影響擊穿報警功能的因素及其驗證

1信號處理和控制電路對擊穿報警功能的影響

1.1基于電壓比較器的測試儀的擊穿響應時間

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

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

1.2基于單片機的測試儀的擊穿響應時間 

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

2擊穿響應時間的試驗驗證

對一臺TOS8870A的擊穿響應時間進行了測試，方法如下：擊穿報警電流預置值設(shè)為lmA；連接SB9040型耐電壓綜合校準儀，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lkΩ．電阻器 上的電壓波形；啟動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)出報警信號。

TOS8870A切斷高壓輸出前后的漏電流波形如圖1(a)所示，圖中的擊穿響應時間約為12ms；多次測試表明，雖然響應時間不全相等，但都不超過15ms。對一臺CS2672B也進行該項測試，漏電流的波形和圖1(a)基本一致，擊穿響應時間在20ms以 內(nèi)。對一臺Extech7440程控安規(guī)綜合測試儀也進行了測試，漏電流的波形如圖1(b)所示。多次測試 表明，Extech7440的擊穿響應時間在50—150ms間變化，并且每次擊穿報警后測試儀指示的漏電流值也不一致，在1.01—1.89mA間變化。

 3試驗結(jié)果的分析

上述試驗使用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置值時就作出響應，擊穿響應時間約為半個電壓周期，這說明基于電壓比較器的測試儀具有很高的擊穿報警響應速度。從圖1(b)的波形看，Extech7440的擊穿響應時間長達6個電壓周期。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延才能反映這種變化；由于漏電流發(fā)生躍升的時刻和ADC的數(shù)據(jù)更新周期不一定同步，就使得多次試驗中單片機發(fā)現(xiàn)漏電流超限的時刻不能全一致。圖2給出了這種關(guān)系的示意圖。假設(shè)測試儀ADC的數(shù)據(jù)更新周期是100ms，那么不同試驗中ADC可能按照“S_a1→S_a2"的時序采樣，也可能按照“S_b1→S_b2"的時序；S_a1和S_b1對應的漏電流都大于1mA，都會促使單片機作出漏電流超限的判斷，但不同的時序直接造成擊穿響應時間出現(xiàn)顯著變動，也使得測試儀發(fā)出擊穿報警時顯示的漏電流數(shù)值并不一致。