陈品富1 陈水明2 刘荣2
Chen Pinfu1 Chen Shuiming2 Liu Rong2
（1 杭州雷盾电子设备有限公司 杭州市 311201）
（2 清华大学电机工程与应用电子技术系 北京市 100084）
摘要：本文阐述了采用1.2/50—8/20ms混合波形作为雷电浪涌冲击波形的意义，介绍了国家和国际标准中对雷电浪涌混合波形的定义和要求，并对所研制的雷电浪涌混合波形测试仪的原理进行了简要说明，最后给出了雷电浪涌测试仪的输出波形和产品性能。
关键词：混合波形；雷电浪涌测试仪
简介:
随着科学技术的不断发展，由大规模和超大规模电集成电路构成的设备越来越广泛应用于社会生活的各个角落，影响着人们的生活。但是，现代计算机、通讯、控制设备极易受到电源线和数据线上脉冲干扰，造成设备损坏及业务中断，带来巨大的损失。在设备的入口装设过电压防护装置是抵御干扰的一种行之有效的方法。因此，对过电压防护装置进行冲击试验，从而得到在自然条件中的雷电过电压或操作过电压侵入波作用下的保护特性，就是必不可少的了。
传统的对过电压防护装置的冲击试验是不完善的：一般仅测试防护装置通过8/20ms的冲击电流的情况。而将1.2/50ms的冲击电压用于测试电介质的基本冲击水平（basic impulse level），认为试品在绝缘击穿前基本相当于开路情况。但是，某些情况下试品阻抗特性可能未知；而试品内部冲击保护元件动作，产生箝位或短路作用，或者绝缘闪络、元件击穿都会引起试品阻抗特性在冲击作用下发生变化。更重要的是，对于雷击引起的浪涌，开路电压和短路电流仅是同一现象的两个不同方面。当试品在真实电磁冲击环境中，阻抗发生变化，由高阻抗变为低阻抗时，原来的冲击电压立即转化成冲击电流，这个电流实际上影响了流过试品的冲击波的幅值和特性。
因此，在IEC61643-1(1998)、IEEE C62.41-1991等国际标准和国标GB/T17626.5-1999中规定使用1.2/50—8/20ms混合波形作为对设备进行测试的一种雷电脉冲测试波形。
本文阐述了标准中对雷电浪涌混合波形的定义和要求，并简要介绍了所研制的雷电浪涌混合波形测试仪的原理，最后给出了雷电浪涌测试仪的输出波形和产品性能。
雷电浪涌混合波形的定义
在上述的国际、国家标准中，定义混合波形发生器产生的波形应符合：在开路时产生1.2/50ms的电压波形，在短路时产生8/20ms的电流波形，带负载后的实际波形由发生器的性质和负载的性质共同决定。规定有效信源阻抗，即开路电压和短路电流的峰值比为2。
各参数的误差范围，不同的标准在有些方面略有差异，在我国标准GB/T17626.5-1999《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》（等同于IEC61000-4-5:1995 Electromagnetic compatibility-Testing and measurement techniques-Surge immunity test）中如下：
开路电压波形：波头时间：1.2ms±30%
持续时间：50ms±20%
短路电流波形：波头时间：8ms±20%
持续时间：20ms±20%
测试时对规定的开路电压峰值或短路电流峰值允许有±10%的偏差。
雷电浪涌混合波形测试仪的原理简述
雷电浪涌混合波形发生器由充电回路、放电回路和其它控制和测量回路组成，充电回路对主电容进行充电，当主电容上充有直流电压时，触发控制开关使其闭合，主电容将通过电阻向电感充电，同时向另一电阻放电，这样的充放电过渡过程可以在输出端口上产生冲击电压和电流波形，调节各参数，就可以得到符合标准的波形。
雷电浪涌混合波形测试仪的输出波形
图1所示为清华大学高电压实验室研制的雷电浪涌混合波形测试仪的开路电压和短路电流波形。其中采用带100：1高压探头的泰克 (Tektronic)公司TDS210数字记忆示波器测量开路电压，波前时间为1.07ms，半峰值时间为51.1ms，电压峰值为2.02kV。
采用灵敏度为1.31kA/V的罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)和泰克 (Tektronic)公司TDS210数字记忆示波器测量短路电流，波前时间为7.96μs，半峰值时间为22.89μs，电流峰值为0.912kA，反向过冲为10.3%。
（复制不上来，详见http://www.cma-info.org/communion_analecta/jlwx_b/chenpf.htm）
(a) 开路电压 (b) 短路电流
图1 测试仪输出的实际波形
雷电浪涌混合波形测试仪的主要技术指标
根据实验室研制的样机，杭州雷盾科技设备有限公司已完成工艺设计，并成功试制了LST-6K/3K雷电浪涌混合波形测试仪，主要技术指标如表1。
LST-6K/3K雷电浪涌混合波形测试仪，主要技术指标
开路电压波形 1.2/50ms
短路电流波形 8/20ms
开路电压峰值 2.0-6.0kV
短路电流峰值 1.0-3.0kA
有效信源阻抗 2.0Ω
输出端子 (1)3:1分压器，最大输出2000V；(2)200:1分压器，最大输出30V
显示 充电电压、峰值电压面板显示
操作 手动
电源 AC 220V±10%，50Hz，60W
工作环境 环境温度0～40℃；相对湿度＜80%
尺寸 423*215*485（mm3）（宽*高*深）
重量 24kg
结论
本文阐述了雷电浪涌混合波形的定义和要求，并简要介绍了所研制的雷电浪涌混合波形测试仪的原理，结果表明，雷电浪涌测试仪的输出波形能满足国际和国家的有关标准要求。
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