최대 전압 그 이상: IEC 62368-1에 적합한 임펄스 시험기 선택 방법

임펄스 테스트 발생기는 무슨 역할을 하나요?

임펄스 테스트 발생기는 제품, 인터페이스 또는 절연 시스템에 제어된 단시간의 고전압 스트레스를 가합니다.

적용 가능한 테스트 회로에 따라, 발전기는 다음과 같은 사항을 평가하는 데 사용될 수 있습니다.

• 절연체의 내열 성능;
• 고장 또는 섬락 위험;
• 보호 구성 요소의 동작;
• 통신 또는 안테나 인터페이스의 내구성;
• 일시적인 전기적 스트레스 후 비정상 작동;
• 공식 인증 테스트 전에 설계 여유분을 확보하십시오.

고객은 임펄스 전압 발생기 또는 펄스 전압 발생기 와 같은 용어를 사용하여 해당 장비 범주를 검색할 수도 있습니다 . 이러한 명칭은 상업적 검색에서 중복될 수 있지만, 제품명만으로 기술적 적합성을 판단할 수는 없습니다.

결정적인 정보는 표준에서 요구하는 회로 및 테스트 조건입니다.

최대 전압이 충분하지 않은 이유는 무엇일까요?

최대 출력 전압은 임펄스 발생기의 여러 한계점 중 하나일 뿐입니다.

정의하지 않음:

• 저장된 전기 에너지;
• 임펄스 파형;
• 유효 소스 임피던스;
• 상승 및 하강 특성;
• 정전 용량 및 저항 네트워크;
• 극성 순서;
• DUT 연결;
• 테스트 반복 간격;
• 요구되는 측정 방법.

이는 특히 두 발전기의 전압 정격은 비슷하지만 용량 값이 매우 다를 때 중요합니다.

방전 전 커패시터에 저장된 이상적인 에너지는 다음과 같습니다.

예 :

• 1nF 커패시터는 10kV로 충전되었을 때 대략적인 에너지 저장 용량을 갖습니다. 0.05 J.
• 3kV로 충전된 0.42μF 커패시터는 대략적인 용량을 저장합니다. 1.89 J.

두 번째 회로는 전압이 3분의 1도 안 되는 수준에서 작동함에도 불구하고 이상적인 커패시터 에너지보다 약 38배 더 많은 에너지를 저장합니다.

이 계산은 DUT에 전달되는 정확한 에너지를 나타내는 것은 아닙니다 . 실제 전달되는 에너지는 전체 저항 네트워크, 스위칭 회로, 기생 소자 및 DUT 임피던스에 따라 달라집니다. 그럼에도 불구하고 이 계산은 kV 값만으로 임펄스 테스트 발생기를 선택하는 것이 기술적으로 타당하지 않다는 것을 보여줍니다.

KP-1065S는 공칭 1nF/30kV 정전용량을 사용하는 반면, KP-1066S 부록 D.3 발생기는 공칭 0.42μF 정전용량을 사용합니다. 두 제품은 전압 범위가 겹치기 때문에 서로 호환되지 않습니다.

정확한 IEC 62368-1 참조 번호부터 시작하십시오.

장비 사양을 비교하기 전에 적용 가능한 표준 참조 자료를 확인하십시오.

완전한 테스트 요구 사항에는 일반적으로 다음 중 일부 조합이 포함되어야 합니다.

• 적용 가능한 표준 및 판본;
• 조항, 부록 또는 그림;
• 표 D.1 회로 번호;
• 필수 임펄스 파형;
• 시험 전압;
• DUT 포트 또는 인터페이스;
• 극성;
• 지원 건수;
• 신청 간격;
• 모니터링 및 교정 요구 사항.

"IEC 62368-1 임펄스 테스트"는 부록 D에 하나 이상의 발전기 구성이 포함되어 있으므로 너무 포괄적입니다.

아래에서 설명하는 세 가지 KingPo 모델은 단순히 동일한 계측기의 저전압, 중전압 및 고전압 버전이 아닙니다. 각각 다른 회로 요구 사항을 나타냅니다.

IEC 62368-1 발전기 선정 개요

 KP-1950S는 10/700 μs 및 1.2/50 μs 임펄스 테스트에 사용됩니다.

IEC 62368-1 표 D.1 임펄스 테스트 발생기 KP-1950S는 그림 D.1과 관련된 임펄스 회로가 필요한 프로젝트에 사용하도록 설계되었습니다.

다음을 제공합니다.

• 0~4kV 범위에서 10/700μs 출력;
• 0~6kV 범위에서 1.2/50μs 출력;
• 표 D.1 회로 1 및 회로 2 구성;
• 양극과 음극이 교대로 나타나는 극성;
• 프로그래밍 가능한 충전/방전 타이밍;
• 프로그래밍 가능한 테스트 주기;
• 명목상 1:1000의 모니터링 출력.

10/700 μs 파형은 일반적으로 통신 네트워크의 과도 상태와 관련이 있으며, 1.2/50 μs 파형은 일반적으로 배전 시스템과 관련된 과도 전압 상태와 관련이 있습니다. 하지만 이러한 일반적인 설명만으로는 적용 가능한 회로를 정확히 판단할 수 없으며, 제품 테스트 계획을 통해 확인해야 합니다.

다음과 같은 경우 KP-1950S를 선택하십시오:

• 테스트 계획은 표 D.1 회로 1 또는 회로 2를 지정합니다.
• 10/700 μs의 임펄스가 필요합니다.
• 1.2/50 μs의 임펄스가 필요합니다.
• 두 파형 모두 하나의 시스템에서 사용 가능해야 합니다.
• 긍정적 및 부정적 자극 적용이 필요합니다.
• 오실로스코프 파형 관찰은 실험 절차의 일부입니다.

견적요청서에 명시된 전압을 6kV 범위에 포함한다는 이유만으로 해당 제품을 선택하지 마십시오.

 그림 D.2 및 표 D.1 회로 3에 대한 KP-1065S

IEC 62368-1 그림 D.2 펄스 전압 발생기 KP-1065S는 안테나 인터페이스 테스트 발생기 회로 및 표 D.1 회로 3에 해당합니다.

현재 기술 구성은 다음과 같습니다.

• 0~10kV 범위에서 출력 조절 가능;
• 0.01kV 설정 해상도;
• 1 nF/30 kV 충전 용량;
• 프로그래밍 가능한 충전 및 방전 시간;
• 프로그래밍 가능한 테스트 횟수;
• 명목상 1:1000 오실로스코프 모니터링 출력;
• PLC 및 터치스크린 제어.

이 제품은 주로 AV/ICT 장비의 안테나 인터페이스 및 통신 관련 포트에 사용하도록 설계되었습니다.

이 장비는 종종 "펄스 전압 발생기" 라는 검색어로 찾을 수 있지만 , 기술적인 선정 과정에서는 검색어가 공식적인 회로 참조 자료를 대체해서는 안 됩니다.

다음과 같은 경우 KP-1065S를 선택하십시오:

• 시험 요구사항에서 그림 D.2를 명시적으로 지정하고 있습니다.
• 표 D.1에는 회로 3이 명시되어 있습니다.
• DUT에는 안테나, 동축 케이블 또는 관련 통신 인터페이스가 있습니다.
• 1nF 회로 구성이 필요합니다.
• 이 프로젝트는 그림 D.2의 회로 조건에서 최대 10kV의 전압이 필요합니다.

“IEC 62368-1 10kV 발전기” 요청은 그림 D.2 및 회로 3의 요구 사항이 확인되지 않으면 아직 완료되지 않은 상태입니다.

 KP-1066S 부록 D.3 전자 펄스 회로용

IEC 62368-1 부록 D.3 임펄스 테스트 발생기 KP-1066S는 별도의 전자식 펄스 발생기 구성입니다.

현재 사양은 다음과 같습니다.

• 0.5~3kV 조절 가능한 출력;
• 0.01kV 해상도;
• 0.42 μF 정전용량;
• 방전 시간 1~99초 조절 가능;
• 1~999회 프로그래밍 가능한 테스트 주기;
• PLC 및 터치스크린 제어.

KP-1066S는 부록 D.3의 전자 펄스 발생기 회로를 명시적으로 요구하는 시험 계획이 있는 프로젝트에 사용하도록 설계되었습니다. DUT 유형 및 연결 구성은 해당 표준판 및 실험실 절차에 따라 확인해야 합니다.

다음과 같은 경우 KP-1066S를 선택하십시오:

• 부록 D.3 또는 그림 D.3은 시험 계획서에서 확인할 수 있습니다.
• 전자 펄스 발생기 회로가 필요합니다.
• 명시된 0.42μF 회로 구성이 중요합니다.
• 필요한 전압은 0.5~3kV 범위에 속합니다.
• 반복 가능한 충전 및 방전 응용 프로그램이 필요합니다.

KP-1066S는 KP-1065S 또는 KP-1950S의 저전압 버전이 아닙니다. 두 제품의 정전 용량, 에너지 저장 용량 및 방전 특성은 근본적으로 다릅니다.

일반적인 문제 1: 견적 요청서에 표준 규격과 전압만 포함되어 있음

고객은 다음과 같은 요청을 할 수 있습니다.

“IEC 62368-1 규격의 5kV 임펄스 시험기 견적을 제출해 주십시오.”

적어도 세 가지 중요한 사실이 누락되었습니다.

1. 어떤 그림이나 회로가 해당됩니까?
2. 어떤 파형 또는 방전 네트워크가 필요합니까?
3. 어떤 DUT 인터페이스를 테스트할 예정입니까?

5킬로볼트는 여러 모델의 작동 범위에 속하지만, 각 모델은 서로 다른 테스트를 수행합니다.

적절한 대응은 가장 가까운 전압 범위를 선택하는 것이 아닙니다. 공급업체는 기술적으로 구속력 있는 구성을 발행하기 전에 테스트 조항, 도면, 회로도 또는 인증 테스트 계획을 요청해야 합니다.

일반적인 문제 2: DUT 연결 후 개방 회로 출력 변화

임펄스 발생기는 기준 검증 중에 예상 전압이나 파형을 표시할 수 있지만, DUT가 연결되면 결과가 달라질 수 있습니다.

관찰 가능한 사항은 다음과 같습니다.

• 더 낮은 최대 전압;
• 더 느린 전진 시간;
• 변경된 붕괴 시간;
• 오버슈트 또는 링잉;
• 양극과 음극 사이의 비대칭성;
• 서지 보호 부품의 예기치 않은 작동;
• 조기 고장 또는 섬락.

이것만으로 발전기에 결함이 있다는 것이 자동으로 증명되는 것은 아닙니다.

DUT(테스트 대상 장치)는 방전 경로에 임피던스, 정전 용량, 보호 장치 및 기생 소자를 추가합니다. 테스트 리드 길이, 접지 및 연결 형상 또한 측정 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.

실용적인 문제 해결 순서

먼저 실험실에서 승인한 기준 구성으로 발생기를 검증하십시오. 그런 다음 측정 구성을 불필요하게 변경하지 않고 DUT를 연결하십시오.

결과가 변경될 경우:

1. 발전기 회로가 올바른지 확인하십시오.
2. DUT 연결 지점을 확인하십시오.
3. 고전압 및 귀환 경로를 단축합니다.
4. 접지 및 루프 영역을 점검하십시오.
5. 오실로스코프와 분배기 설정을 확인하십시오.
6. 보호 구성 요소가 전도성을 띠는지 여부를 판단합니다.
7. 양극 및 음극 결과 비교;
8. 참조 파형과 로드된 파형 모두를 기록합니다.

파형을 개방 회로, 기준 부하 또는 DUT 연결 조건에서 평가해야 하는지는 적용되는 시험 요구 사항 및 승인된 실험실 절차에 따라 다릅니다.

일반적인 문제 3: 발생기 디스플레이와 오실로스코프의 표시값이 일치하지 않음

모니터링 출력은 파형 관찰을 용이하게 하지만 측정 오류를 완전히 제거하지는 못합니다.

KP-1950S와 KP-1065S 모두 명목상 1:1000의 모니터링 비율을 명시하고 있습니다.

파형을 해석하기 전에 다음 사항을 확인하십시오.

• 보정된 모니터링 비율;
• 오실로스코프 채널 감쇠;
• 프로브 또는 분배기 설정;
• 입력 임피던스;
• 대역폭;
• 샘플링 속도;
• 트리거 레벨 및 극성;
• 수직 범위;
• 측정 접지;
• 표시된 값이 모니터링 포트에서 측정된 것인지 또는 DUT 단말기에서 측정된 것인지 여부.

예를 들어, 명목상 1V 모니터링 신호는 1:1000 비율로 약 1kV를 나타낼 수 있습니다. 실제 변환은 명목상의 가정이 아닌, 교정된 비율과 측정 문서를 따라야 합니다.

기술적으로 완벽한 테스트 기록에는 다음 사항이 포함되어야 합니다.

• 발전기 모델 및 일련번호;
• 선택된 회로;
• 전압 설정;
• 파형;
• 극성;
• 테스트 횟수;
• 충전 및 방전 간격;
• 오실로스코프 모델;
• 채널 감쇠;
• 보정된 분할 비율;
• DUT 작동 상태;
• 저장된 파형 데이터 또는 스크린샷.

일반적인 문제 4: EMC 서지 발생기를 대체품으로 사용하는 경우

고객들은 기존의 IEC 61000-4-5 서지 발생기를 IEC 62368-1 테스트에 사용할 수 있는지 자주 문의합니다.

해당 기기들을 자동으로 상호 교환 가능한 것으로 간주해서는 안 됩니다.

IEC 61000-4-5는 EMC 서지 내성을 다루고 있으며, IEC 62368-1은 제품 안전 표준입니다. 유사한 파형 용어가 사용되더라도 발생기 회로, 소스 특성, 커플링 구성, 테스트 포트 및 승인 기준이 다를 수 있습니다.

발전기를 교체하기 전에 다음 사항을 비교하십시오.

• 회로 토폴로지;
• 발전기 용량;
• 저항값;
• 소스 임피던스;
• 전압 파형;
• 전류 파형;
• 결합/분리 방식;
• 출력 극성;
• 테스트 포트;
• 시험 목표;
• 검증 및 교정 요구사항.

두 장비 모두 1.2/50 μs 또는 10/700 μs 관련 출력을 생성할 수 있다는 사실이 두 장비의 전체 ​​회로 및 테스트 방법이 동일하다는 것을 증명하는 것은 아닙니다.

대체품은 담당 시험소 또는 인증 기관에서 해당 장비가 IEC 62368-1 시험 조건에 부합하는지 확인한 후에만 수락되어야 합니다.

일반적인 문제 5: "교정 인증서 필요"라는 문구가 너무 모호하다

구매 명세서에는 다음 사항만 명시될 수 있습니다.

"교정 인증서를 제출해야 합니다."

그 문구는 무엇을 측정해야 하는지를 정의하지 않습니다.

실험실은 문서에 다음 내용이 포함되어야 하는지 여부를 판단해야 합니다.

• 지정된 테스트 지점에서의 출력 전압;
• 양극과 음극;
• 1.2/50 μs 시간 매개변수;
• 10/700 μs 시간 매개변수;
• 모니터링 출력 분배기 비율;
• 전압 표시 정확도;
• 정전 용량;
• 충전 또는 방전 시간;
• 테스트 횟수 정확도;
• 측정 불확실성;
• 추적 가능성;
• 해당 보고서 언어;
• ISO/IEC 17025 인증 요건.

전압 표시 정확도만 다루는 교정 보고서는 파형 검증 및 모니터링 비율 측정을 요구하는 실험실의 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

따라서 구매 주문서가 발행되기 전에 교정 범위, 측정 지점 및 발행 연구소에 대해 합의해야 합니다.

일반적인 문제 6: 발생기는 펄스를 발생시키지만, 합격/불합격 기준이 불분명함

임펄스 테스트 발생기는 지정된 전기적 스트레스를 가합니다. 하지만 테스트 대상 장치(DUT)가 모든 요구 사항을 충족하는지 여부를 독립적으로 판단하지는 않습니다.

테스트 중 및 테스트 후 엔지니어는 다음 사항을 관찰해야 할 수 있습니다.

• 절연 파괴;
• 섬락 또는 아크 발생;
• 보호 부품 고장;
• 비정상적인 종료 또는 재설정;
• 영구적인 기능 손상;
• 필수 안전장치의 상실;
• 단열재의 열화;
• 허용할 수 없는 변형 또는 과열;
• 검사 후 정상적인 회복;
• 시험 후 유전율 또는 기능적 결과.

최종 승인 기준은 해당 표준 조항, 인증 계획 및 실험실 절차에서 도출되어야 합니다.

발전기에 "테스트 완료" 표시가 나타났다고 해서 제품이 테스트를 통과했다는 의미는 아닙니다.

실용적인 선정 워크플로

1단계: 표준 버전을 확인하세요

프로젝트에서 사용된 IEC, EN, UL, CSA, GB 또는 기타 국가별 채택 규격을 정확하게 기록하십시오.

모든 시장에서 동일한 버전이 동시에 적용되고 있다고 가정하지 마십시오.

2단계: 정확한 참조를 확인합니다.

조항, 부록, 그림 및 표 D.1 회로 번호를 요청하십시오.

고객이 확신하지 못할 경우, 테스트 계획서의 관련 페이지나 회로도를 요청하십시오.

3단계: DUT 인터페이스를 확인합니다.

테스트가 다음 사항에 적용되는지 판단하십시오.

• 주전원 관련 회로;
• 통신 포트;
• 네트워크 인터페이스;
• 안테나 또는 동축 인터페이스;
• 전원 어댑터;
• 내부 회로;
• 다른 접근 가능한 연결 또는 외부 연결.

4단계: 파형 또는 회로 구성을 확인합니다.

"서지 테스트"라는 일반적인 문구를 유일한 요구 사항으로 사용하지 마십시오.

프로젝트에 다음 사항이 필요한지 기록하십시오.

• 10/700 μs;
• 1.2/50 μs;
• 그림 D.2 / 회로 3;
• 부록 D.3 전자 펄스 회로;
• 또 다른 명시적으로 정의된 조건.

5단계: 전압 외 다른 요소도 확인하십시오

확인:

• 출력 범위;
• 정전 용량;
• 저항 네트워크;
• 극성;
• 테스트 간격;
• 시험 횟수;
• 모니터링 출력;
• 제어 및 기록 기능.

6단계: 측정 시스템 정의

실험실에서 다음을 사용할지 확인하십시오:

• 내장 모니터링 출력;
• 외부 고전압 분배기;
• 저장 오실로스코프;
• 자동 데이터 수집;
• 개방 회로 검증;
• 로드된 파형 검증.

7단계: 문서화 범위 정의

주문 전에 데이터시트, 회로 확인서, 검사 보고서, 교정 보고서, 측정 지점 및 추적성 요구 사항에 대해 합의하십시오.

임펄스 테스트 발생기 선정 매트릭스

견적 전 필요한 정보

기술적으로 유용한 견적 요청서(RFQ)에는 다음 사항이 포함되어야 합니다.

정확한 회로도가 불확실한 경우, 고객은 관련 표준 참조 자료, 테스트 계획 발췌본 또는 회로도와 함께 DUT 인터페이스 정보를 제공해야 합니다.

자주 묻는 질문

참고 자료 및 기술적 근거

본 문서는 공식 IEC 간행물 목록과 논의된 모델에 대해 현재 이용 가능한 KingPo 제품 정보를 기반으로 작성되었습니다. 구매한 표준 및 프로젝트별 테스트 계획이 여전히 기준 문서입니다.

• IEC 62368-1:2023 — IEC 공식 간행물 목록
• KingPo KP-1950S — IEC 62368-1 표 D.1 임펄스 시험 발생기
• KingPo KP-1065S — IEC 62368-1 그림 D.2 펄스 전압 발생기
• KingPo KP-1066S — IEC 62368-1 부록 D.3 임펄스 시험 발생기

맺음말

임펄스 테스트에서 가장 값비싼 실수는 전압이 부족한 발전기를 사는 것이 아닙니다. 필요한 전압에는 도달하지만 잘못된 회로를 생성하는 발전기를 사는 것입니다.

IEC 62368-1 프로젝트의 경우 장비 선택은 다음 순서를 따라야 합니다.

표준판 → 조항 및 그림 → 회로 → 파형 → DUT 인터페이스 → 전압 → 측정 → 문서

KP-1950S, KP-1065S 및 KP-1066S는 서로 다른 IEC 62368-1 시험 조건을 충족합니다. 전압 범위는 일부 겹치지만 파형 네트워크, 정전 용량 값 및 적용 분야는 다릅니다.

견적을 요청하기 전에 정확한 표준 참조, 필요한 테스트 회로 및 DUT 인터페이스를 제공해 주십시오. 이렇게 하면 구성 오류를 줄이고, 잘못된 테스트 결과를 방지하며, 제공된 측정 문서가 실험실의 품질 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다.