影響擊穿報(bào)警功能的因素及其驗(yàn)證

1信號(hào)處理和控制電路對(duì)擊穿報(bào)警功能的影響

1.1基于電壓比較器的測(cè)試儀的擊穿響應(yīng)時(shí)間

安規(guī)測(cè)試中被測(cè)件發(fā)生擊穿的時(shí)間都很短，擊穿時(shí)漏電流會(huì)突然增大。被測(cè)件一旦被擊穿，其絕緣性能就已經(jīng)被破壞，而且是不可恢復(fù)。從被測(cè)件發(fā)生擊穿導(dǎo)致漏電流激增開始，到測(cè)試儀切斷高壓輸出，期間有一定的時(shí)間差，可稱為耐電壓測(cè)試儀的“擊穿響應(yīng)時(shí)間"，這個(gè)時(shí)間反映了測(cè)試儀擊穿報(bào)警功能的響應(yīng)速度，其長(zhǎng)短取決于測(cè)試儀采用了哪種擊穿報(bào)警原理。

對(duì)于采用電壓比較器實(shí)現(xiàn)漏電流超限判斷的測(cè)試儀，影響擊穿響應(yīng)時(shí)間的因素主要有：電壓比較電路的速度和高壓輸出控制電路的切斷時(shí)延。由于高壓輸出控制電路中包含有電磁繼電器，其斷開動(dòng)作的時(shí)延一般在數(shù)毫秒至十幾毫秒，因此這類測(cè)試儀的擊穿響應(yīng)時(shí)間主要由切斷時(shí)延決定。

1.2基于單片機(jī)的測(cè)試儀的擊穿響應(yīng)時(shí)間 

影響程控型測(cè)試儀擊穿響應(yīng)時(shí)間的因素主要有：前端信號(hào)處理電路的時(shí)延、超限判斷的時(shí)延，以及高壓輸出控制電路的切斷時(shí)延。程控型測(cè)試儀為了測(cè)量漏電流，需要將分流電阻器上采集到的交 流電壓信號(hào)先進(jìn)行全波整流，然后經(jīng)過低通濾波處理轉(zhuǎn)變成直流信號(hào)，最后由ADC進(jìn)行測(cè)量。這一系列信號(hào)處理過程會(huì)產(chǎn)生很長(zhǎng)的時(shí)延(約100～200ms)。超限判斷產(chǎn)生的時(shí)延，主要取決于ADC的數(shù)據(jù)更新率和單片機(jī)的運(yùn)行速度；ADC每個(gè)測(cè)量 通道的數(shù)據(jù)更新率一般在10次／s左右，單片機(jī)進(jìn)行超限數(shù)值比較所需要的時(shí)間可忽略不計(jì)。因此，程控型測(cè)試儀的擊穿響應(yīng)時(shí)間主要由前端信號(hào)處理電路和ADC的時(shí)延決定。

2擊穿響應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)一臺(tái)TOS8870A的擊穿響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試，方法如下：擊穿報(bào)警電流預(yù)置值設(shè)為lmA；連接SB9040型耐電壓綜合校準(zhǔn)儀，選擇1MΩ檔位；在低端串聯(lián)1kΩ電阻器，用數(shù)字示波器監(jiān)測(cè)lkΩ．電阻器 上的電壓波形；啟動(dòng)TOS8870A的電壓輸出，并調(diào)至950V；切換SB9040的電阻檔位至500kΩ；TOS8870A 切斷高壓輸出，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

TOS8870A切斷高壓輸出前后的漏電流波形如圖1(a)所示，圖中的擊穿響應(yīng)時(shí)間約為12ms；多次測(cè)試表明，雖然響應(yīng)時(shí)間不全相等，但都不超過15ms。對(duì)一臺(tái)CS2672B也進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試，漏電流的波形和圖1(a)基本一致，擊穿響應(yīng)時(shí)間在20ms以 內(nèi)。對(duì)一臺(tái)Extech7440程控安規(guī)綜合測(cè)試儀也進(jìn)行了測(cè)試，漏電流的波形如圖1(b)所示。多次測(cè)試 表明，Extech7440的擊穿響應(yīng)時(shí)間在50—150ms間變化，并且每次擊穿報(bào)警后測(cè)試儀指示的漏電流值也不一致，在1.01—1.89mA間變化。

 3試驗(yàn)結(jié)果的分析

上述試驗(yàn)使用50Hz交流電壓。從圖1(a)的波形看，TOS8870A的電壓比較電路能夠在漏電流首超過預(yù)置值時(shí)就作出響應(yīng)，擊穿響應(yīng)時(shí)間約為半個(gè)電壓周期，這說明基于電壓比較器的測(cè)試儀具有很高的擊穿報(bào)警響應(yīng)速度。從圖1(b)的波形看，Extech7440的擊穿響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6個(gè)電壓周期。雖然漏電流瞬間增大并保持在較大的數(shù)值，但Extech7440前端處理電路的輸出需要一定的時(shí)延才能反映這種變化；由于漏電流發(fā)生躍升的時(shí)刻和ADC的數(shù)據(jù)更新周期不一定同步，就使得多次試驗(yàn)中單片機(jī)發(fā)現(xiàn)漏電流超限的時(shí)刻不能全一致。圖2給出了這種關(guān)系的示意圖。假設(shè)測(cè)試儀ADC的數(shù)據(jù)更新周期是100ms，那么不同試驗(yàn)中ADC可能按照“S_a1→S_a2"的時(shí)序采樣，也可能按照“S_b1→S_b2"的時(shí)序；S_a1和S_b1對(duì)應(yīng)的漏電流都大于1mA，都會(huì)促使單片機(jī)作出漏電流超限的判斷，但不同的時(shí)序直接造成擊穿響應(yīng)時(shí)間出現(xiàn)顯著變動(dòng)，也使得測(cè)試儀發(fā)出擊穿報(bào)警時(shí)顯示的漏電流數(shù)值并不一致。