Современная электроника №9/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 71 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2020 Рис. 2. Калибровка активного дифференциального делителя напряжения (3) для осциллографа (2) с помощью калибратора FLUKE 5520A (1) Рис. 3. Типичные амплитудно-частотные характеристики активных высоковольтных дифференциальных делителей напряжения для осциллографов (на примере делителей типов Pico TA044 и CT3681) рильных лабораторных условиях при соблюдении всех особенностей высоко- частотных цепей и методик испытаний таких цепей. В принципе, это правиль- но, когда мы хотим получить точную информацию о быстродействии самих элементов: варисторов и TVS-диодов, но правильно ли это, когда мы хотим узнать об эффективности работы этих элементов в конкретных условиях экс- плуатации (в электрических монтаж- ныхшкафах), весьма далёких от лабора- торных, в цепях, не имеющих никакого отношения к высокочастотным. К таким шкафам подходят извне длин- ные провода и кабели, монтаж внутри шкафов выполнен обычными неэкра- нированными монтажными провода- ми, уложенными параллельно в пласт- массовых кабельных каналах… То есть реальные условия эксплуатации вари- сторов и TVS-диодов не имеют ничего общего с условиями их лабораторных испытаний, и это вызывает серьёзные сомнения в применимости полученных ранее выводов об их быстродействии к реальным условиям эксплуатации. По этой причине нами ранее уже была исследована эта проблема [1] и получе- ны результаты, показывающие возмож- ность использования в реальных усло- виях дешёвых варисторов в качестве основных средств защиты от ЭМИ ЯВ. Однако в этих исследованиях исполь- зовалась низковольтная аппаратура и исследовались низковольтные ограни- чители импульсных напряжений. Целью данной работы является срав- нение реакций мощных варисторов и TVS-диодов на одинаковые высоко- вольтные импульсные воздействия, импульсные воздействия, близкие по параметрам к реальным ЭМИ ЯВ, в условиях, соответствующих реаль- ным условиям эксплуатации в шка- фах с электронной аппаратурой. Метод, объект иcследования и аппаратура Для исследования были выбраны два типа варисторов и два типа TVS-диодов с близкими характеристиками, смонти- рованные в стандартных клеммниках для DIN-рейки (см. рис. 1), поскольку именно в таком виде они могут быть применены для монтажа в шкафах с аппаратурой. В испытаниях исполь- зовалась следующая аппаратура: ● генератор высоковольтных коротких импульсов Emtest EFT 500N с выход- ным напряжением до 7 кВ; ● активный дифференциальный вы- соковольтный высокочастотный де- литель напряжения Pico Technology TA044; ● осциллограф Tektronix MSO 4034. Перед началом испытаний дели- тель напряжения ТА044 был отка- либрован на калибраторе высокого класса FLUKE 5520A при синусоидаль- ном напряжении до 1000 В и частоте до 10 кГц (см. рис. 2). Генератор EFT 500N с выходным напряжением до 7 кВ предназначен для испытаний устойчивости аппара- туры на воздействие высоковольтно- го быстрого импульса (Electrical Fast Transient) стандартной формы [2]. Это несинусоидальный импульс слож- ной формы, который при разложении в ряд Фурье даст, естественно, большой набор гармоник, то есть набор сигналов разных частот. Это представляет опре- делённую проблему, поскольку актив- ные дифференциальные делители напряжения обладают далеконе идеаль- ной амплитудно-частотной характери- стикой (АЧХ) в требуемом диапазоне частот (0,1...100 МГц, см. рис. 3). Поэ- тому степени затухания в этом делите- ле различных гармонических составля- ющих выходного сигнала генератора тестовых импульсов будут существен- но отличаться между собой. В резуль- тате этого несинусоидальный сигнал сложной формы, поступающий с дели- теля на осциллограф, будет иметь суще- ственно искажённую, мало чем напо- минающую реальную, форму данного импульса. К тому же индуктивность и ёмкость монтажных проводов и соб-