ГОСТ Р 51317.1.5-2009 (МЭК 61000-1-5:2004) Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. Основные положения (Переиздание)
6.3 Выгорание и физические повреждения компонентов/подсистем
Результаты испытаний, представленных в 6.2, показывают, что результатом электромагнитных воздействий большой энергии на системы может быть либо выгорание (физическое повреждение) оборудования либо нарушение функционирования устройства из-за состояний неисправности логических схем. Как правило, выявление выгорания (физического повреждения) устройства является наиболее эффективным способом количественной оценки эффективности электромагнитного воздействия. При этом следует использовать предельные значения различных параметров сигнала для того, чтобы оценить влияние электромагнитного воздействия на устройство и найти взаимосвязь данных предельных значений с отказами функционирования устройства (см. [24]). Типичные предельные значения могут включать в себя пиковое значение сигнала, воздействующего на компонент, суммарное значение энергии, передаваемой компоненту, и т.д.
Известно, что после 1970 г. были предприняты значительные усилия для того, чтобы определить и установить числовые значения параметров ЭМИ ВЯВ, вызывающих отказы и неисправности компонентов. Значительное число данных, относящихся к отказам компонентов в результате воздействия ЭМИ ВЯВ, содержится в [3], результаты интенсивных испытаний систем связи, электроснабжения и компонентов приведены в [33]-[44].
Вместе с тем недавно стали известны результаты ряда экспериментов по оценке влияния интенсивности переходных процессов, которые могут быть отнесены к электромагнитным воздействиям большой энергии, на вызываемые ими отказы и неисправности отдельных компонентов и подсистем (в том числе ПК, подключаемых к силовым линиям и линиям связи). Исследовались также возможности распространения внутри здания переходных процессов, созданных в линиях электропитания вне здания. Результаты этих работ изложены в 6.3.1-6.3.3.
6.3.1 Повреждение компонентов
Как отмечалось выше, характеристики излученных электромагнитных полей, относящихся к электромагнитным воздействиям большой мощности, отличаются от характеристик электромагнитных полей ЭМИ ВЯВ. Поэтому сведения об отказах компонентов в результате воздействия ЭМИ ВЯВ не могут быть непосредственно применены к изучению электромагнитных воздействий большой мощности. Исследования влияния электромагнитных воздействий большой мощности на компоненты (см. [45]) позволяют сделать вывод о том, что в отношении электромагнитной восприимчивости к микроволнам большой мощности существуют значительные различия между цифровыми схемами разных технологий изготовления. В [45] отмечена близость результатов испытаний для различных образцов цифровых схем одного и того же типа, изготовленных одним и тем же производителем. С другой стороны, пороговые значения восприимчивости компонентов, изготовленных различными производителями, могут различаться до 16 дБ. Отмечается увеличение порогового значения восприимчивости компонентов с ростом частоты электромагнитного воздействия. Данный эффект для цифровых схем технологии TTL представлен на рисунке 8.
Следует отметить, что восприимчивость системы в целом к электромагнитным воздействиям большой мощности может отличаться от восприимчивости отдельных компонентов.
|
- интегральная схема 1;
- интегральная схема 2;
- интегральная схема 3
Рисунок 8 - Результаты измерений зависимости пороговых значений восприимчивости интегральных схем TTL от частоты, иллюстрирующие возрастание пороговых значений восприимчивости с повышением частоты
6.3.2 Воздействие кондуктивных переходных процессов на ПК
В [46] приведены результаты испытаний с применением испытательных генераторов, обеспечивающих создание калиброванных и воспроизводимых переходных процессов, имитирующих процессы, вызываемые молниевыми разрядами и явлениями коммутации в электрических сетях [47], [48]. Для этой цели использовались испытательные генераторы микросекундных импульсных помех (МИП) большой энергии по ГОСТ Р 51317.4.5 и наносекундных импульсных помех (НИП) по ГОСТ Р 51317.4.4. Применялись МИП с параметрами 1/50-6,4/16 мкс и 6,5/700-4/300 мкс (см. ГОСТ Р 51317.4.5) и НИП с параметрами 5/50 нс (см. ГОСТ Р 51317.4.4).
6.3.2.1 Испытуемое оборудование
Испытаниям подвергались четыре персональных компьютера (Макинтош SE, Пентиум 66 МГц, Пентиум 486, Пентиум 120 МГц). На шнуры электропитания данных компьютеров подавались НИП и, кроме того, на шнуры электропитания двух ПК Пентиум были поданы МИП с параметрами 6,5/700-4/300 мкс. НИП были также поданы на кабели мыши, клавиатуры и провода, подключенные к модему.
Во второй серии испытаний, как указано в [46], НИП, а также МИП с параметрами 1/50-6,4/16 мкс и 6,5/700-4/300 мкс подавались на кабели локальных вычислительных сетей Ethernet, AppleTalk, подключенные к компьютерам.
6.3.2.2 Результаты испытаний (МИП)
МИП инжектировались в шнуры электропитания компьютеров и провода локальных вычислительных сетей Ethernet, AppleTalk.
Обобщенные результаты испытаний при подаче МИП на порты электропитания и связи ПК приведены ниже.
1) Порты электропитания (параметры МИП 6,5/700-4/300 мкс)
Отсутствуют повреждения или нарушения функционирования ПК при повышении напряжения испытательного генератора вплоть до максимального значения.
Отмечены перекрытия напряжения.
Типичные максимальные значения напряжения и тока на нагрузке составляют (при напряжении холостого хода испытательного генератора 4,5 кВ):
1,2 кВ (пиковое напряжение импульса длительностью 4 мкс), 200-300 В (медленное уменьшение напряжения, длительность 300 мкс);
300 А (пиковое значение тока, ограничиваемое испытательным генератором).
2) Порт связи (коаксиальный кабель Ethernet)
Повреждение порта при подаче МИП с параметрами 1/50-6,4/16 мкс напряжением 500 В.
Отсутствуют повреждения в конструкции ПК за исключением платы Ethernet.