An EM-testin ylijännitegeneraattori on erikoislaitteisto, joka jäljittelee tuotteen kentällä todennäköisesti kohtaamia suurenergisiä transientteja, minkä ansiosta insinöörit voivat suorittaa yhdenmukaisia ​​ylijännitesuojatestejä. Nämä generaattorit on tarkoitettu mallintamaan kahta fyysisesti erilaista transienttitapahtumaa: nopeaa, lyhytikäistä ja suurjännitettä sisältävää suurjännitteistä yhdistelmäaaltoa sekä sekunnin mittaista suurvirtaista lyhytkestoista pulssia, joka edustaa suoria salamaniskuja tai voimajohtojen voimakkaita kytkentätransientteja. EM Test -ylijännitegeneraattori tuottaa standardoituja pulsseja, joilla on erittäin hyvin säädelty amplitudi, nousuaika ja vaimenemisominaisuudet, minkä ansiosta laboratorio voi kuormittaa komponentteja ja valmistaa sähkökomponentin tai -järjestelmän olosuhteissa, jotka muistuttavat läheisesti todellisia sähköisiä vaaroja, mutta säilyttävät silti jäljitettävyyden ja toistettavuuden.

Pulssinmuodostus- ja energian varastointiarkkitehtuuri

Syöksyjännitegeneraattorin ydinosa on pulssimuotoinen/purkausarkkitehtuuri, joka muuntaa varastoidun sähköstaattisen energian halutuksi transienttiaaltomuodoksi. Energia varastoidaan korkeajännitteisessä latausvaiheessa, joka lataa useita kondensaattoriparistoja tarkkaan jännitteeseen. Kun varastoitu varaus puretaan ohjaamalla ohjattua kytkentäelementtiä, historiallista kipinäohjattua ja puolijohdekorkeajännitekytkintä, varaus syötetään pulssinmuokkausverkkoon. Tämä verkko edusti huolellisesti suunniteltua kapasitanssien, induktanssien ja vastusten verkkoa, joka määrittää lähdön aikavasteen. Alan standardin määrittelemän aaltomuodon fotometrinen esitys on tyypillisesti avoimen piirin jännitteen aaltomuoto, joka annetaan usein muodossa 1.2/50 µs (nousuaika 1.2 µs huippuun ja 50 µs puoliarvoon laskuun) tai oikosulkuvirran aaltomuoto, joka annetaan usein muodossa 8/20 µs. Aikavakiot eivät ole mielivaltaisia, vaan ne asetettiin tarjoamaan kuvaus salaman aiheuttamien ja kytkentätransienttien fysiikasta ja muodostamaan perusta, jonka perusteella eri laitteiden käyttäytymistä yksittäisissä testilaboratorioissa ja tuotteissa voitaisiin vertailla.

Yhdistelmäaaltojen generointi- ja kytkentäverkot

Vaimennetun yhdistelmäaallon tuottamiseksi tarvitaan kaksi toisiinsa kytkettyä pulssia: korkeajännitteinen avoimen piirin vaihe, joka on välttämätön puolijohteiden eristyksen ja liitosten rasittamiseksi, ja korkeavirtakomponentti, joka simuloi salamaniskun purkausreittiä. Ylijännitelähteen sisäinen impedanssi ja ulkoinen kytkentäverkko ovat kaksi tekijää, jotka määräävät, miten varastoitu energia jakautuu testattavan laitteen jännitteen ja virran kesken. Kytkentäverkot (joko kytkentä-/irrotusverkot tai verkkokytkentälinjan kytkentämoduulit) tarjoavat halutun sovellusreitin ylijännitelähteelle ja eristävät generaattorin testausalueen muista johdotuksista. Myös ylijännitelähteen referenssipaluureitin muodostavat nämä verkot, mikä vaikuttaa merkittävästi testin toistettavuuteen. Oikein suunnitellut kytkentäverkot poistavat ei-toivotut heijastukset tai maasilmukan aiheuttamat artefaktat, jotka muuten aiheuttaisivat muutoksia EUT:n rasituksessa.

Mittaustarkkuus ja seuranta

Generaattorin toimintaan kuuluu tarkkuuden mittaus ja valvonta. Korkeampia dV/dt-arvoja ja huippuvirran jännitteenjakajia sekä virta-antureita käytetään EUT:lle virtaavan todellisen aaltomuodon mittaamiseen. Generaattori tarjoaa metrologisia kanavia, jotka sovittavat liipaisuajastimen, lähetetyn amplitudin, napaisuuden ja energian käytettävissä oleviin laitereaktioihin. Nykyisissä sähkömagneettisten häiriöiden testauslaitteissa on yleensä sisäänrakennettuja digitointioskilloskooppeja ja ohjelmia, jotka tallentavat aaltomuotoja, tarkistavat tavoitearvojen (kohde) 1.2/50 ja 8/20 mukaisuuden ja luovat testiraportteja, joita voidaan käyttää laadunvalvonnan todisteina. Tällaiset mittausjärjestelmät auttavat myös toistettavuustarkistuksissa ja epävarmuustutkimuksissa, ja siksi insinööreillä on mahdollisuus erottaa laitteen luontaisista heikkouksista ja testausjärjestelyjen ongelmista johtuvat laitteistoviat.

Testiasetusten huomioitavaa

Testijärjestelyn topologialla on merkittävä rooli simuloidun transienttien edustavuudessa. Virtaporttien tapauksessa ylijännite indusoituu tyypillisesti johtimien ja maan sekä johtimien välille; signaali- ja dataporttien tapauksessa tarvitaan erityisiä, erityisesti konfiguroituja verkkoja yhteismuotoisen ja differentiaalimuotoisen ylijännitteen indusoimiseksi. Maadoitusnauhakaaviot ja paluureitti Vertailumaadoitustaso, maadoitusnauhat ja kaapeleiden todellinen fyysinen reitti muodostavat osan paluureitistä ja voivat muuttaa radikaalisti EUT:n paikallisia sähkö- ja magneettikenttiä. Tästä seuraa, että sertifioidut laboratoriot kiinnittävät paljon huomiota sijoitteluun, kaapelien pituuteen ja maadoituksen jatkuvuuteen asennuksen yhteydessä. Purkausreittejä ja turvalukituksia käytetään jäännösvarauksen poistamiseen järjestelmässä pulssien välillä käyttäjien ja instrumentoinnin turvallisuuden takaamiseksi.

Kuva: EM-testisurjegeneraattori

Edistyneet ylijännitetestausominaisuudet

Ylijännitetestaus osoittaa myös realistisia aika- ja napaisuusvaihteluita pelkän fysiikan lisäksi. Standardit ovat negatiivisen ja positiivisen napaisuuden ylijännitesuojauksen sovelluksia koskevia määräyksiä, ja ne ovat määräyksiä toistumisnopeudesta, pulsseista ja pulssien välisten aikavälien lukumäärästä, jotta profiilissa voidaan heijastaa realistista valotusta. Kunkin näistä parametrien merkitys piilee puolijohdelaitteiden ja kaasupurkauselementtien taipumuksessa olla herkkiä polariteetille tai kumulatiiviselle energialle epäsymmetrisesti. Insinöörit testaavat heikkenemistä, kun laitteita on toistuvia ylijännitesuojauksia tuotannossa ja kehityksessä, jotta he tietävät paitsi hetkelliset vikaantumistavat myös iän aiheuttamat kulumisprosessit.
Vaihtoehtoinen, nykyaikaisia ​​ylijännitesuojaimia täydentävä tekijä on se, että niitä voidaan testata useilla eri energiatasoilla ja aaltomuodoilla. Vaikka standardoidut 1.2/50- ja 8/20-vaipat toimivat edelleen IEC-tyyppisten standardien mukaisten vaatimustenmukaisuustestien viitekohtana, edistyneemmät testausvaatimukset saattavat vaatia mukautettuja aaltomuotoja tai energisempiä pulsseja vikasietoisuuden tutkimiseksi tai epätyypillisten asennuskonfiguraatioiden mallintamiseksi. Generaattorin pulssinmuodostusverkko ja kytkentätekniikka voivat varmistaa sen helpon konfiguroinnin tällaisiin vaihteluihin. Nousuaikaa, amplitudia ja toistoa voidaan ohjata tarkasti, minkä ansiosta tutkijat voivat tutkia vikaantumiskynnyksen ja ylijännitesuojalaitteiden välistä suhdetta, validoida ylijännitesuojalaitteita ja luoda parempia ylijännitesuojia ja suodatinverkkoja.

Integrointi EMC:n kanssa

Joitakin ylijännitelähteitä käyttäviä järjestelmiä käytetään usein laboratorioissa yhdessä muiden EMC- ja ympäristötestausjärjestelmien kanssa järjestelmätason vuorovaikutusten tutkimiseksi. Esimerkiksi ylijännitetesteissä käytetään muutamaa lämpötila- tai tärinäsykliä paljastamaan monimutkaisia ​​vikaketjuja, jotka muuten voisivat jäädä huomaamatta yksittäisiä stressitekijöitä käytettäessä. Täydentävät tuotteet - Täydentävien laitteiden toimittajat, esim. kytkentäverkot, tiedonkeruujärjestelmät, virta-anturit jne. Laitevalmistajat ja testauslaitokset ovat hankkineet täydentäviä laitteita, yleensä erikoistuneiden toimittajien kautta. Yksi tällaisista toimittajista on LISUN, joka tarjoaa lukuisia fotometrisiä ja sähköisiä testauslisävarusteita, jotka yhdessä ylijännitelähteiden kanssa muodostavat täydellisen testisyklin; niiden mittauslaitteet ja kiinnikkeet voivat auttaa ylijännitesuojan asennuksessa, mittaamisessa ja testaamisessa. Luotettavat oheislaitteet ovat menetelmä, jota käytetään parantamaan kokoonpanon yhdenmukaisuutta ja nopeuttamaan tietä kohti sertifioitua tuotetta, kuten prototyyppiä.

Yhteenveto

Lopuksi EM-testin ylijännitegeneraattori mallintaa transienttiylijännitteitä suurella energiatasolla, muuntaa varastoidun sähköstaattisen energian huolellisesti muotoilluiksi impulssiaaltomuodoiksi ja toimittaa nämä impulssit suunniteltuihin kytkentäverkkoihin ja paluureitteihin ja tarjoaa tarkkoja mittauksia ja valvontaa halutun rasituksen saavuttamiseksi. Generaattorin suunnittelun vakavuus ja testausjärjestelyissä käytetty huomio määräävät, missä määrin laboratoriotilanne toistaa uhkan todellisen puolen. Tuotesuunnittelijoille ylijännitesuojatestien tiedot auttavat tekemään suojaavan topologian päätöksiä, valitsemaan ylijännitesuojaimia, parantamaan suodattimien suunnittelua ja asettelua, mikä kaikki johtaa kenttävikojen minimointiin ja pidempään käyttöikään.