SMT电子产品Hi-POT高压绝缘给测试原理与方法

一. 测试目的

为了防止人体受到伤害 , 单体内如有如下不良 : 螺丝松动, 未锁, 零件脚裂锡, 未焊, 冷焊以及零件脚没有插入孔内, 变压器及零件绝缘度不佳或绝缘间隙距离不够, 螺丝或其它异物掉落其中,  FUNCTION 测试无法侦测到异常之状态 , 因而, 从保护产品质量和产品的安全规则要求的角度出发, 必须要能检测出这些不良, 静态时, 单体内上述不良, 测试设备难找出, 只有将单体放置, 于振动系统中, 上述不良才可通过仪器设备测出来 .

二. 测试原理

1. HI-POT TEST< 高压绝缘测试 >:  利用高压加于某一有绝缘程度的物体两端 , 通过漏电流的大小来判知物体之间绝缘性是否达到其绝缘的规格之要求, 在此, 我们是把单体的 NEVTRAL 与 LINE 短路接于高压 HV 端 , 输出端与地线短路接向 RETURN 端 , 加入高压, 量测漏电流之大小, 来判定输入端与输出端, 以及输入端对接地端绝缘度是否符合安全规格之要求。

2.GROUND CONTINVITY( 接地测试)： 对AC输入端的GND及待测物的外壳灌入25A的电流,测得地线与外壳不能完全接触,这样测量得阻值会大于0.1Ω.只有通过GROUND CONTINUITY 测试才符合安规要求,

3.ARCING TEST(电弧测试)： 当高压的两端靠很近时,会有尖端放电现象产生,此一现象经长时间的发生将可能对产品产生很大的伤害,较常见的现象有,当要元件两端加高压时,元件脚有一个未焊住,但与焊点有接触,在振动时,偶尔脱开很小幅度,从而产生尖端放电或有些元件绝缘层有少许的刮伤。                                       

a. ARCING定义：ARC为一物理现象,通常是指两端点之间,因距离不够或介质存在,           而在通电时产生的一个跳火现象,此跳火现象通常为非连续性的,ARCING侦

b. 测的目的：ARC的产生,并不会造成产品立即故障或对人体伤害的问题,但它会随使用时的的增长,而造成两端点间的绝缘日益破坏,进而造成机器的故障或对人体的危害,例如 ” SPS内的PCB的螺丝锁紧,可能会因工作一段时间后,中间介质阻抗改变,造成浮动电位,进一步破坏PCB内部元件,或因ARC的产生,影响SPS的正常工作.因此ARC侦测的目的在防患未然,也可说是产品可靠度试验,

c. ARC侦试线路原理：在ARC的定义列ARC为非连续性的,且约为1KHZ以上的PLUSE OR SPIKE 的高频信号,因此ARC侦测线路原理如下：

从被测物电流讯号经过两回路 ,一为20 — PASS  FILTER,20 — PASS  FIELTER是将电流信号转换成 RMS值,以便量测与判定,HI — PASS  FILTER则是当被测物电流信号有 ARC(高频信号)产生时,将低频滤掉,只留高频信号,并经过量测与判别,以上为ARC侦测线路原理.

d. ARC功能侦测计算：ARC的产生与两端点间的电压与距离有关,因此,ARC的产生通常在高压时产生 ,也就是在波峰产生,并且ARC的高频讯号也是载在波峰上故计算与量测方式都是以 MHP：

例 (一)：

测试电压 AC1250VAC时：

VP=1250*√2=1768V,以电阻500KΩ做介质

GAP=两端点距离调整至AR C 刚好产生 ,约0.5MM左右

因此 ,ARC电流为I=V/R=1768 / 1500K=3.5MAP

从上述来看 ,可欧姆定律来计算,但此为理论值,故我们必须考虑各种误差的可能,如GAP大小,电阻含 性等因素.

e. ARC 等级说明 :

9等级( 0.0027A)

8 等级 (0.0055A)

7等级(0.0077A)

6等级(0.0100A)

5等级(0.0120A)

4等级(0.0140A)

3等级(0.0160A)

2等级(0.0180A)

1等级(0.0200A)

三.  测试设备：

1. AC WITHSTANDING VOLTAGE   TESTER(交流抗压测试器)

2. AC 20W RESISTANCE   TESTER(交流低电阻测试仪)

3. 振动机台 .

四 . 测试项目

1. HI-POT   TEST   (高压测试)

2. ARCING TEST   (高弧测试)

3. GROUND CONTINUITY TEST(接地测试)

4. INSULATION     ( 绝缘阻抗测试 )

五 .仪器操作(以7440为参考)

1. WITHSTANDING  VOLTAGE  TESTER 选择项目选按AC-W键：

W-VOLT     1500V         （按数字键输入）

HIIMIT      13 M A          (按数字键输入)

L O-LIMIT    8.0MA         (按数字键输入)

RAMP TIME    1S           (按数字键输入)

DWEU TIME    3S           (按数字键输入)

FREQVENCY   60HZ         (已设定好)

ARC  SENSE     8           (已设定好)

ARC  FAIL      ON          (按ENTER键切换ON/OFF)

SCANNER SETCH             (未用)

OFFSET                      (未设定)

CONNECT     ON或OFF     (按ENTER键切换ON/OFF)

按 “V ” 键上下翻页按 ‘ENTER ’ 自动存储 ,AC或DC请按ENTER键切换,设定一样欲知详细设定 ,请参考使用者手册.

AC  LOW  RESISTANCE  TESTER

先按： GROUNDING后

CURRENT     25A       (已设定好)

CURRENT      25A         (已设定好)

VOLTAGE       8V          (已设定好)

HI-LIMIT      0.1MΩ       (按数字键输入)

20-LIMIT       0MΩ        (按数字键输入)

PWELL TIME    2S          (按数字键输入)

FREQUENCY  60HZ或50HZ  (按数字键输入)

SCANNER       CH          (未用)

OFFSET                      (未设定)

CONNCT      ON或OFF     (按ENTER键切换)

按 ‘ENTER ’ 键结束

六 . 仪器检查

1.HI-POT的检查

治具原理 :用一个固定电阻箱检查HI-POT的输出电压,根据线路原理:U=IR,计算出治具检

测时之漏电流值 ,并作DAILY  CHECK之比较依据.      按 MEMORY键,输入治具上标明之电流参数,接好FAIL SAMPLE按TEST,应听到蜂呜器的叫声 ,且电流值应大于FAIL  SAMPLE上标明之漏电流值 .

七 . 测试判定

测试不良分以下几种 :

BREAKDOWN            OVER FLOW+ARC: 输出过载 , 电弧信号

SHORT                   OVER FLOW :输出过载

HI LIMIT FAIL            OVER HI LIMIT SETTING :  电流过 大 失败

ARC FAIL                >10VS PEAK CURRENT DETECTING

LO LIMIT FAIL           UNDER LO LIMIT SETTING :  电流过小失败

OPEN                     CHANGE LO :  直流电压缓升充电电流

OFL                     OVER FLOW : 输出过载

主题        Q. 耐压测试与绝缘电阻测试之间有什 么 不同呢？

IR 测试是一种定性测试，它给出绝缘系统的相对质量的一个表示。通常用 500V 或 1000V 的 DC  电压进行测试，结果用兆欧电阻来量测。耐压测试也给被测物 (DUT) 施加高压，但所加电压比 IR  测试的高。其可以在 AC 或 DC 电压下进行。结果用毫安或微安来量测。在有些规格中，先进行 IR 测试，接着再进行耐压测试。如果一个被测物 (DUT) 无法通过 IR 测试，则此被测物 (DUT) 也无法通过在更高的电压下进行的耐压测试。

主题         Q. 泄漏、击穿 ( 崩溃 ) 和电弧之间有什 么 不同？

泄漏就是通过绝缘系统泄漏的电流。击穿 ( 崩溃 ) 是指通过或者跨越绝缘系统的破坏性放电，其导致通过绝缘系统的电流突然大增。电弧是在过量的泄漏电流流过时可能出现也可能不出现的一种情况。当被测设备的某一区域的绝缘系统失效，因而电压自一导体表面向另一导体表面闪电时就出现电弧。电路的阻抗可能高得足以限制流过的电流，因而不导致绝缘的完全失效。电弧的强度和它的持续时间决定高压测试何时探测出失效情况。有些高压仪有灵敏得足以探测电晕放电的电弧探测电路。在测试期间的电晕放电不一定表示初始击穿情况。有些设备，尤其是有电动机的设备，在高压测试当中通常呈现电晕放电

主题            华仪安规仪器如何量测电弧 ?

电弧是一个 物理现象 ，华仪电子经过大量的统计和客户统计数据的反馈，将此 物理现象 进 行了量化，使之成爲可以量测的物理量，一般高阻抗电弧与电晕産生的高频脉冲，其频率 可在低于 30 千赫至高于 1 兆赫范围内变动，而且持续时间可能很短。这些脉冲常常持续不足 10 微秒（如图一），这些短时脉冲或尖峰信号不一定会立即导致击穿放电所以可以被乎略。

图一

华仪安规仪器中有一个专门的电弧侦测系统（如图二），它通过一个对于 10KHz 以上频率回应的高通滤波器将大于 10KHz 以上的高频脉冲信号输入一比较器，然后和仪器内部的一个灵敏度调节器所産生的资料作比对，因爲华仪经过长时间的统计和客户反馈认爲，10KHz 以上的电弧脉冲对于被测物品质带来直接影响的机率最高。仪器内部灵敏度分爲1 ～ 9 个级别，每个级别代表的侦测的电流峰值。 ( 如表一所示 )

图二

表一

仪器电弧失效报警显示的意义：

例如，当仪器设定 ARC ON 时，并且选定 ARC  灵敏度爲出厂预设值 5 时，仪器检测 DUT 报警提示  ARC Fail ，意味这华仪的安规仪器，侦测到该被测物 (DUT) 内部被侦测到一个峰值大于12mApeak ，频率大于 10KHz 的高频电弧脉冲。

如何确定选择灵敏度 为 多少？

华仪的安规仪器出厂电弧灵敏度的预设值爲 5 ，是因爲我们自己本身经过统计，而且我们的一些客户如 IBM 也经过长时间的使用后统计的结果，认爲 5 是比较可以接受的一个数位，而且 IBM 还曾经书面通知它的外协厂使用华仪安规仪器的时候，将电弧灵敏度设爲 5 。灵敏度太高可能造成不良率高，不符合成本平衡，太低又可能对産品的质量留下长远的忧患。因此如何选择灵敏度级别，应该由用户自己根据産品特性经过一段时间的统计，充分考虑了不良率高低的情况等各种因子，来决定灵敏度高低。

IEC 60950-1 & IEC 60335-1  新旧版本安规测试项目差异比较