System Level EOS Testing Method

圖一: Common mode surge test 示意圖

乙太網口Differential mode surge測試手法跟Common mode不同，Differential mode surge是將surge能量注入差動訊號間(例如TX+跟TX-)，各個法規的手法又有些許不同，本文將以IEC61000-4-5及GR1089 Intra-Building兩個國際標準為例進行說明。

• IEC61000-4-5測試阻抗為42 ohm，手法為Surge測試機台High端口接七條Ethernet訊號線，Low端口接剩下的一條，測試完第一組後，須將Low端口接至下一條訊號線，八條訊號線都必須輪流接至Low端口，故會有八種測試組合。每種組合每個測試電壓注入Surge能量的次數為5次，間隔為60秒，因Differential mode 測試的組合較多，故測試所需的時間也較Common mode長，測試架構如下圖二。
• GR1089裡Intra-Building的Differential mode測試手法為Surge測試機台High端口接一條Ethernet訊號線，Low端口接剩下的七條，八條訊號線都必須輪流接至High端口，測試阻抗為8 ohm，其測試架構如下圖三。

IEC61000-4-5及GR1089 Intra-Building雖手法有些許不同，但目的都是為了驗證產品接口的EOS/Surge抗受性，達到預防突波干擾的效果。

圖二: IEC 61000-4-5 Differential mode surge test 示意圖

圖三: GR1089 Differential mode surge test 示意圖

除了上述的測試端口及標準外，近幾年手機、電腦、電視在產線及市場售後也遭遇越來越多對外接口被EOS能量破壞的問題，因此各大品牌廠從原本針對訊號線端口的ESD Direct-Pin Injection測試外，亦追加導入了低壓的EOS Direct-Pin Injection測試手法，來增強產品訊號線端口的EOS耐受。

測試波形同樣是依據IEC61000-4-5 的1.2/50us開路電壓和8/20us短路電流波形，測試時的輸出串聯阻抗為2歐姆。由於測試的端口以USB、HDMI等高速訊號端口為主，測試時要求的的起始電壓、步進電壓或需通過的電壓規格皆較前述測試乙太網口時低很多(例如：要求高速差分對訊號線需通過EOS ±25V的規格，測試時的步進電壓為2V或5V)，期望透過低電壓的較低EOS能量來放大測試結果的鑑別度，以利進行設計改善或規格調整。

測試方式是將低壓Surge產生器的輸出High端口接至待測訊號線而Low端口接至系統地，並對訊號線注入EOS能量，其測試電壓、間隔秒數及注入Surge的次數由品牌廠制定。低壓EOS測試架構如圖四所示。

圖四: Low voltage EOS test 示意圖

上述介紹的三種EOS/Surge測試手法，可依照產品應用的環境挑選合適的EOS測試方式。此三種方式雖然各有差異，但其目的都是為了增加產品的EOS抗受性，故建議在系統設計初期就將EOS/Surge防護對策納入考量，以提升產品EOS耐受程度，並降低產品在產線及市場端因EOS而發生的客退機率。