電子產品常用的浪涌測試波形有多不同浪涌波形的主要區(qū)別在于能量、持續(xù)時間和模擬的物理現象(如直擊雷、感應雷、開關操作,拋負載),用于在實驗室針對特定端口(電源/信號)和標準測試設備(如SPD)抵抗相應威脅的能力。常用浪涌測試波形列表如下,以下詳細解析說明。
上海雷卯實驗室可以提供:拋負載,10/1000μs,8/20μs,1.2/50μs,10/700μs, 5/320μs免費摸底測試。
波形 | 物理含義 | 核心應用場景 | 測試對象 |
8/20μs | 設備端感應雷電流 | 電源/信號端口防護、二級SPD測試 | SPD的 In/Imax |
1.2/50μs | 開路電壓應力 | 設備絕緣耐受測試、組合波電壓分量 | 設備耐壓能力 |
10/350μs | 直擊雷部分雷電流 | 建筑物入口一級防護 | SPD的 Iimp (沖擊電流) |
10/700μs | 千米通信線感應浪涌電壓 | 電話/以太網端口抗擾度測試 | 通信接口耐壓 |
5/320μs | 通信線浪涌電流 | 通信SPD泄流能力測試 | 通信SPD能量耐受 |
10/1000μs | 工業(yè)長持續(xù)時間能量應力 | SPD熱穩(wěn)定性驗證、電力系統后備保護 | 極端能量耐受能力 |
拋負載 | 汽車電子設備過壓耐受力 | 汽車發(fā)電機斷載,汽車ECU/傳感器電源防護 | 車載電子過壓保護能力 |
一. 8/20 μs 波形 (電流波形 - Current Wave)
8/20 μs波形:波前時間(從10%峰值上升到90%峰值)約為8 μs,半峰值時間(從波前沿峰值點下降到50%峰值)約為20 μs。波形圖如下:
模擬:感應雷擊、開關操作(如電容投切)在電源/信號線上感應的電流脈沖。
測試:側重SPD的標稱放電電流(In) 和 最大放電電流(Imax)(IEC 61643-11)。電源端口浪涌抗擾度測試(IEC 61000-4-5,組合波中的電流部分)。
特點:上升快,持續(xù)時間相對較短。能量中等。是應用最廣泛的浪涌電流測試波形。
典型應用:低壓配電系統SPD(Type 2)、電子設備電源入口防護。
二. 1.2/50μs 波形 (電壓波形 - Voltage Wave)
1.2/50μs本身是一個開路電壓波形,更常用的是組合波發(fā)生器(Combination Wave Generator - CWG)。CWG在開路時輸出1.2/50μs電壓波,在短路時輸出8/20μs電流波。當連接到被測設備時,實際的電壓和電流波形由發(fā)生器的內阻和設備的阻抗共同決定。
1.2/50μs波形:波前時間1.2μs(電壓從峰值的10%升至90%所需時間),半峰時間 :50μs(電壓從峰值衰減至50%所需時間)。
模擬:主要模擬感應雷和開關操作引起的過電壓威脅。
測試:設備絕緣耐壓性能(如安規(guī)測試);浪涌抗擾度測試(IEC 61000-4-5)的核心波形,考核設備端口抗過電壓能力;SPD的電壓保護水平(Up)。
特點:電壓波形上升相對較慢(1.2μs),持續(xù)時間中等(50μs)。組合波測試更貼近實際,因為設備端口既不是純開路也不是純短路。
典型應用:家電、工業(yè)設備、電源模塊的EMC測試。
三.10/350μs 波形 (電流波形 - Current Wave)
10/350us波形:是典型雷電擊穿大地的雷電流曲線,是雷電直接襲擊電力線和避雷針的雷電流曲線,這是一個長波頭、長持續(xù)時間的大電流波形,我們一般稱直擊雷波形:波前時間約為10 μs,半峰值時間約為350 μs。
模擬:模擬直擊雷通過外部防雷系統LPS(如避雷針、引下線、接地網)泄放的部分雷電流,能量極大。
測試:浪涌保護器(SPD)的沖擊電流(Iimp)測試,這是10/350us波形最核心的應用。Iimp參數用于評估SPD(通常是第一級防護)承受直擊雷部分雷電流單次沖擊的能力。是衡量SPD泄放巨大直擊雷能量的關鍵指標。這是評估SPD承受極高能量雷電流沖擊能力的嚴酷測試。雷電防護分區(qū)(LPZ)的入口點防護(一級防護):安裝在建筑物總配電柜或入戶處的SPD必須通過Iimp(10/350us)測試,以應對最嚴酷的直擊雷威脅。
特點:能量極大(相同峰值下能量約等于8/20μs波形的能量20倍),持續(xù)時間長(350μs)。代表了最嚴酷的雷擊威脅。
典型應用:建筑物總配電柜Type 1 SPD(如避雷針引下線附近)。
四. 10/1000μs 波形 (電流波形 - Current Wave)
10/1000μs波形:波前時間約為10μs,半峰值時間約為1000μs (1 ms)。
模擬:主要模擬電力系統中的操作過電壓,特別是持續(xù)時間較長的開關事件(如變壓器的勵磁涌流、長輸電線路的開關操作、故障清除等)產生的過電流。也用于模擬某些感應雷的長尾效應。
測試:SPD/設備在長時間浪涌下的熱穩(wěn)定性(是否過熱燒毀);電力設備(如變壓器、斷路器)的絕緣強度驗證。
特點:上升相對較慢(與8/20us比),但持續(xù)時間非常長(1000μs vs 20μs)。因此,總能量非常大。對器件和SPD的熱應力考驗更嚴峻。
典型應用:高壓設備測試、特定行業(yè)標準(如電信電源SPD)。
五. 10/700μs 波形 (電壓波形 - Voltage Wave / Combination Wave)
通常指開路電壓波形或組合波(開路電壓10/700μs,短路電流5/320μs -見6)。
10/700μs波形:波前時間約為10 μs,半峰值時間約為700 μs。
模擬: 主要模擬感應雷擊在長距離通信線路(如電話線、數據線)上產生的浪涌電壓。長距離線路的分布電感和電容導致浪涌上升和下降變緩。
測試:是通信線路端口浪涌抗擾度測試(IEC/EN 61000-4-5, GB/T 17626.5)的標準波形之一(另一個是1.2/50(8/20)組合波)。 通信線SPD(如RJ45、電話接口防護器)的性能考核。
特點:上升時間10μs與10/350us相同,但半峰值時間更長(700μs)。其總能量也很大,但通常電壓較高,電流相對較低(因為通信線路阻抗通常比電源線高)。
典型應用:網絡設備、基站、安防系統的信號線防護。
六. 5/320μs 波形 (電流波形 - Current Wave)
這是與10/700μs電壓波形配對的短路電流波形(在組合波發(fā)生器中,當輸出端短路時產生)。
5/320μs波形:波前時間約為5μs,半峰值時間約為320 μs。
模擬:與10/700μs電壓波對應,模擬通信線路短路時(或低阻抗負載時)可能流過的浪涌電流特性。
測試:在測試通信線路浪涌保護器時,會使用10/700μs(開路電壓) / 5/320μs(短路電流)組合波來評估其性能。核心是測試SPD在通信線路上泄放這種特定波形浪涌的能力。
特點:電流波形,上升時間5μs,半峰值時間320μs。能量特性介于8/20μs和10/350μs之間,但專門針對通信線場景。
七. 拋負載(Load Dump)
汽車電子專屬!發(fā)電機運行時,若電池連接突然斷開(如腐蝕松脫),發(fā)電機勵磁磁場崩潰產生高壓脈沖。
波形特點:(ISO 7637-2 / ISO 16750-2),參考下表,拋負載測試參數和5A,5B波形。
電壓峰值:+65V ~ +101V(12V系統)或+123V ~ +202V(24V系統)
上升時間:5ms ~ 10ms;波長時間:40ms ~ 400ms
內阻:0.5Ω ~ 4Ω(能量巨大,可達數百焦耳)。
測試:汽車電子設備(ECU、傳感器)的過壓耐受能力和保護電路有效性;考核拋負載保護器(TVS/壓敏電阻)的能量吸收能力。
與浪涌核心區(qū)別:
拋負載是毫秒級(ms),浪涌是微秒級(μs);拋負載能量遠超雷擊浪涌(10/350μs除外)。
應用場景:內燃機車輛的電源系統
總結與對比表
波形參數 | 主要類型 | 模擬威脅 | 主要測試應用側重點 | 能量特點 | 關鍵標準/應用場景 |
8/20μs | 電流波 | 感應雷、開關操作(電流) | SPD In, Imax (電流泄放能力) | 能量中等 | SPD測試(IEC 61643-11) |
1.2/50μs | 電壓波 | 感應雷、開關操作(電壓) | 設備絕緣/浪涌抗擾度(IEC 61000-4-5) | 電壓波形 | 設備端口抗擾度測試 |
組合波 | V & I | 感應雷、開關操作(綜合) | 設備浪涌抗擾度(IEC 61000-4-5), SPD Up (部分) | 由阻抗決定 | 設備端口抗擾度測試(常用) |
10/350μs | 電流波 | 直擊雷(部分電流) | SPD Iimp (一I級,極高能量承受力) | 能量極大 | 建筑物入口SPD (Type 1) |
10/1000μs | 電流波 | 長持續(xù)時間操作過電壓 | SPD/設備長波耐受、熱穩(wěn)定性 | 能量大(長持續(xù)期) | 電力系統、特定行業(yè)標準 |
10/700μs | 電壓波 | 通信線感應浪涌(電壓) | 通信端口設備抗擾度/SPD | 電壓波形(慢升,長持續(xù)) | 通信線端口測試(IEC 61000-4-5) |
5/320μs | 電流波 | 通信線感應浪涌(電流) | 通信線路SPD測試(配對10/700μs) | 能量中等偏高(通信線特性) | 通信線SPD測試 |
能量等級:拋負載>10/350μs > 10/1000μs ≈ 5/320μs > 8/20μs >組合波(1.2/50+8/20) ≈ 10/700μs (不同類型比較需謹慎,但10/350絕對是能量王者)。
選擇哪種波形進行測試,取決于設備所處的環(huán)境、可能遭受的威脅類型(是感應雷為主還是可能有直擊雷威脅?是電源端口還是通信端口?)以及需要滿足的具體產品標準要求。理解這些波形的區(qū)別對于正確選擇和使用浪涌保護器、設計設備防護方案以及解讀測試標準至關重要。
Leiditech雷卯電子致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應領導品牌,供應ESD,TVS,TSS,GDT,MOV,MOSFET,Zener,電感等產品。雷卯擁有一支經驗豐富的研發(fā)團隊,能夠根據客戶需求提供個性化定制服務,為客戶提供最優(yōu)質的解決方案。
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