浪涌测试技术及应用

时间： 2024-09-27 来源：顺络电子公众号

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一、浪涌试验概念

浪涌试验，又称为瞬态过电压测试或雷电冲击测试，是模拟设备在正常工作过程中可能遭受的雷电或其他瞬态过电压冲击，以评估设备对此类冲击的耐受能力。其目的在于确保设备在遭遇恶劣电磁环境时仍能保持正常运行，保障系统安全稳定。浪涌试验的重要性不言而喻，尤其在电子、通信、电力系统等领域，其测试结果直接关系到设备的安全性和可靠性。

二、浪涌现象及产生原因

电路在遭受雷击、接通、断开感性负载或大型负载时产生的超出正常工作的过电压或过电流，这是一种发生在微秒或纳秒时间内的剧烈脉冲。其中电压（或电流）通常超过正常值的2倍以上。浪涌可能会击穿半导体元器件、破坏元器件金属化表层、破坏印刷电路板印刷线路或接触点等多个小电涌累积效应造成半导体器件性能的衰退、设备发故障和寿命的缩短。

三、浪涌试验参考标准

测试参考标准：

（1）：GB/T 22840-2008标准1.2/50μs开路电压波：模拟电力系统开关瞬态以及雷电瞬态等场景，此波形主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。

图1 1.2/50μs波形图

图片来源于业内测试标准

波前时间T1=1.67×T=1.2(1+20％)μs
半峰值时间T2=50（1+20%）μs

（2）GB/T 22840-2008标准8/20μs短路电流波：模拟感应雷产生的场景。设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，此波形主要用于通信设备的：电源口、信号口、天线口端测试。

图2 8/20μs波形图

图片来源于业内测试标准

波前时间T1=1.25×T=8(1+20％)μs

半峰值时间T2=20（1+20%）μs

（3）GB/T 22840-2008标准1.2/50μs与8/20μs组合波：浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是1.2/50μs 的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20μs的短路电流波。此波形主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。

图片来源于业内测试标准

（4）IEC61000-4-5标准10/700μs电压波：模拟雷电击中避雷针，大树及附近建筑物等物体时，会在周围空间产生强烈磁场变化，这个磁场可能会在附近通讯线路等导体上感应出电压和电流。形成感应雷过电压或过电流开路电压波前时间10μs，开路电压半峰值时间700μs。此波形主要测试范围：建筑物外走线的信号线测试。

（5）IEC61000-4-5标准10-1000μs冲击能量波形：模拟直击雷或感应雷作用于系统所产生的瞬变能量。短路电流波前时间5μs；短路电流半峰值时间320μs。此波形主要测试范围：电源线，信号线等。

图片来源于业内测试标准

四、浪涌测试方法

1.使用浪涌发生器设置所需测试模式（浪涌波形），电压，能量，冲击次数等参数。

2.打开示波器，接上差分探头（用于监控样品两端的输出波形电压，电流，残压等）。

3.将测试样品安装在固定夹具上。

4.点击浪涌发生器开始按键，释放瞬间电流和电压，示波器采集试验后波形并作记录。

图3 实测1.5/50μS综合波

图片来源于顺络内部

五、产品及应用电路、浪涌测试要求

浪涌试验在电子系统、通信系统、电力系统等领域具有广泛应用。以通信系统为例，由于通信设备通常安装在室外环境中，容易受到雷电等恶劣天气的影响。通过进行浪涌试验，可以评估通信设备对雷电冲击的耐受能力，并据此优化设备设计和防护措施。此外在电力系统中，浪涌试验也被用于评估电力设备的绝缘性能和防雷电性能等方面。另外，电路中的高速开关动作、负载的开启和闭合、‌系统负荷变化、电容的充放电等，‌都可能导致瞬态脉冲电流的产生，对相关元器件也提出了脉冲耐受能力要求。‌‌

表1 相关产品应见浪涌测试要求

图表来源于顺络内部

六、发展趋势预测

随着电子技术的不断发展和应用领域的拓展，浪涌试验技术也在不断进步和完善。未来浪涌试验技术将朝着更高精度、更智能化、更自动化的方向发展。同时随着新能源、智能电网等领域的快速发展，浪涌试验技术也将面临更多的挑战和机遇。

七、结束语

浪涌测试技术是确保电子设备在极端电磁干扰下稳定运行的重要手段之一。通过选择合适的测试方法和设备，可以准确评估设备在受到突发电压变化时的耐受能力，为设备的研发、生产、质量控制等环节提供有力支持。随着电子技术的不断发展，其也将不断完善和优化，为电子设备的稳定性和可靠性提供更加坚实的保障。

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