浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析
TVSS瞬态电压浪涌抑制器
TVSS瞬态电压浪涌抑制器介绍1.前言：TVSS (Transient Voltage Surge Suppressor) 瞬态电压浪酒抑制器，或叫瞬态浪涌抑制器，用于低压配电系统中，通常由三级组成全面的保护。
TVSS是美国对高端浪涌保护设备(High tier SPD)的简称，美国TVSS与欧洲SPD相比最显著特点是响应快(即能应对高频脉冲);能够有效防护电磁脉冲对网络系统的破坏性干扰和损害，在美国主要用于(军工，超算，银行证券等高端服务器机房等)对数据业务抗高频干扰有较高要求的场合;作为美国领先的高科技产品，列入美国出口管制的高科技产品范畴。
2.瞬态浪涌产生的位置及原因突波(瞬间发生的高压)和瞬态尖峰浪酒(持续期为微秒～2ms的尖峰脉冲)会以下述三种形式串入用户供电系统中。
图1示出瞬态过电压图。
(1)产生于配电线路上，放电电流200～400kA，脉宽0.1～0.2ms的高压尖峰脉神，持续1～2s①打在电网上的直击雷②感应雷透过感应方式耦合到电子设备的电源线，控制讯号线或通讯线上;③高压线路的短路故障。
(2)于用户的供电系统中产生的工作浪涌，放电电流10kA，峰值电压最高达6000①高压变压器的投入或切除②大型电动机及水泵的启、停;③电焊机、电梯马达的运行;④补偿调整电容系统的调节;⑤重载可控硅负载的运行。
(3)产生于内部末端负载的瞬态浪涌，峰值电压可达5000V，放电电流几百安培数量级。
①复印机运行;②激光打印机开明;③继电器、开关、电磁阀、变频调速器引起的线路间干扰;④末端负载过流短路故障;⑤静电放电。
3.瞬态浪涌对设备的危害瞬态浪涌对负载可能产生的危害，分级为如下三种：(1)浪涌电压的峰值达到20kV数量级以上，强度冲击，产生下述危害。
①会对用户的设备立即造成灾害性不可恢复的直接经济损失;②整个系统停顿，如银行电脑服务停顿，移动电话通讯中止等间接经济损失。
(2)浪涌电压处于1.2～2.1kV数量级，中度冲击，产生下述危害：①造成用户设备中的某些部件被损坏或致其性能提前老化;②电子设备的线路板及元件烧毁。
耐尖峰电压测试比较分析及源内阻变换应用
TESTING & MEASUREMENT52SAFETY & EMC No.3 2020引言电压瞬变几乎存在于所有电气系统，产生原因主要是发电机转速变化、感性负载突变、断路器或继电器类开关器件投切、旋转电机启动等。
电压瞬变一般分为浪涌电压、尖峰电压两类。
浪涌电压是由外部干扰引起并通过电气系统内部调节而恢复的电压变化过程，持续时间较长，一般为毫秒级；尖峰电压由电路转换引起，持续时间为微秒级，特点是持续时间短，电压上升沿陡峭且峰值高，对电气系统的危害较大。
军用、航天及航空机载类设备一直非常重视耐尖峰电压的测试。
1 耐尖峰电压测试的相关系列标准1.1 GJB 151系列GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》[1]等效采用了MIL-STD-461F:2007[2]，并借鉴老版本的GJB 151系列标准进行了针对性修改。
其中CS106是主要针对海军潜艇及水面舰船设备电源线尖峰信号敏感性的试验项，该试验项关注船上瞬态电压相关的EMI 问题（包括寿命、性能降低或突发故障），以有效降低设备和分系统的瞬态敏感风险。
MIL-STD-461D:1993[3]中废止了CS106项要求，但在2007年颁布的MIL-STD-461F 中又进行了恢复。
我军装备一直在应用本要求，GJB 151A/152A-97[4-5]编制时坚持保留了CS106项目，并同时应用于飞机、空间、地面、舰船和潜艇多个平台。
1.2 GJB 181系列GJB 181-86《飞机供电特性及对用电设备的要求》[6]自1986年10月发布以来，是飞机供电特性及用电设备耐尖峰电压试验的基础性标准。
随后分别实施了GJB 181A- 2003《飞机供电特性》[7]、GJB 181B-2012《飞机供电 特性》[8]。
由于早期设计的飞机供电设备依然在生产使用，GJB 181-86、GJB 181A-2003并未废止，在订购协议中注明即可继续执行[9]。
浪涌保护器的测试.doc
浪涌保护器的测试.doc浪涌保护器的测试浪涌过电压保护器测试很复杂需要专业的设备才能测试。
一般在没有专业的设备的情况下判断好坏：可采用下面方法：1, 浪涌保护器有劣化指示功能的，可直接从指示窗口判断（一般绿色为正常，红色为损坏）2，可用万用表测试浪涌保护器的保护端到接地端的电阻，如：短路损坏(开路用此法不能判断)3，可用钳形漏流表测浪涌保护器地线的漏流。
合格判定：当实测值大于生产厂标称的最大值时，判定为不合格，如生产厂未标定出Iie 值时，一般不应大于20uA。
4、你先看铭牌，看下范围，拿个变压电源，带个负载，测试它的极限，如果很灵敏，每次都是一个值跳，3次就行了，如不是，5次中有没3次一样，每次都不一样的话，买新的吧。
浪涌保护器工作原理在配置计算机系统时，您可能购买的一个标准元件将是浪涌保护器。
浪涌保护器的大部分设计都能提供一个非常明显的功能——允许多个元件共用一个电源插座。
因为计算机系统是由各种不同的元件组成的，所以浪涌保护器确实是一个非常有用的装置。
但是带有浪涌保护器的电源板的另一个功能——保护计算机中电子设备免受电源浪涌的损害——要重要得多。
在本文中，我们将了解浪涌保护器（也称为浪涌抑制器），揭示其作用、适用情况和工作效果。
此外，我们还将介绍它能提供何种水平的保护，为什么即使您使用了优质浪涌保护器，也可能得不到需要的所有保护。
浪涌基本知识浪涌保护器系统的主要作用是保护电子设备免受“浪涌”的损害。
因此，如果您想知道浪涌保护器的作用，就需要弄清楚两个问题：什么是浪涌？电子设备为什么需要它们的保护？电涌或瞬变电压是指电压在电能流动的过程中大幅超过其额定水平。
在美国，一般家庭和办公环境配线的标准电压是120伏。
如果电压超过了120伏，就会产生问题，而浪涌保护器有助于防止该问题损坏计算机。
为了澄清这一问题，了解一些有关电压的知识会很有帮助。
电压是一种表示电势能差额的度量单位。
电流能够从一点流到另一点，是因为电线一端的电势能比另一端的电势能大。
LED灯具的致命缺陷——浪涌电压及预防
LED灯具的致命缺陷—浪涌电压所有的LED灯具都有这种致命的缺陷,而且至今为止,没有人提出过好的解决办法.所有搞LED电源的,或是搞LED成品灯具的,都对这个问题避而不谈,装作不知道,然而实际量产,这个问题更是层出不穷,当然还有更多不怎么懂的人,完全搞不明白是怎么回事.现象描述:最常见的问题,就是做一个工程,几百台灯,经常会无缘无故的损坏,常见的就象一条街上装的LED路灯,时不时不亮,经常坏,修了又坏,坏了再修.还有LED日光灯,很多用非隔离电源,量产时经常发现有炸坏的,根本原因都在这里.都是浪涌电压造成,浪涌电压产生的原因很多,常见的就是室外雷击,或者是大的负载开启,关断,电压杂波之类.照书面上的讲法,就是一个很高的电压,经常达到上千伏,瞬间加在输入电源端,然后从输入电源端转导到输出端.我们知道,开关电源的PWM调整,都是需要若干个时钟周期的,而如果输入电压瞬间变化(高达上千伏),而时间很短(几十,几百MS),这时开关电源根本没有时间去调整,这时的表现就是瞬间的高压传导到输出端,尤其是现在LED日光灯用的降压电路,因为负载是串在300V高压电路中的,300V高压瞬间变大,这个高压瞬间就加到了输出端.隔离的电源会好些,但很多也是难逃厄运.有人说用TVS,扼流圈,X电容,事实上用处都不大.因为工作在正常电流下的LED对电压变化很敏感.我们知道,LED工作在稳定电流时,如草帽灯,工作在20MA时,稳定电压在3.1V左右,其两端所加电压增加0.1V 时,其两端的电流并不是增加百分之几,而是可能增加百分之几十,增加0.5V,也不是增加百分之几十,而是增加百分之几百,即好几倍,虽然以上那几个元件,能起一点作用,但经过TVS过滤过的电压,还是有400V以上,这个电压依然会让输出端电流猛的增加,这时输出就相当于短路,非隔离电源的表现就是瞬间炸坏恒流环,甚至开关管,直接导致LED全军覆没,隔离电源的现象就是炸坏开关管,导致灯不亮.这才是根本原因.这是由LED特性决定的.很多恒压电源,象12V普通的恒压电源,在带一些其它的负载时,往往发现损坏率很低,但同样的电源,用来三个一串,数串再并点LED时,往往发现很多炸坏的,原因就在这里,因为LED的负载特性,其更容易损坏自身和损坏电源.实例：2008年，我们有销售一批灯具到意大利，从发货到客人使用不到三个月，即来一个投诉，称有一个Driver坏掉了，我们用得是HEP的，多项安规认证都有，质量应该还算可以。
浪涌电压导致PLC模块失效实例分析
极 管 Ｄ反 向击 穿 还 有 一 个 过 程 ，
这 时 Ｑ、Ｄ都 处 于 “ 截止”状态 ， 等 效 于 电容 （ 其 电容 值 比Ｃ１ 要 小
发 现 故 障 原 因是 在 设 备 改 造 过 程
时 会 更 加 显 著 ， 电流 跳 变 就 引起
明显 的 线路 电 压 扰 动 ， 电压 突 变
的 驱 动 保 护 电路 ，尤 其 稳 压 二 极
个 反 向 跳 变 。 同样 ，稳 压 二 极 管 从 击 穿 状 态 恢 复 截 止 时 ，也 会 发
生 类 似 的 电流 跳 变 ， 引起 衰 减 振 荡 。 需 要 指 出 的是 ，上 述 扰 动 并 不 是 设 计 不 当或 者 接 地 所 致 。 比
性 负载 最 高 切 换 频 率 １ ０ ０ Ｈｚ ，最
图４ 输出模块方框图
大功率４ ８ Ｗ ；灯 负 载 的 最 高切 换 频率１ ０ Ｈｚ ，最大 功 率 １ ０ Ｗ ；感 性
口与 总 线 连 接 ，而 背板 电 路 通 过
电流 会 产 生 较 大 跳 变 （ 负 极 电 源
光 电耦 合 与控 制 电路 隔 离 ，但 背 板 电路 的 地 线 和 控 制 电路 地 线 通 过ｌ Ｏ ｎ Ｆ 电 容 连 在 一 起 ，与 机 床 共 同 接 地 。模 块 具 有 过 电压 抑 制 功
正 极 电 源 线 ， 因此 ，在 Ｑ 关 断 到 Ｄ 击 穿 之 前 ， 正 极 电 源 线 和 地 线
使 问题 更 加 严 重 。
断 一 次 的 情 况 下 ，２ ４ ＶＤＣ ／ ２ ． ４ Ｗ
以 下 电磁 阀对 电 路 板 也 能 造 成 明 显影 响 。
通 过 统 计 和 上 述 分 析 ，我 们
浪涌测试不良解决方案
浪涌测试不良解决方案浪涌测试是指在使用电器设备时，突然出现过电压的现象。
浪涌电流会对电子设备造成较大损害，甚至引发火灾等安全隐患。
因此，解决浪涌测试不良问题非常重要。
下面是一些解决浪涌测试不良问题的解决方案：1.电源系统的优化：（1）采用电源线过滤器降低输入电压干扰；（2）安装稳压器或UPS（不间断电源）来稳定电源，确保设备能够在电压波动时正常运行；（3）优化接地系统，确保良好的接地效果。
2.使用浪涌抑制器：（1）在电源输入电路和设备接口处安装适当的浪涌抑制器，可有效抑制浪涌电流；（2）对于对浪涌电流敏感的设备，可在其供电线路上添加瞬态电压抑制器来保护设备。
3.改进电气设备设计：（1）采用较高的设计标准，确保设备能够抵抗一定范围的浪涌电流；（2）加强设备的外壳和绝缘设计，提高设备的耐受能力；（3）加装各种保护装置，如过压保护、过流保护等，确保设备可以在出现异常电压时自动断电。
4.整体系统的优化与规划：（1）在系统规划阶段，应对整个系统进行综合分析和浪涌测试，确定是否存在浪涌问题，并进行相应的规划；（2）在设备选型时，应优先选择能够较好抵抗浪涌电流的设备；（3）合理设置设备的冗余和备份，以提高整体系统的稳定性和可靠性；（4）定期进行系统维护，检测和处理浪涌电流，保证设备的正常运行。
5.增强人员培训：（1）加强员工对浪涌测试不良问题的认识和理解，提高其对浪涌测试的重视程度；（2）培训员工如何正确使用电子设备，并教授其防护措施；（3）制定相应的应急预案，以便员工在浪涌测试发生时能够立即采取正确的措施。
总之，解决浪涌测试不良问题需要综合考虑电源系统的优化、使用浪涌抑制器、改进电气设备设计、整体系统的优化与规划以及增强人员培训等方面。
只有综合采取多种措施，才能更好地解决浪涌测试不良问题，提高设备的稳定性和可靠性，确保正常和安全的使用电子设备。
导致浪涌冲击抗扰度试验失败的原因及采取的措施有哪些？
导致浪涌冲击抗扰度试验失败的原因及采取的措施有哪些？国家法律强制规定，任何电子产品在进入市场之前都要进行电磁兼容测试，这是测量电子产品保证平安性能必需要做的测试。
浪涌(冲击)抗扰度试验是电子电器产品电磁兼容试验中的一个基本检验项目,用于评价电子电气设备在患病浪涌(冲击)时的性能。
电磁兼容领域所指的浪涌冲击一般来源于开关瞬态和雷击瞬态。
浪涌冲击抗扰度试验是对电气和电子设备的供电电源端口、信号和掌握端口在受到浪涌(冲击)干扰时的性能进行评定。
在进行浪涌冲击抗扰度试验时需要使用雷击浪涌发生器特性应尽可能地模拟开关瞬态和雷击瞬态现象来评定设备在患病到来自电力线和互连线上高能量浪涌(冲击)骚扰时产品的性能。
试验发生器(雷击浪涌发生器)a)信号发生器特性应尽可能地模拟开关瞬态和雷击瞬态现象；b)假如干扰源与受试设备的端口在同一线路中，例如在电源网络中(直接耦合)，那么信号发生器在受试设备的端口能够模拟一个低阻抗源；c)假如干扰源与受试设备的端口不在同一线路中(间接耦合)，那么信号发生器能够模拟一个高阻抗源。
对于不同场合使用的产品及产品的不同端口，由于相应的浪涌(冲击)瞬态波形各不相同，因此对应模拟信号发生器的参数也不相同。
假如浪涌冲击抗扰度试验失败怎么办？导致浪涌冲击抗扰度试验失败的缘由浪涌脉冲的上升时间较长，脉宽较宽，不含有较高的频率成分，因此对电路的干扰以传导为主。
主要体现在过高的差模电压幅度导致输入器件击穿损坏，或者过高的共模电压导致线路与地之间的绝缘层击穿。
由于器件击穿后阻抗很低，浪涌发生器产生的很大的电流随之使器件过热发生损坏。
对于有较大平滑电容的整流电路，过电流使器件损坏也可能是首先发生的。
例如，对开关电源的高压整流滤波电路而言，浪涌到来时，整流电路和平滑电容供应了很低的阻抗，浪涌发生器输出的很大的电流流过整流二极管，当整流二极管不能承受这个电流时，就发生过热而烧毁。
随着电容的充电，电容上的电压也会达到很高，有可能导致电容击穿损坏。
电子元器件中的瞬态故障分析
电子元器件中的瞬态故障分析1. 引言电子元器件的瞬态故障是指在工作过程中出现的暂时性故障现象。
这些故障可能会导致设备的不稳定性、性能下降甚至完全失效。
为了确保电子设备的可靠性和稳定性，瞬态故障的分析和解决变得至关重要。
本文将对电子元器件中的瞬态故障分析进行探讨。
2. 瞬态故障的原因瞬态故障的出现可能源于多种因素。
其中包括电压干扰、电磁辐射、温度变化、电气过载以及元器件自身的缺陷等。
这些因素的存在会导致瞬态故障的发生，进而影响设备的正常工作。
3. 瞬态故障分析的方法瞬态故障分析是通过对故障现象的观察和实验验证，结合元器件的工作原理和特性，来确定故障的确切原因。
以下是一些常用的瞬态故障分析方法：3.1 电磁场分析电子设备在工作过程中会产生电磁辐射。
通过研究电磁场的分布情况和强度，可以确定是否存在电磁辐射引起的瞬态故障。
该方法可以借助电磁场传感器和电磁仿真软件来实现。
3.2 电压干扰分析电子设备在运行时可能会受到来自其他电子设备或电源的电压干扰。
通过测量和分析电压的波形、幅值和频谱特性，可以确定是否存在电压干扰引起的瞬态故障。
3.3 温度变化分析电子元器件在工作过程中会产生热量。
温度的变化会导致元器件内部的物理特性发生变化，从而影响其性能和可靠性。
通过测量元器件的温度和分析其变化趋势，可以确定是否存在温度变化引起的瞬态故障。
3.4 电气过载分析电子设备在运行过程中可能会遭受电气过载。
过高的电流和电压会导致元器件损坏或瞬态故障的发生。
通过测量和分析电流和电压的幅值和波形特性，可以确定是否存在电气过载引起的瞬态故障。
4. 瞬态故障分析的工具为了实现瞬态故障的准确分析，需要借助相关的工具和设备。
以下是一些常用的瞬态故障分析工具：4.1 示波器示波器是一种用来测量和观察电压和电流波形的仪器。
通过示波器可以获取元器件的工作状态和瞬态故障的相关信息。
4.2 频谱仪频谱仪用于测量和分析信号的频谱特性。
通过频谱仪可以判断元器件是否受到电磁干扰或电磁辐射的影响。
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Abstract In this paper，according to the phenomenon of transient peak voltage test，the failure location of the device failure
location and the device internal circuit diagram are analyzed，the circuit principle and related test standards are analyzed，the fault
3 故障定位
3.1 故障查找与定位 发现器件失效后，通过生产厂了解到该器件采
用的是厚膜混合集成电路工艺，裸芯片组装，全密 封金属外壳［3，8］。其工作原理如图 1 所示。
利用 X 光机对失效器件进行了 X 射线照相检 查，发现两只器件输入端键合金丝熔断，分别如图
某公司生产的浪涌抑制器（共 2 只编号：217#、 2、图 3 所示。
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袁 文等：浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析
第 47 卷
压测试连接图中（图 10）要求的在器件输出端连接 电子负载测试。经用生产厂提供的样片进行了验 证测试，证实了未带载测试只会对输出幅度造成影 响（空载输出值 28V，带载 2A 输出值 27.5V），不会 造成大电流使器件内部键合金丝熔断，因此可以排 除 X1 事件。
图 2 218#器件局部 X 光图
图 5 217#器件输入端稳压管、三极管
图 3 217#器件局部 X 光图
对器件进行开帽后检查发现两只器件内部输 入 端（输 入 端 原 理 图 如 图 4）的 稳 压 管 D1（型 号 1N4742）和三极管 Q1（型号 FZT653）的键合金丝都 已经熔断（图 5、图 6），基本确定是由于电流过大所 致 。 ［11］ 同 时 发 现 218# 器 件 主 控 芯 片 有 烧 毁 痕 迹 （图 7）。
∗ 收稿日期：2018 年 7 月 13 日，修回日期：2018 年 8 月 25 日 作者简介：袁文，男，工程师，研究方向：微波及特殊器件的测试技术及失效分析。张文辉，男，工程师，研究方向：功率 器件的测试技术。
2019 年第 1 期 图 1 器件工作原理图
计算机与数字工程
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就失效现象和测试方法进行研究分析，确定是 在进行瞬态尖峰电压测试时通过器件的电流过大 导致了器件失效。因此将问题定位于瞬态尖峰电 压的测试过程［4］。
2 失效概述
218#）在 进 行 电 路 压 降 和 输 出 电 流 两 个 参 数 测 试 后 ，利 用 试 验 设 备（ZJ-3A 型 浪 涌 信 号 发 生 器 和 8282-1 型尖峰信号发生器）对另两个参数（过压浪 涌发生时输出电压和瞬态尖峰电压）进行测试 。 ［12］ 在完成过压浪涌发生时输出电压的测试后，两只器 件功能正常；在进行瞬态尖峰电压测试后，两只器 件无输出，器件功能失效。针对该问题，进行失效 原因分析。
图 8 浪涌抑制器测试失效故障树
3.3 故障树分析 3.3.1 测试人员操作失误（X1 事件）
Key Words surge arrester，failure，analysis
Class Number TM862
1 引言
随着机载电子设备的日益增多和功能日趋完 善，机载电子设备的抗浪涌保护显得尤为重要。在 飞机供电系统中或其他系统中，当负载突变或继电 器、接触器触点的接通和断开时会引起电压瞬变， 出现持续时间较长的电压浪涌，可能造成其他设备 不能正常工作甚至损坏。因此浪涌抑制器越来越 多的应用到了各种电子设备中。浪涌抑制器是一 种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全 防护的电子装置［1］。当电气回路或者通信线路中 因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时（本 文所指浪涌抑制器均为浪涌电压抑制器），浪涌保 护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对 回路中其他设备的损害［2］。
图 6 218#输入端稳压管、三极管
图 4 输入端原理图
图 7 218#器件主控芯片
3.2 建立故障树 根 据 浪 涌 抑 制 器 失 效 的 问 题 展 开 分 析 ，并 建
立故障树，见图 8。该故障树由顶事件 E1、一个中 间 事 件 E2 以 及 5 个 底 事 件 X1、X2、X3、X4、X5 组 成 。 ［9，15］
tree is established，the failure reason is analyzed，and the failure of the device is obtained after the transient peak voltage test，and
the fault recurrence is proposed，and preventive measures are proposed.
关键词 浪涌抑制器；失效；分析 中图分类号 TM862 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2019. 01. 014
Failure Analysis of Aurge Auppressor Transient Peak Voltage Test
YUAN Wen ZHANG Wenhui （Guizhou Aerospace Institute of Measuring and Testing Technology，Guiyang 550009）
Vol. 47 No. 1 52
计算机与数字工程 Computer & Diห้องสมุดไป่ตู้ital Engineering
总第 351 期 2019 年第第471 卷期
浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析∗
袁 文 张文辉
（贵州航天计量测试技术研究所 贵阳 550009）
摘 要 论文根据浪涌抑制器在瞬态尖峰电压测试后失效的现象，对器件失效部位进行故障定位并对器件内部电路图 进行拍照分析，分析研究电路原理以及相关测试标准，建立了故障树，逐一分析排除，得出了器件在瞬态尖峰电压测试后失 效的原因，并进行了故障复现，提出了预防解决措施。