耐压测试 原理.doc

耐压测试 原理一概述 电子设备的安全性是决定其质量的各要素中最重要的部分。 安全参数包括了 以下的参数：交 / 直流高电压、直流高绝缘电阻（或绝缘电阻）、接地电阻、 泄漏电流、脉冲高压、脉冲大电流等。 自 IEC65 号公告电网电源供电的家用 和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求于 1952 年首次颁布并经五版， 七次修订以来，全球范围内已形成 IEC 安全标准和美国 UL 安全标准两大体系。 大多数制造商，特别是信息技术设备制造的制造商们，选择四种最主要的产 品安全检测作为生产流程最后的常规产品测试。它们包括耐压测试 （Withstanding Voltage Test ）、绝缘测试（Insulation Test ）、接地导通 测试 Ground Continuity Test ） （ 和泄漏电流测试 Leakage Current Test ） （ 。 设计这些测试是为了确保使用者在操作设备时不会因为误操作或仪器失效而发 生触电事故。二耐压测试 耐压测试 Withstanding Voltage Test ） （ 又称作高压测试 Hipot Test ） （ 或介电强度测试（ Dielectric Test ），可能是大家熟悉和在产品流程安全测 试中用的最多的。它实际上在每一个安全标准中都被引用，这一点表明了它的重 要性。 2.1 测试目 的耐压测试是一种无破坏性的测试， 它用来检测经常发生的瞬态高压下产品的 绝缘能力是否合格。 它在一定时间内施加高压到被测试设备以确保设备的绝缘性 能足够强。进行这项测试的另一个原因是它也可以检测出仪器的一些缺陷，例如 制造过程中出现的爬电距离不足和电气间隙不够等问题。下图是 IEC60601-1 中 对仪器的绝缘距离的规定和一个常见的间隙不足的例子。 2.2 仪器原理 最初的耐压测试仪仅仅是一个简单的变压器和调压器， 它把市电变为所需要 的测试电压，施加到被测试样品上。然而，由于市电的波动性，人们有时不得不 把输出电压调节到大于实际需要值的 20%的程度，以防止输入电压可能的波动。 同时，在很多安全标准中都特别要求所使用的耐压测试仪有 500VA 以上的容量， 这是为了保证在样品有较大的漏电流时，耐压测试仪仍然有足够大的输出电压。 然而随着技术的发展，这种要求已经过时了。新型的耐压测试仪都具有足够的源 电压调整率和负载调整率，只有一些老的安全标准仍然有这方面的要求。实际上 很多的新标准已经不再将 500VA 容量列入对耐压测试仪的要求。从使用人员的 角度来看，耐压测试仪 500VA 的容量反而是一种对操作员的威胁。 由于各种测试标准不同、 流水线大批量测试及人们对电器安全性能的认识不断提高，要求耐压测试装置的功能相应提高，调压器式的耐压测试仪器的功能有 限，采用全电子程控技术和功率电子技术的新型耐压测试仪正在普及。目前，这 类耐压测试仪器主要分为两种：一种采用单片机作为监控中心、数字波形合成技 术线性功率放大器作为测试源；另一种采用单片机作为监控中心、SPWM( 正弦 脉宽调制 )脉冲发生器 IGBT( 绝缘栅双极晶体管 ) 脉冲功率放大器作为测 试源。 这种耐压测试仪的结构较复杂， 抗干扰能力和可靠性取决于整机的设计和电 子元件的质量，输出波形失真小，输出频率可变(50Hz/60Hz),输出电压调整范围 宽、控制精度高，在功率范围内的输出电压稳定，不受负载变化的影响，测试源 输出功率一般可达到 500W ，超功率输出时仪器能自动保护，输出电压设置在无 电压输出的情况下进行，安全性好，对被试品有电弧、爬电、闪络等绝缘性能方 面的潜在隐患的检测容易实现，电压输出方式可通过软件满足多种标准要求，如 分段升压、定时升压、定速升压等，能进行击穿点分析，击穿保护速度快，漏电 流显示分辨率可达纳安级，非常适用于高标准的电器或元器件测试。工作时对电 网干扰小，仪器的校准通过按键或通信接口进行，便于和计算机联网完成测试统 计、分选工作，可对被试品连续进行测试。 耐压测试仪主要是由交（直）流高压电源，定时控制器，检测电路，指示电 路和报警电路组成，基本工作原理是：将被测仪器在耐压测试仪输出的试验高电 压下产生的漏电流与预置的判定电流比较，若检出的漏电流小于预设定值，则仪 器通过测试，当检出的漏电电流大于判定电流时，试验电压瞬时切断并发出声光 报警，从而确定被测件的耐压强度。 耐压测试仪的技术指标主要包括其输出交直流电压和预设定切断电流。 模拟 指示型的耐压测试仪通常采用引用误差的形式表征其电压最大允许误差，比如 3 级的电压表，表示电压表的指示值误差应小于其满量程值的 3% 。对于数字式的 耐压测试仪则采用不同的方式进行确定。三耐压测试方法 31 基本方法 测试的连线方法，一般情况下高电压将施加在被测绝缘体之间，例如加在电 源初级回路和被测仪器的金属外壳之间。如果其间的绝缘性足够好，加在上面的 电压差就只会产生很小的漏电流。 另一个情况是测试电源初级和次级回路之间的 绝缘性。在这种情况下，将所有的输出端都短接，并与耐压测试仪的低端线路连 接，然后将被测仪器电源初级端的 L 线和 N 线短接，并与耐压测试仪的高压输 出端连接。在测试时一定要记住，被测仪器并不接工作电源，处于不工作状态， 但必须将其电源开关打开。实践表明，在不打开电源开关的情况下，耐压测试非 常容易通过测试，但仪器本身可能是不合格的。 测试电压的确定应参考不同的安全标准。如果测试电压太低，绝缘材料就会 因为没有施加足够的电压而导致不合格的绝缘通过测试；如果电压过高，测试时 会对绝缘材料造成永久性的损害。 但是， 有一个通用的规则， 就是采用经验公式： 试验电压= 电源电压 2+1000V。例如：试验产品的电源电压为 120V ，则试验 电压 =120V 2+1000V=1240V 。 实践上这种方法也正是大多数安全标准化采用 的方法。用 1000V 作为基础公式一部份的原因就在于任何产品的绝缘性能每天 都在受到瞬态高压的冲击，实验室和研究表明，这一高压最高可以达到 1000V 。 通常耐压测试时间为一分钟。由于在生产线上要进行大量的产品耐电测试， 测试时间通常降低到只有几秒钟。有一个典型实用的原则，当测试时间降到只有 12 秒的情况下，测试电压必须增加 1020% ，以保证短时间测试时绝缘的可靠 性。 报警电流的设定应当根据不同的产品来确定。 最好的方法是预先对一批样品 做漏电流试验， 得到一个平均值， 然后确定一个略高于此平均数的值为设定电流。 由于被测试仪器不可避免存在着一定的泄漏电流， 因此应该保证所设定的报警电流足够大，以免被泄漏电流误触发，同时应足够小以避免放过不合格的样品。在 某些情况下， 还可以通过设定所谓的下限报警电流来判断样品是否与耐压测试仪 的输出端有接触。 32 交直流测试的选择 测试电压，大部分的安全标准允许在耐压测试中使用交流或直流电压。若使 用交流测