用于能量计量测试的浪涌发生器设计方案

关于占空比

制造商大概已经对抗除颤脉冲型浪涌测试仪中所用的排阻预先进行了设计和测试，并且其确定的占空比能够让其电阻值在连续测试的情况下仍维持在IEC 60601-1所规定的公差范围内。所以用户应确保所有测试操作都要考虑到占空比，从而确保电阻的阻值在整个测试期间都维持在公差范围内。

然而，这一占空比对能量计算测试而言是例外，建议制造商不要在连接DUT的情况下进行这项测试，要等到测试仪中的排阻完全恢复之后再进行测试。接下来举例说明这点。

例1

因为IEC 60601-1规定，在进行能量计量测试时，先进行参考测试（连接DUT）。若任何排阻发热，则意味供被 测设备吸收的能量减少。

因此，一个原本能通过测试的被测设备最后可能会被错误地判定为不能通过测试。例如，假定排阻的阻值在额定偏差范围内，且在两次测试之间的阻值变动为0％―只有理想电阻器可以做到这点，或者允许电阻器完全冷却之后再进行下一轮测试（按IEC 60601-1所希望的）：

测试1（参考测试，用于查看有多少能量）：

? 排阻吸收的能量：360 J

? DUT消耗的能量：不适用（N/A）

? 理论上允许DUT吸收的能量：36 J

测试2（测试时将DUT连上）：

? 从测试1我们知道，测试仪产生360 J的能量

? 电阻值在两次测试之间发生的变化：0Ω

? 测试仪输出功率的变化：0J

? 理论上允许DUT消耗的能量（假定与测试1相同）：36 J

? 理论上允许排阻消耗的最大能量：360J - 36 = 324J

? 测试仪实际输出的能量：360J

? 允许DUT消耗的实际能量（实际的角度）：36 J

? 允许DUT消耗的实际能量：360J - 36 = 324J

依据这些数据，允许DUT消耗的10％能量很好计算。如果排阻吸收的能量小于324J，则DUT不能通过测试，因为它吸收的能量超过了传送功率的10％，因此，不符合IEC 60601-1的要求。

例2

在本例中，排阻在测试之间发热了，因此其电阻值在第二次测试时减小了5％。第一次测试的测试结果和例1中的测试结果相同。

　

   

　

测试1（参考测试，看看有多少能量可供吸收）：

? 排阻消耗的能量为：360 J

? 被测设备消耗的能量为：N/A

? 理论上允许DUT消耗的能量为：36 J

但在进行第二次测试时，发热排阻的阻值下降了5％（仍在IEC 60601-1规定的偏差范围内）。问题是，仍用试验1的数据来计算测试结果，设计人员仍假设排阻消耗360 J能量，让我们看看情况是否真是这样。

测试2（测试时连接DUT）：

? 从测试1得知，测试人员假定测试仪产生360 J的能量

? 电阻在两次测试之间发生变化：-5％Ω。

? 测试仪传送功率发生变化：-18J

? 理论上允许DUT消耗的能量（在测试1）：36 J

? 理论上允许排阻消耗的最大能量：360J - 36 = 324 J

? 测试仪实际送出的功率：342 J

? 实际允许DUT消耗的能量（实际上）：34.2 J

? 实际允许DUT消耗的能量：342J -34.2J = 307.8 J

这一结果表明，由排阻发热（5％的偏差在标准允许的范围内），测试中允许DUT吸收的能量有一半被被测试仪自身消耗了。在测试2，送出的总能量不是360 J，而是342 J，输出的变化是因为完全是因为电阻变热。操作人员没办法知道这个，因此，他假设通过测试的标准为（360J × 0.9）= 324 J。

然而，在这种情况下真正的测试通过标准应为（342J × 0.9）= 308J。如果测试结果在308和324 J之间，那么很可能会错误地得出被测设备产能通过此次能量计算测试的结论。因此，如果在一轮测试之后不等排阻完全冷却就进行下一轮测试，那么原本符合标准要求的被测设备也可能得到被判定不能通过此次测试的结果。

基于这些结论，技术人员应采用能量计量端口来测量排阻，然后应等到排阻完全从第一次测试中恢复过来之后再进行第二次测试。请记住，测试2的结果配置有一个符合要求的电阻库，所以我们的目标不是要担心测试仪是否符合要求，而是确保排阻的阻值完全恢复到最初的电阻值之后，再开始第二次测试。这样做可以确保有占脉冲能量10%的富裕能量供DUT吸收。

另一种保持精确度的方法是，进行这两轮测试时，在每次测试前后都测量排阻的阻值，并将这两组平均电阻值用于功率的计算。然后，操作人员正常仿真每次测试的等效电阻值。虽然这种方法能修正电阻在实际使用中不可避免的，，现实世界电阻的不可避免的整合效应，但IEC标准不支持这种方法。

因此，最安全办法是等待排阻在测试间隔完全恢复。

最后，IEC 60601-1中规定的测试顺序很重要。首先在断开DUT的情况下进行参考测试，然后连上DUT进行测试。如果打乱这个测试顺序，或者不等排阻完全恢复，那么原本不能通过这项测试的DUT可能因为浪涌导致测试仪内部的排阻发热而能通过该测试。

计算机接口

浪涌测试在很短的时间内将大量的电压和电流加到被测设备。这一能量很难被测试仪和DUT完全吸收。一部分脉冲能量将通过电源线回流，并且有可能影响到实验室的其它设备。

若有任何设备连接到浪涌测试仪，那么情况还将恶化。在很多情况下，计算机被用于浪涌测试仪的控制和数据采集。笔者所处的特殊环境包括很多台正在进行开发、测试和校准的浪涌测试仪。所以依据经验提供以下观点：

? 正在进行的浪涌测试时，附近的个人计算机往往会发生问题。即使没有直接连接到浪涌测试仪的计算机也会遇到这些问题，电涌抑制器作用不大。如果实验室有浪涌测试仪和计算机，建议给浪涌测试仪单独使用一条电力线。这样做有助于解决重启问题，但除此之外目前没有什么别的可以长期改善电脑使用环境的办法。建议用户将实验室的电脑工作站做为消耗品来对待。经常把数据备份到服务器，不要在这台计算机上储存任何数据。

?当浪涌测试设备连接到专用电源线时，在浪涌测试设备之间使用USB连接最好。另一种选择是使用混合连接方案，采用USB连接到电脑和采用强健的RS - 232连接到测试设备。