击穿电压试验影响击穿报警功能的因素及其验证

影响击穿报警功能的因素及其验证

1信号处理和控制电路对击穿报警功能的影响

1.1基于电压比较器的测试仪的击穿响应时间

安规测试中被测件发生击穿的时间都很短，击穿时漏电流会突然增大。被测件一旦被击穿，其绝缘性能就已经被破坏，而且是不可恢复。从被测件发生击穿导致漏电流激增开始，到测试仪切断高压输出，期间有一定的时间差，可称为耐电压测试仪的“击穿响应时间"，这个时间反映了测试仪击穿报警功能的响应速度，其长短取决于测试仪采用了哪种击穿报警原理。

对于采用电压比较器实现漏电流超限判断的测试仪，影响击穿响应时间的因素主要有：电压比较电路的速度和高压输出控制电路的切断时延。由于高压输出控制电路中包含有电磁继电器，其断开动作的时延一般在数毫秒至十几毫秒，因此这类测试仪的击穿响应时间主要由切断时延决定。

1.2基于单片机的测试仪的击穿响应时间 

影响程控型测试仪击穿响应时间的因素主要有：前端信号处理电路的时延、超限判断的时延，以及高压输出控制电路的切断时延。程控型测试仪为了测量漏电流，需要将分流电阻器上采集到的交 流电压信号先进行全波整流，然后经过低通滤波处理转变成直流信号，最后由ADC进行测量。这一系列信号处理过程会产生很长的时延(约100～200ms)。超限判断产生的时延，主要取决于ADC的数据更新率和单片机的运行速度；ADC每个测量 通道的数据更新率一般在10次／s左右，单片机进行超限数值比较所需要的时间可忽略不计。因此，程控型测试仪的击穿响应时间主要由前端信号处理电路和ADC的时延决定。

2击穿响应时间的试验验证

对一台TOS8870A的击穿响应时间进行了测试，方法如下：击穿报警电流预置值设为lmA；连接SB9040型耐电压综合校准仪，选择1MΩ档位；在低端串联1kΩ电阻器，用数字示波器监测lkΩ．电阻器 上的电压波形；启动TOS8870A的电压输出，并调至950V；切换SB9040的电阻档位至500kΩ；TOS8870A 切断高压输出，并发出报警信号。

TOS8870A切断高压输出前后的漏电流波形如图1(a)所示，图中的击穿响应时间约为12ms；多次测试表明，虽然响应时间不全相等，但都不超过15ms。对一台CS2672B也进行该项测试，漏电流的波形和图1(a)基本一致，击穿响应时间在20ms以 内。对一台Extech7440程控安规综合测试仪也进行了测试，漏电流的波形如图1(b)所示。多次测试 表明，Extech7440的击穿响应时间在50—150ms间变化，并且每次击穿报警后测试仪指示的漏电流值也不一致，在1.01—1.89mA间变化。

 3试验结果的分析

上述试验使用50Hz交流电压。从图1(a)的波形看，TOS8870A的电压比较电路能够在漏电流首超过预置值时就作出响应，击穿响应时间约为半个电压周期，这说明基于电压比较器的测试仪具有很高的击穿报警响应速度。从图1(b)的波形看，Extech7440的击穿响应时间长达6个电压周期。虽然漏电流瞬间增大并保持在较大的数值，但Extech7440前端处理电路的输出需要一定的时延才能反映这种变化；由于漏电流发生跃升的时刻和ADC的数据更新周期不一定同步，就使得多次试验中单片机发现漏电流超限的时刻不能全一致。图2给出了这种关系的示意图。假设测试仪ADC的数据更新周期是100ms，那么不同试验中ADC可能按照“S_a1→S_a2"的时序采样，也可能按照“S_b1→S_b2"的时序；S_a1和S_b1对应的漏电流都大于1mA，都会促使单片机作出漏电流超限的判断，但不同的时序直接造成击穿响应时间出现显著变动，也使得测试仪发出击穿报警时显示的漏电流数值并不一致。