| 加入桌面 | 无图版 |
中国建筑电气网_供配电|智能建筑|能效管理|电气人才平台|电气节能开关|建筑电气|智能开关|b2b网站|b2b行业|b2b企业  
 
当前位置: 首页 » 资讯 » 行业新闻 » 正文

基于新技术在免受瞬变和电涌对电气装置损害中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-12  来源:中国建筑电气网

基于新技术在免受瞬变和电涌对电气装置损害中的应用

Application of new technology to electrical device damage from transient and surge

吴 康 艾伦仪表电器有限公司

摘要:本文引入新技术系统着手对其在免受瞬变和电涌对电气装置损害中的应用作研讨,并对新技术理念的依据及其不同领域中应用作分析说明。

 

关键词:测试    瞬变和电涌    精确捕获   黑匣子

  

1电气设备安全免受损害的挑战

对于雷击电及浪涌过电压危害必须对财产(系统、设备、建筑物)和生命的保护。近年来,现代电子技术的不断发展,各种高、精、尖的电子电气设备不断推广和普及应用。为此更需要高速动态供电和测量的自动测试系统,如卫星电池仿真、电池及封装测试、无线通信产品中的高动态范围电流测量、大功率集成电路的测试、军用和汽车电子的电源瞬变仿真和表征等等。

由此伴随而来的是应首先解决好用新技术系统在对各类电子设备在测试中如何保护免受瞬变和电涌的损害或破坏, 这已成为研发或测试工程师梦幻以求的问题。这是因为瞬态过电压在很大的程度上危害及甚至摧毁电气和电子装置,见图1(a)所示。而瞬态过电压造成的损坏率近年来明显上升。对仪器设备来说需要长期可靠地正常工作,若一旦遭到损坏,除了要支付重新购买或者修理的费用外,有关设备部件中断运行期间造成的间接损失,甚至软件和数据的丢失也会产生额外的费用。而一般情况下毁坏事故留下的场景是导线损坏,见图1(b)所示。

由此新的挑战,从而导出将新技术及系统并应用于设备测试系统的意愿呼之而出,使其成为最具挑战的应对。值此本文就新技术及系统在对各类电子设备测试中免受瞬变和电涌损害的的有效应用等相关问题作分析说明。为叙述有一个清晣思路,从引入新技术及系统的依据述起, 然而再对电气设备测试系统中新技术及系统使其免受瞬变和电涌损害功能的典例作解析,与此同时对其在不同领域中应用作说明。

2 引入新技术系统作为电子或电气设备测试系统免受瞬变和电涌损害的技术依据

应该说,当今有多种新技术及系统方案可应用于免受瞬变和电涌对电气装置的危害和破坏。而本文仅对受新挑战所釆用应对方案中的新型电源系统应用作重点剖析。值此从应用的角度对其引入新型电源系统的技术特征作说明。之所以采用新型电源系统,是因为该电源系统是采用了多用途电源(VersaPower)体系结构,由此该电源具备了前所未有的高性能。其中包括:先进的技术指标,并具备更快的输出和测量速度;先进的测量功能,可精确捕获电压、电流及功率波形;集成了重点的功能,可缩短自动测试系统的开发时间,降低系统复杂性和维护成本。

更为优异的是新型电源系统具有内置有保护特性的仪器。这就避免了当测试价格昂贵的被测设备时,必须将供电保护措施整合到测试系统中的不安全性或麻烦。而使用内置有保护特性的仪器,可在被测件损坏前的一刹那力挽狂澜。原因如下:内置保护特性(例如远端感应接线损坏检测),可减少测试系统中需要的保护硬件数量,从而降低系统复杂性并缩短开发时间;通过将保护特性整合到仪器中,不仅减少测试系统需要的硬件数量,而且降低了系统的维护成本;保护测量的执行是由硬件完成,而不是测试系统中的软件,可以大幅加快错误状态的检测和处理速度,降低被测件受到严重损坏的可能性。因此新型电源系统具备先进、快速的全功能保护能力,并能在测试中仿真瞬变和表征浪涌电流。

而图2所示为新型电源系统在与智能型雷击浪涌发生器构建对电子设备的自动测试系统示意图。

     图2所示为新型电源系统在构建对电子设备自动测试系统中的供电示意图

    那末电子设备测试中有哪些最具挑战电源的问题?新型的电源系统又如何解决呐?为此就从以下几个方面典例作分析说明。

3电子设备测试系统中新型电源系统使其免受瞬变和电涌损害的功能解析

3.1电源瞬变与浪涌电流在测试中对电源的巅峰挑战 

其一是电源瞬变。在供电条件恶劣的实际环境中,被测件可能会遇到电源瞬变,例如浪涌和断电。为确保设计在实际环境中正常工作,需要在测试中免受这些瞬变之危害; 其二是浪涌电流:当首次给被测件供电时,如果被测件上存在容抗或感抗,可能会产生较大的浪涌电流。您需要捕获这种浪涌电流;其三是在恶劣的供电条件下使用的被测件,例如汽车电子设备和航空航天电子设备,可能经常遇到电源所产生的瞬变特性,例如电压骤降或电涌。为确保被测件能够经受得住这些实际瞬变,必须在测试过程中防止最坏情况下的功率瞬变。

     *应用新型电源系统的保护功能  

新型电源系统电源具备先进、快速的全功能保护能力。这些保护能力包括:快速CC/CV模式转换, 同时,用户可设置的电压和电流的优先模式,避免电压或电流过冲;智能触发、过电压、欠电压、过电流和欠电流保护、对错误情况的快速反应、输出断路继电器、用户可配置的监控计时器、远端感应线路损坏检测。

则新型电源系统应用为在测试中电压或电流瞬变提供了二种不同功能:其一是步进,通过触发,逐步升高或降低输出电压或电流的一次性事件。其步进可包含多达512个步进, 而每个步进都具有与自身相关的唯一驻留时间,用于指定在该步进上保持的时间,之后转到下一步,单位为秒。也可以通过触发进行步进,即每当接收到一次触发事件,即步进一次。其二是任意波形,其新型电源系统中大功率任意波形发生器可以生成复杂的用户自定义电压或电流波形,波形中包含的数据点高达65,535个。

为了展示新型电源系统任意波形生成能力,我们使用电源“中断”脉冲并输入给电阻性负载。这个中断脉冲从20V变成2V并保持10ms,然后变回20V。我们捕获到这个中断脉冲结果,见图3(a)所示,测得其下降时间<200 us,见图3(b)所示。

图3(a)所示的生成的电压中断脉冲

图 3(b)所示为中断脉冲下降时间测量结果+200us

3.2使用新型电源系统中黑匣子记录器跟踪供电事件

*使用黑匣子记录器跟踪供电事件是独特的保护功能   如果正在对价格昂贵的原型机进行测试,与电源和供电相关的问题对被测件造成了损坏或毁坏,那么您需要找出问题的根源,以确保被测件不会再受损。内置在新型电源系统中的黑匣子记录器(BBR)选件,可记录电源设置、工作状态和供电事件。该黑匣子记录器非常像飞机上的数据记录器,始终进行事件记录。当电源启动后,黑匣子记录器就一直运行,在非易失性存储器中记录测量过程中电源和供电事件,无论电源的工作任务或使用方式是什么。工程师可以通过记录事件的回放(见图4新型电源系统助手软件中显示的黑匣子记录器数据),在寻找可能的问题根源。

    图4所示为新型电源系统助手软件中显示的黑匣子记录器数据示意图

概括上述, 那就是跟踪记录供电事件,分析故障的根本原因,在对故障的原因进行测试和分析时,能跟踪记录全部的电源事件,以了解被测设备为什么或是否在测试过程中受到了损环。实际上是应用内置黑匣子记录器,在非易失性存储器中记录电压、电流、功率、触发事件、模式变化等诸多功能。

*那末新型的电源系统中的黑匣子记录器有什么应用特征呐?

该黑匣子记录器(BBR)与飞机上的数据记录器非常相似,可在后台连续运行,无论电源正在做什么工作。当电源打开后,BBR便一直在非易失性存储器中记录电源在测量过程中的相关事件。BBR的记录周期可设置为24小时或10天。在24小时模式中,BBR以每秒100次的速率进行测量,而在10天模式中,测量速率为每秒10次。可通过免费的电源助手软件访问BBR数据。BBR是一种可由用户负责安装的硬件选件,适用于所有新型的电源系统。可以日后单独购买BBR并将其安装到现有的新型的电源系统中。黑匣子记录器硬件电路板可插入到新型的电源系统底部,见图5所示。

  图5所示为黑匣子记录器硬件电路板可插入到新型的电源系统底部示意

 3.3新型的电源系统智能触发, 可提高吞吐率、保护被测件、降低测试系统复杂程度

    新型的电源系统的智能触发系统提供了在电源中前所未有的强大触发能力。它能够加快测试吞吐率,更好地保护被测件,降低测试系统的复杂程度。智能触发系统包括系统电源中通常具备的所有基本触发功能,还提供了额外的功能,例如:电平触发:可以根据5个不同的电源系统测量参数执行触发:电压、电流、功率、AH,WH;逻辑触发,能够使用不同的触发条件(例如数字输入引脚、电平触发、状态位等)创建逻辑“and'’、“or和“not'’触发表达式;当电压或电流电平发生变化或瞬变后,新型的电源系统可发出具有精确时延的触发信号。这些触发信号可用于通知测试系统中的其它仪器,在电压或电流发生变化后执行某些操作。

3.4通过先进测量技术可精确表征被测件的功耗波形(见图6所示)

图6为新型的电源系统帮助精确表征被测件的功耗波形的示意图

新型的电源系统能够同时进行电压和电流测量,并可提供高精度和高分辨率。使用两种主要模式进行测量:平均值模式或数字化仪模式。在平均值模式中,新型的电源系统提供了数字万用表品质的高精度电压和电流测量。数字化仪能力能够以远超示波器的分辨率和精度捕获动态电流或电压波形。

具体为:捕获浪涌电流,即新型的电源系统提供了采样率高达200kSa/s的18bit电流数字化仪、电平触发功能、以及高于电源最大输出电流2.25倍的电流量程;精确捕获动态电流波形,新型的电源系统具有两个电流量程,能够对微安级至安培级电流进行测量。新型的电源系统采用了无缝的量程切换技术,可在不中断输出功率或测量数据的条件下从一个量程无缝地切换到另一个量程;精确测量储能量和效率,除了高精度电压和电流测量新型的电源系统还内置有功率、峰值功率、AH和WH计算能力这些测量可简化您的电源效率和存储能量的计算。

而新型的电源系统的其它测量功能,可调节测量时间间隔,适用于平均值和数字化仪的测量;预触发,后触发和电平触发,适用于精确指定在何时何地进行测量。

3.5新型电源系统确保给被测件正确上电和下电

如果要测试的被测件具有多路电源输入,例如卫星上的有效载荷,往往需要按照精确和可重复的正确时间顺序打开或关闭每路供电,以防止产生过大的浪涌电流或系统锁闭情况。除了按顺序打开或关闭每路输出外,您可能还需要单独控制每路供电打开时的上电变化斜率,或是断开时的下电变化斜率。这些要求极大增加了ATE系统硬件和软件的复杂性。

新型的电源系统主机可提供内置的排序能力,其就像小巧、灵活、快速模块化系统电源一样,可帮助您从容应对这一测试挑战。此外,新型的电源系统电源可控制电源打开或关闭时的电压或电流变化速率。这些内置能力为在测试过程中对被测件进行正确上电或下电提供了清晰、便捷的方法。

4后话-应用的拓展

综上所述,可以看出电子设备在最具挑战测试状态时该基于多用途电源体系结构的新型电源系统的强大保护能力并使您的被测件免受损坏。而最具挑战测试状态均是指在测试中对电源的巅峰挑战

通过并联多个新型的电源系统,可提供更高的测试功率 将多个电源并联到一起,是增加测试系统功率及灵活性的好办法,但问题是,在通常情况下,无法让所有电源都以指定的恒定电压(CV)或恒定电流(CC)模式工作。例如,当尝试让两个并联电源以CV模式工作时,一个通常会供应大部分电流,以CC模式工作:另一个将只供应小部分电流,并以CV模式工作。这种情况会明显降低某些电源性能技术指标,例如瞬态响应等。使用新型的电源系统无需担心上述情况,因为其内置并联能力可确保每个电源平等地分担负载电流,因此都可以保持在指定模式,无论是CV还是CC。值得注意的是,无论APS电源是处于电源输出电流模式,还是作为负载的吸收电流模式,都可以进行并联。

为了充分利用新型的电源系统的并联能力,只需要在并联配置的电源背面使用简单的三线连接器。借助这一能力,您可以并联最多5个电源,提供最大10kW的功率。尤如1kW 和 2 kW 输出,可以通过并联将输出功率扩展至10 kW。其系列化适用于需要高性能的电子设备自动测试系统的应用。

如今新型的电源系统已逐步闻世也不为少数,如典型的N6900系列直流电源、N7900系列动态直流电源等,它们在实际应用均有较髙的性价比。

 

 
 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐资讯
点击排行
 
更多
网站首页 | 电子期刊 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权信息 | 网站地图 | | RSS订阅

北京网络警察报警平台

公共信息安全网络监察

经营性网站备案信息网

不良信息违法举报中心

购物车(0)    站内信(0)     新对话(0)