上一篇在LTspice中搭建了组合波浪涌发生器,复现了1.2/50 μs开路电压波形和8/20 μs短路电流波形。本篇把发生器通过耦合/去耦网络(CDN)接到被测电路上。
本文基于IEC 61000-4-5标准,在上一篇浪涌发生器模型的基础上,给出电源端口线-线(L to N)、线-地(L to PE、N to PE)以及非屏蔽不对称信号线线-线(Signal to SEC_L)、线-地(Signal to PE)共五种LTspice浪涌耦合接线方式,详解18 μF、10 Ω+9 μF、40 Ω+0.5 μF耦合网络的接法,并以SEC_L作为GND(节点0),通过LTspice网表对比各接线的关键网络,确认浪涌注入点与回流路径,为电路抗浪涌应力分析提供仿真依据。
浪涌测试中,不同端口、不同模式采用不同的耦合网络。耦合网络决定浪涌以什么阻抗注入,发生器回线接在哪里决定浪涌电流从哪里流回。这两点接错,仿真结果就没有参考意义。
另外需要注意,LTspice中的GND(节点0)只是仿真参考点,并不等于大地,也不代表PE。
所以改变GND(节点0)的位置,可能同时改变了浪涌回路。
2 Ltspice Surge 耦合接线
2.1 Surge generator
浪涌发生器沿用上一篇的模型: Vc1={Vpeak*1.082},充电电阻Rc=1 kΩ,储能电容Cc=6.04 μF S1为压控开关,在Ts=0.1 ms时刻触发放电 波形形成网络:Rs1=25.1 Ω,Rm=0.94 Ω,Lr=10.4 μH,Rs2=19.8 Ω 输出端:Out_P / Out_N
去耦电感:L1=L2=1.5 mH,阻止浪涌倒灌到230VAC电网源V4
产品供电:24VAC。230VAC经过工频变压器降压到该电压
被测电路:230VAC经L1、L2接变压器原边,L6=2 H,L7=20 mH,K1=1;次级公共端为SEC_L
2.2 A.C./D.C Lines Line to Line(L to N)

耦合网络:C1=18 μF
Out_P经C1接PRI_H, Out_N接PRI_L浪涌以差模方式加在L-N之间
Vpeak可根据不同Test level设定
2.3 A.C./D.C Lines Line to ground(L to PE)

耦合网络:R1=10 Ω + C1=9 μF
Out_P经R1、C1接PRI_H发生器回线接PEN
Vpeak可根据不同Test level设定
2.4 A.C./D.C Lines Line to ground(N to PE)
耦合网络:R1=10 Ω + C1=9 μF Out_P经R1、C1接PRI_L发生器回线接PEN
Vpeak可根据不同Test level设定

2.5 Unshielded unsymmetrical interconnection lines(Signal to SEC_L / Signal to PE)

耦合网络:R1=40 Ω + C2=0.5 μF
Out_P经R1、C2接Signal(Vout)
Vpeak可根据不同Test level设定
- Line to Line(Signal to SEC_L):Out_N接SEC_L(图中R1左侧PEN改为SEC_L)
- Line to Ground(Signal to PE):Out_N接PEN
2.6 关键网络对比(SEC_L is 0V GND)
本文将SEC_L设为0V GND。
五种接线的关键网络如下:
- L to N:发生器回线=PRI_L(N),Out_P经C1=18 μF接PRI_H(L),V4负端=230VAC_N,SEC_L =0
- L to PE:发生器回线=PEN,Out_P经R1=10 Ω、C1=9 μF接PRI_H(L),V4负端=PEN,SEC_L =0
- N to PE:发生器回线=PEN,Out_P经R1=10 Ω、C1=9 μF接PRI_L(N),V4负端=PEN,SEC_L=0
- Signal to SEC_L :发生器回线=0(SEC_L),Out_P经R1=40 Ω、C2=0.5 μF接Vout,原边浮空
- Signal to PE:发生器回线=PEN,Out_P经R1=40 Ω、C2=0.5 μF接Vout,原边浮空,SEC_L=0
SEC_L设为0V GND后: L to PE、N to PE中,V4负端与发生器回线同为PEN,即电源侧N与PE合并(TN-C建模);若按TN-S建模,N与PE必须分开,不能共PEN节点。 Signal to PE中,PEN仅连接发生器,SEC_L与PEN之间没有电气连接;必须补充次级到PE的寄生电容耦合路径,浪涌才有完整回流回路。
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