电子设备的普及使其面临越来越复杂的电磁环境,雷击和电网操作引起的浪涌(冲击)过电压,是设备故障的重要诱因之一。为确保设备在浪涌条件下的稳定运行与互操作性,国际电工委员会(IEC)制定了 IEC 61000-4-5《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》(对应中国标准 GB/T 17626.5),用于规范浪涌抗扰度试验的波形、等级和试验方法。
执行该项试验的核心设备是浪涌发生器(浪涌测试仪),而示波器是配套的测量仪器,用于捕获和记录试验过程中的电压、电流波形。二者分工不同:浪涌发生器负责产生高压浪涌脉冲,示波器负责观测波形,示波器本身不产生高压激励。理解这一点,是正确开展浪涌试验的前提。
浪涌试验模拟两类典型瞬态过电压来源:
- 雷击的间接效应:雷电击中外部线路或邻近物体时,在电源线、信号线上感应出的浪涌过电压;
- 开关操作过电压:电网或设备内部开关切换、故障跳闸引起的瞬态冲击。
为覆盖上述场景,浪涌发生器输出标准的组合波(Combination Wave):
- 发生器等效输出阻抗约 2Ω。
试验时,浪涌发生器通过耦合 / 去耦网络(CDN)将浪涌施加到受试设备(EUT)的电源端口或信号端口,同时保证浪涌不反向干扰供电电网。在此过程中,示波器通过高压差分探头测量 EUT 端口的浪涌电压波形与残余电流波形,为评估设备抗扰能力提供原始数据。设备是否通过试验,最终由测试人员依据标准规定的性能判据 A/B/C 判定,示波器仅提供可追溯的波形证据。
完整的浪涌试验流程如下:
第一步:确定试验等级与试验配置根据设备安装环境选择试验等级(1 级 0.5kV、2 级 1kV、3 级 2kV、4 级 4kV),确定耦合方式:线 - 线耦合(差模) 或 线 - 地耦合(共模)。检查 EUT 处于正常工作状态。
第二步:连接试验系统将浪涌发生器输出端经 CDN 与 EUT 正确连接,确保接地可靠。示波器经高压差分探头接至被测点(如 EUT 电源输入端口),注意探头耐压等级须覆盖试验电压,避免损坏仪器。
第三步:设置发生器参数设置浪涌电压峰值、极性(正 / 负)、对交流电源的注入相位(过零与峰值附近)、脉冲重复率(通常每分钟 1 次)。禁止在 EUT 带电状态下带电插拔连接线。
第四步:设置示波器参数
第五步:施加浪涌并记录按标准要求,对每个试验点、每种极性(正、负)各施加至少 5 次浪涌,间隔不低于 1 分钟。施加期间通过示波器记录 EUT 端口的电压 / 电流波形,同时观察 EUT 运行状态。
第六步:评估与报告依据性能判据判定试验结果:A 级(功能正常无退化)、B 级(功能暂时降低但可自恢复)、C 级(功能降低需人工复位或干预)。结合示波器记录的波形分析失效机理,如不过关需定位并整改(如增加压敏电阻、TVS、滤波等保护器件),最后输出试验报告。