设备在共模浪涌冲击下，接口电路是否损坏，性能是否下降，能否在浪涌后恢复正常工作。

二、测试标准与等级

1. 国际标准

• 工业环境：6kV（类别3）

• 住宅环境：4kV（类别2）

• IEC 61000-4-5：规定浪涌抗扰度测试方法，包括共模浪涌测试。

• 等级划分：根据设备应用环境，浪涌电压等级分为2kV、4kV、6kV、8kV。例如：

2. 测试波形

• 1.2/50μs开路电压波形：模拟雷击浪涌的快速上升沿。

• 8/20μs短路电流波形：模拟浪涌电流的快速上升和缓慢下降特性。

3. 测试端口

• 电源线（L/N）与地（PE）之间。

• 信号线与地之间（如通信接口）。

三、测试实施方法

1. 测试设备

• 浪涌发生器：产生1.2/50μs开路电压和8/20μs短路电流。

• 耦合/去耦网络：将浪涌信号耦合到被测设备（EUT）的电源线或信号线。

• 示波器：监测浪涌波形及EUT的响应。

2. 测试步骤

• 电源线对地施加正负极性浪涌，各5次。

• 信号线对地施加浪涌（如适用）。

• 预处理：确保EUT处于正常工作状态。

• 施加浪涌：

• 观察与记录：检查EUT是否损坏、性能是否下降，浪涌后能否自动恢复。

3. 判据

• EUT在浪涌冲击下不得出现永久性损坏。

• 浪涌后，EUT应能恢复正常工作，性能指标符合要求。

四、防护措施与电路设计

1. Y电容选择

• Y电容用于抑制共模干扰，需选择耐压等级高于测试电压的Y1级电容。例如，6kV浪涌测试时，Y电容耐压应≥6kV。

2. 共模电感与放电设计

• 共模电感两端可能产生高压，需并联放电管（MOV）或压敏电阻（MOV2）限制电压，防止飞弧损坏周围器件。

• 在PCB设计中，可在共模电感两端加入放电齿，通过尖端放电避免对其他电路的影响。

3. 差模与共模滤波

• 差模干扰通过X电容和差模电感抑制。

• 共模干扰通过共模电感和Y电容抑制。

4. 接口保护

• 通信接口（如RS-485、CAN总线）需增加TVS二极管或气体放电管（GDT），限制浪涌电压。

五、测试失败原因与改进建议

1. 常见失败原因

• 浪涌电压导致Y电容击穿（若耐压不足）。

• 共模电感两端高压飞弧，损坏周围器件。

• 接口电路（如整流二极管）因浪涌电压过高而损坏。

2. 改进建议

• 优化Y电容选型，确保耐压高于测试电压。

• 在共模电感两端并联放电管或压敏电阻，限制高压。

• 增加接口保护器件，如TVS二极管。

• 优化PCB布局，避免高压区域靠近敏感器件。

六、应用案例

1. 工业设备

• 工业环境中的设备（如PLC、变频器）需通过6kV共模浪涌测试，确保在雷击或电网切换时稳定运行。

2. 通信设备

• 通信基站设备需通过浪涌测试，防止因雷击导致通信中断。

3. 消费电子

• 家用电器（如电视、空调）需通过4kV共模浪涌测试，确保在电网波动时安全运行。

七、总结

共模浪涌测试是评估设备抗干扰能力的重要手段，通过合理的电路设计和防护措施，可有效提升设备的浪涌抗扰度。工程师需根据具体应用场景，选择合适的测试等级和防护方案，确保产品符合电磁兼容标准。