企业动态


浪涌发生器的浪涌波形参数分析
2019-03-11

摘 要:据了解,该浪涌发生器的波形参数还没在任何试验标准和文章有所介绍,本文通过电路分析计算出该浪涌发生器的波形参数,并且采用实测波形参数来证实这种电路分析计算方法的正确性。


关键词:浪涌发生器;波形参数;波前时间 T1;半峰值时间 T2;时间常数τ;


1、 引言。

本文中的浪涌发生器是按照国家标准 GB8898《音视、视频及类似电子设备 安全要求》中 10.1 和 14.1 条款要求制做的专用试验仪器设备[1]。图 1 是该浪涌发生器的试验电路,其产生的浪涌波形参数是由该电路参数决定的。

浪涌发生器的试验电路图

                                                     图 1 浪涌发生器的试验电路图


注:1)C1=1nF,R1=1kΩ,R2=4MΩ,R3=100MΩ,R4=100kΩ,R5=15MΩ。

      2)R2 仅是对包含一个电容器的组件进行试验时使用,采用开关选择: “断开”或“接通”。

      3)开关 S 为线路的高压切换装置。


2、 波形参数定义

1) 波前时间 T1

按国标 GB3482-1983《电子设备雷击试验方法》中 1.1.1.1 条款定义[2]:指电压为峰值 30%和 90%(图 2 中的 A、B 点)的时间间隔乘以 1.67。即:T1=1.67T。

雷击浪涌波形示意图

                                          图 2 雷击浪涌波形示意图

2) 半峰值时间 T2

按国标 GB3482-1983《电子设备雷击试验方法》中 1.1.1.3 条款定义:指由视在原点到电压下降到峰值 50%时的时间间隔,见图 2 的 T2。


3、 计算浪涌波形的波前时间 T1

按图 1 试验电路产生的浪涌波形,当未接试验样品 X,即在开路状态下,图 1 电路可简化成图 3 电路[3]。浪涌波形的波前时间由无感电阻 R1 和电容 C1 决定,在对输出端进行充电过程中,计算浪涌波形的波前时间 T1。

简化试验电路图

                                                             图 3 简化试验电路图

见图 2,U0 电压为输出电压,则有:

U0=Uc(1-e-t/τ)t≥0

其中τ=R1C1,通过上述方程式计算,有:

当 t=0 时,U0=0;当 t=4τ时,U0≈Uc;

当 t=0.35τ时,U0≈0.3Uc,即峰值电压的 30%;当 t=2.3τ时,U0≈0.9Uc,即峰值电压的 90%;

按波前时间定义:

波前时间 T1=(t90-t30)×1.67

即: T1=(2.3τ-0.35τ)×1.67已知,R1=1kΩ,C1=1nF;则τ=1μs

则计算出:波前时间 T1=3.25μs。


4、 计算浪涌波形的半峰值时间 T2

浪涌波形的半峰值时间由无感电阻 R 和电容 C1 决定,在输出端进行放电过程中,计算浪涌波形的半峰值时间 T2。

见图 2,U0 电压为输出电压,则有:

U0=Uce-t/τt≥0

其中τ=RC1,通过上述方程式计算,有:

当 t=0 时,U0=0;当 t=4τ时,U0≈Uc;当 t=0.69τ时,U0=0.5Uc;


按半峰值时间定义:

半峰值时间 T2=0.69τ(波前时间μs 级,可忽略)

已知 C1=1nF,但 R 值在不同情况下试验测试,其值不同。


1)在 R2 接通状态,采用分压输出端(1:1000)测量

R 值是 R2 与(R3+R4)并联;由于 R2=4MΩ,而 R3+R4=100MΩ,那么:R = R2 ∥R3+R4)=3.84MΩ。

则有:半峰值时间 T2=0.69τ=2.64ms


2)在 R2 接通状态,采用高压探头测量

采用美国泰克 P6015A 型高压探头从输出端测量波形,该高压探头的负载(阻抗)是 100MΩ/3pF。

那么:R=R2∥(R3+R4)∥100MΩ=3.7MΩ

则有:半峰值时间 T2=0.69τ=2.55ms


3)   在 R2 断开状态,采用分压输出端(1:1000)测量那么:R=R3+R4≈100MΩ

则有:半峰值时间 T2=0.69τ=69ms 


4)   在 R2 断开状态,采用高压探头测量

采用美国泰克 P6015A 型高压探头从输出端测量波形,该高压探头的负载(阻抗)是 100MΩ/3pF。

那么:R=(R3+R4)∥100MΩ=50MΩ

则有:半峰值时间 T2=0.69τ=34.5ms


5、 实测波形参数数据与理论计算值比较

我们采用三台赛宝 1065S 型浪涌发生器(www.gzsairui.com)进行波形参数测试,见图 4。测出波形数据与电路分析计算值相比较的情况,见表 1。

数据表

从表 1 中数据来看,实测数据与理论计算值比较一致,这可以证实上述的电路分析计算方法符合实际波形参数值。


1065S 型浪涌发生器波形参数连接图

                                         图 4 测量 1065S 型浪涌发生器波形参数连接图


参考文献:

[1]国标 GB8898-2001《音视、视频及类似电子设备 安全要求》,国家质量监督检验检疫总局发布,2001。

[2]国标 GB3482-1983《电子设备雷击试验方法》,国家标准局发布,1983。

[3]《电路分析基础》,李翰荪编写,人民出版社出版,1981。