An Генератор импульсных перенапряжений для электромагнитных испытаний Это специальное оборудование, имитирующее высокоэнергетические переходные перенапряжения, с которыми изделие может столкнуться в полевых условиях, что позволяет инженерам проводить стабильные испытания на устойчивость к перенапряжениям. Эти генераторы предназначены для моделирования двух физически различных типов переходных процессов: высоковольтной комбинированной волны, которая является быстрой, кратковременной и высоковольтной, и высокотокового импульса короткой длительности, длительностью в одну секунду, характерной для прямых ударов молнии или сильных коммутационных переходных процессов в линиях электропередачи. Генератор импульсов EM Test, генерируя стандартизированные импульсы с очень хорошо регулируемыми характеристиками амплитуды, времени нарастания и затухания, позволяет лаборатории нагружать компоненты и целые электрические компоненты или системы в условиях, которые максимально приближены к реальным электрическим опасностям, но при этом сохраняют прослеживаемость и воспроизводимость.

Архитектура формирования импульсов и хранения энергии

Основной частью генератора импульсных перенапряжений является архитектура формирования импульсов/разряда, которая преобразует накопленную электростатическую энергию в желаемую переходную форму сигнала. Энергия накапливается на этапе высоковольтного заряда, который заряжает комбинацию конденсаторных батарей до заданного напряжения. Когда накопленный заряд разряжается путем управления управляемым переключающим элементом, искровым затвором и твердотельным высоковольтным переключателем, заряд подается в схему формирования импульсов. Эта схема представляет собой тщательно разработанную сеть емкостей, индуктивностей и сопротивлений, которая определяет временную характеристику выходного сигнала. Фотометрическое представление формы сигнала, как определено отраслевым стандартом, обычно представляет собой форму сигнала напряжения холостого хода, часто указываемую как 1.2/50 мкс (время нарастания 1.2 мкс до пика и 50 мкс до половины значения спада), или форму сигнала тока короткого замыкания, часто указываемую как 8/20 мкс. Временные константы не являются произвольными, а были установлены для того, чтобы дать представление о физике переходных процессов, вызванных молнией и переключением, и сформировать основу для сравнения поведения различных устройств в отдельных испытательных лабораториях и изделий.

Сети генерации комбинированных волн и связи

Для получения ослабленной комбинированной волны необходимы два соединенных импульса: высоковольтный импульс разомкнутой цепи, необходимый для создания напряжения в изоляции и переходах полупроводников, и сильноточный компонент, имитирующий путь разряда молнии. Внутреннее сопротивление генератора импульсных перенапряжений и сеть внешней связи являются двумя факторами, определяющими, как накопленная энергия будет распределяться между напряжением и током на испытываемом оборудовании (EUT). Сети связи (либо сети связи/развязки, либо модули связи с сетевой линией) обеспечивают желаемый путь передачи импульса и изолируют генератор от другой проводки в зоне испытаний. Эти сети также устанавливают опорный обратный путь импульса, что оказывает существенное влияние на воспроизводимость испытаний. Адекватно спроектированные сети связи устраняют нежелательные отражения или артефакты контура заземления, которые в противном случае вызвали бы изменение напряжения на испытываемом оборудовании.

Точность измерений и мониторинг

Работа генератора включает в себя измерение и контроль точности. Для измерения истинной формы сигнала, поступающего на испытуемое устройство, используются делители напряжения с более высоким значением dV/dt, высоким пиковым током и токовые пробники. Генератор предлагает метрологические каналы, которые согласовывают таймер запуска, подаваемую амплитуду, полярность и энергию с доступными реакциями устройства. Современное оборудование для электромагнитных испытаний обычно включает в себя встроенные цифровые осциллографы и программы, которые захватывают формы сигналов, проверяют соответствие целевым значениям 1.2/50 и 8/20 и генерируют отчеты об испытаниях, которые могут использоваться в качестве подтверждения соответствия стандартам качества. Такие измерительные системы также помогают в проверке повторяемости и изучении неопределенностей, и, следовательно, инженеры имеют возможность отделить аппаратные сбои, вызванные присущими устройству недостатками, от проблем с испытательной системой.

Вопросы настройки тестирования

Топология испытательной установки имеет существенное значение для степени репрезентативности моделируемого переходного процесса. В случае силовых портов импульсный перенапряжение обычно возникает между проводниками и землей, а также между проводниками; в случае сигнальных и информационных портов требуются специальные, специально сконфигурированные сети для генерации синфазных и дифференциальных импульсных перенапряжений. Схемы заземляющих проводов и обратный путь. Опорная плоскость заземления, заземляющие провода и реальный физический путь кабелей составляют часть обратного пути и могут радикально изменить локализованные электрические и магнитные поля, которым подвергается испытуемое устройство. Следовательно, сертифицированные лаборатории уделяют большое внимание компоновке, длине кабельной трассы и непрерывности заземления при настройке. Для удаления остаточного заряда в системе между импульсами используются пути разряда и блокировки безопасности, чтобы обеспечить безопасность операторов и оборудования.

Рисунок: Генератор импульсных перенапряжений для электромагнитных испытаний

Расширенные возможности тестирования на импульсные перенапряжения

Испытания на импульсные перенапряжения также позволяют получить реалистичные результаты, учитывающие временные и полярные изменения, помимо физических принципов. Стандарты представляют собой предписания по применению импульсов отрицательной и положительной полярности, а также предписания по частоте повторения, импульсам и количеству интервалов между импульсами, чтобы имитировать реалистичное воздействие в рамках профиля. Важность каждого из этих параметров заключается в склонности полупроводниковых приборов, а также газоразрядных элементов, асимметрично реагировать на полярность или накопленную энергию. Инженеры проводят испытания на деградацию при повторяющихся импульсных перенапряжениях в устройствах, находящихся в производстве и разработке, чтобы определить не только мгновенные режимы отказов, но и процессы износа в результате старения.
Дополнительным преимуществом современных генераторов импульсных перенапряжений является возможность их тестирования при различных уровнях энергии и формах сигналов. Хотя стандартизированные диапазоны 1.2/50 и 8/20 по-прежнему служат эталоном для испытаний на соответствие стандартам типа IEC, более сложные требования к испытаниям могут потребовать использования нестандартных форм сигналов или более мощных импульсов для изучения устойчивости или моделирования нетипичных конфигураций установки. Импульсная сеть и технология переключения генератора обеспечивают простоту его настройки под такие вариации. Время нарастания, амплитуда и частота повторения могут контролироваться с высокой точностью, что позволяет исследователям изучать взаимосвязь между порогом отказа и устройствами защиты от перенапряжений, проверять устройства защиты от перенапряжений и создавать более эффективные ограничители перенапряжений и фильтрующие сети.

Интеграция с ЭМС

Некоторые системы генерации импульсных перенапряжений часто используются в лабораториях совместно с другими системами электромагнитной совместимости и экологических испытаний для исследования взаимодействий на системном уровне. Например, в случае испытаний на импульсные перенапряжения, пара циклов воздействия температуры или вибрации используется для выявления сложных цепочек отказов, которые могут остаться незамеченными при использовании испытаний с одним стресс-фактором. Дополнительные продукты — поставщики дополнительного оборудования, например, соединительных сетей, систем сбора данных, токовых датчиков и т. д. Производители оборудования и испытательные лаборатории, как правило, закупают дополнительное оборудование у специализированных поставщиков. Одним из таких поставщиков является LISUNКомпания предлагает многочисленные фотометрические и электрические измерительные принадлежности, которые в сочетании с генераторами импульсных перенапряжений образуют полный цикл тестирования; их измерительные приборы и крепления могут помочь в монтаже, измерении и регистрации результатов экспериментов по устойчивости к импульсным перенапряжениям. Надежное периферийное оборудование — это метод, используемый для повышения стабильности настройки, а также для ускорения процесса создания сертифицированного продукта, такого как прототип.

Заключение

Наконец, Генератор импульсных перенапряжений для электромагнитных испытаний Генераторы моделируют переходные перенапряжения с высоким уровнем энергии, преобразуя накопленную электростатическую энергию в тщательно сформированные импульсные сигналы и передавая эти импульсы в специально разработанные соединительные сети и обратные пути, обеспечивая точное измерение и мониторинг для достижения желаемого уровня напряжения. Тщательность конструкции генератора и внимание, уделяемое настройке испытательного стенда, определяют степень, в которой лабораторные условия воспроизводят реальные условия угрозы. Для разработчиков продукции данные испытаний на устойчивость к перенапряжениям используются для принятия решений по выбору защитной топологии, выбора ограничителей перенапряжения, улучшения конструкции и компоновки фильтров, что в конечном итоге приводит к минимизации отказов в полевых условиях и увеличению срока службы.