SMT電子産品Hi-POT高壓絶緣給測試原理與方法

一. 測試目的

爲瞭防止人體受到傷害 , 單體內如有如下不良 : 螺絲鬆動, 未鎖, 零件腳裂錫, 未焊, 冷焊以及零件腳沒有插入孔內, 變壓器及零件絶緣度不佳或絶緣間隙距離不夠, 螺絲或其牠異物掉落其中,  FUNCTION 測試無法偵測到異常之狀態 , 因而, 從保護産品質量和産品的安全規則要求的角度齣髮, 必鬚要能檢測齣這些不良, 靜態時, 單體內上述不良, 測試設備難找齣, 隻有將單體放置, 於振動繫統中, 上述不良纔可通過儀器設備測齣來 .

二. 測試原理

1. HI-POT TEST< 高壓絶緣測試 >:  利用高壓加於某一有絶緣程度的物體兩端 , 通過漏電流的大小來判知物體之間絶緣性是否達到其絶緣的規格之要求, 在此, 我們是把單體的 NEVTRAL 與 LINE 短路接於高壓 HV 端 , 輸齣端與地線短路接曏 RETURN 端 , 加入高壓, 量測漏電流之大小, 來判定輸入端與輸齣端, 以及輸入端對接地端絶緣度是否符閤安全規格之要求。

2.GROUND CONTINVITY( 接地測試)： 對AC輸入端的GND及待測物的外殼灌入25A的電流,測得地線與外殼不能完全接觸,這樣測量得阻值會大於0.1Ω.隻有通過GROUND CONTINUITY 測試纔符閤安規要求,

3.ARCING TEST(電弧測試)： 當高壓的兩端靠很近時,會有尖端放電現象産生,此一現象經長時間的髮生將可能對産品産生很大的傷害,較常見的現象有,當要元件兩端加高壓時,元件腳有一箇未焊住,但與焊點有接觸,在振動時,偶爾脫開很小幅度,從而産生尖端放電或有些元件絶緣層有少許的颳傷。                                       

a. ARCING定義：ARC爲一物理現象,通常是指兩端點之間,因距離不夠或介質存在,           而在通電時産生的一箇跳火現象,此跳火現象通常爲非連續性的,ARCING偵

b. 測的目的：ARC的産生,併不會造成産品立卽故障或對人體傷害的問題,但牠會隨使用時的的增長,而造成兩端點間的絶緣日益破壞,進而造成機器的故障或對人體的危害,例如 ” SPS內的PCB的螺絲鎖緊,可能會因工作一段時間後,中間介質阻抗改變,造成浮動電位,進一步破壞PCB內部元件,或因ARC的産生,影響SPS的正常工作.因此ARC偵測的目的在防患未然,也可説是産品可靠度試驗,

c. ARC偵試線路原理：在ARC的定義列ARC爲非連續性的,且約爲1KHZ以上的PLUSE OR SPIKE 的高頻信號,因此ARC偵測線路原理如下：

從被測物電流訊號經過兩迴路 ,一爲20 — PASS  FILTER,20 — PASS  FIELTER是將電流信號轉換成 RMS值,以便量測與判定,HI — PASS  FILTER則是當被測物電流信號有 ARC(高頻信號)産生時,將低頻濾掉,隻留高頻信號,併經過量測與判彆,以上爲ARC偵測線路原理.

d. ARC功能偵測計祘：ARC的産生與兩端點間的電壓與距離有關,因此,ARC的産生通常在高壓時産生 ,也就是在波峰産生,併且ARC的高頻訊號也是載在波峰上故計祘與量測方式都是以 MHP：

例 (一)：

測試電壓 AC1250VAC時：

VP=1250*√2=1768V,以電阻500KΩ做介質

GAP=兩端點距離調整至AR C 剛好産生 ,約0.5MM左右

因此 ,ARC電流爲I=V/R=1768 / 1500K=3.5MAP

從上述來看 ,可歐姆定律來計祘,但此爲理論值,故我們必鬚考慮各種誤差的可能,如GAP大小,電阻含 性等因素.

e. ARC 等級説明 :

9等級( 0.0027A)

8 等級 (0.0055A)

7等級(0.0077A)

6等級(0.0100A)

5等級(0.0120A)

4等級(0.0140A)

3等級(0.0160A)

2等級(0.0180A)

1等級(0.0200A)

三.  測試設備：

1. AC WITHSTANDING VOLTAGE   TESTER(交流抗壓測試器)

2. AC 20W RESISTANCE   TESTER(交流低電阻測試儀)

3. 振動機颱 .

四 . 測試項目

1. HI-POT   TEST   (高壓測試)

2. ARCING TEST   (高弧測試)

3. GROUND CONTINUITY TEST(接地測試)

4. INSULATION     ( 絶緣阻抗測試 )

五 .儀器操作(以7440爲蔘考)

1. WITHSTANDING  VOLTAGE  TESTER 選擇項目選按AC-W鍵：

W-VOLT     1500V         （按數字鍵輸入）

HIIMIT      13 M A          (按數字鍵輸入)

L O-LIMIT    8.0MA         (按數字鍵輸入)

RAMP TIME    1S           (按數字鍵輸入)

DWEU TIME    3S           (按數字鍵輸入)

FREQVENCY   60HZ         (已設定好)

ARC  SENSE     8           (已設定好)

ARC  FAIL      ON          (按ENTER鍵切換ON/OFF)

SCANNER SETCH             (未用)

OFFSET                      (未設定)

CONNECT     ON或OFF     (按ENTER鍵切換ON/OFF)

按 “V ” 鍵上下翻頁按 ‘ENTER ’ 自動存儲 ,AC或DC請按ENTER鍵切換,設定一樣慾知詳細設定 ,請蔘考使用者手冊.

AC  LOW  RESISTANCE  TESTER

先按： GROUNDING後

CURRENT     25A       (已設定好)

CURRENT      25A         (已設定好)

VOLTAGE       8V          (已設定好)

HI-LIMIT      0.1MΩ       (按數字鍵輸入)

20-LIMIT       0MΩ        (按數字鍵輸入)

PWELL TIME    2S          (按數字鍵輸入)

FREQUENCY  60HZ或50HZ  (按數字鍵輸入)

SCANNER       CH          (未用)

OFFSET                      (未設定)

CONNCT      ON或OFF     (按ENTER鍵切換)

按 ‘ENTER ’ 鍵結束

六 . 儀器檢查

1.HI-POT的檢查

治具原理 :用一箇固定電阻箱檢查HI-POT的輸齣電壓,根據線路原理:U=IR,計祘齣治具檢

測時之漏電流值 ,併作DAILY  CHECK之比較依據.      按 MEMORY鍵,輸入治具上標明之電流蔘數,接好FAIL SAMPLE按TEST,應聽到蜂嗚器的叫聲 ,且電流值應大於FAIL  SAMPLE上標明之漏電流值 .

七 . 測試判定

測試不良分以下幾種 :

BREAKDOWN            OVER FLOW+ARC: 輸齣過載 , 電弧信號

SHORT                   OVER FLOW :輸齣過載

HI LIMIT FAIL            OVER HI LIMIT SETTING :  電流過 大 失敗

ARC FAIL                >10VS PEAK CURRENT DETECTING

LO LIMIT FAIL           UNDER LO LIMIT SETTING :  電流過小失敗

OPEN                     CHANGE LO :  直流電壓緩陞充電電流

OFL                     OVER FLOW : 輸齣過載

主題        Q. 耐壓測試與絶緣電阻測試之間有什 麽 不衕呢？

IR 測試是一種定性測試，牠給齣絶緣繫統的相對質量的一箇錶示。通常用 500V 或 1000V 的 DC  電壓進行測試，結果用兆歐電阻來量測。耐壓測試也給被測物 (DUT) 施加高壓，但所加電壓比 IR  測試的高。其可以在 AC 或 DC 電壓下進行。結果用毫安或微安來量測。在有些規格中，先進行 IR 測試，接著再進行耐壓測試。如果一箇被測物 (DUT) 無法通過 IR 測試，則此被測物 (DUT) 也無法通過在更高的電壓下進行的耐壓測試。

主題         Q. 洩漏、擊穿 ( 崩潰 ) 和電弧之間有什 麽 不衕？

洩漏就是通過絶緣繫統洩漏的電流。擊穿 ( 崩潰 ) 是指通過或者跨越絶緣繫統的破壞性放電，其導緻通過絶緣繫統的電流突然大增。電弧是在過量的洩漏電流流過時可能齣現也可能不齣現的一種情況。當被測設備的某一區域的絶緣繫統失效，因而電壓自一導體錶麵曏另一導體錶麵閃電時就齣現電弧。電路的阻抗可能高得足以限製流過的電流，因而不導緻絶緣的完全失效。電弧的強度和牠的持續時間決定高壓測試何時探測齣失效情況。有些高壓儀有靈敏得足以探測電暈放電的電弧探測電路。在測試期間的電暈放電不一定錶示初始擊穿情況。有些設備，尤其是有電動機的設備，在高壓測試當中通常呈現電暈放電

主題            華儀安規儀器如何量測電弧 ?

電弧是一箇 物理現象 ，華儀電子經過大量的統計和客戶統計數據的反饋，將此 物理現象 進 行瞭量化，使之成爲可以量測的物理量，一般高阻抗電弧與電暈産生的高頻脈衝，其頻率 可在低於 30 韆赫至高於 1 兆赫範圍內變動，而且持續時間可能很短。這些脈衝常常持續不足 10 微秒（如圖一），這些短時脈衝或尖峰信號不一定會立卽導緻擊穿放電所以可以被乎略。

圖一

華儀安規儀器中有一箇專門的電弧偵測繫統（如圖二），牠通過一箇對於 10KHz 以上頻率迴應的高通濾波器將大於 10KHz 以上的高頻脈衝信號輸入一比較器，然後和儀器內部的一箇靈敏度調節器所産生的資料作比對，因爲華儀經過長時間的統計和客戶反饋認爲，10KHz 以上的電弧脈衝對於被測物品質帶來直接影響的機率最高。儀器內部靈敏度分爲1 ～ 9 箇級彆，每箇級彆代錶的偵測的電流峰值。 ( 如錶一所示 )

圖二

錶一

儀器電弧失效報警顯示的意義：

例如，當儀器設定 ARC ON 時，併且選定 ARC  靈敏度爲齣廠預設值 5 時，儀器檢測 DUT 報警提示  ARC Fail ，意味這華儀的安規儀器，偵測到該被測物 (DUT) 內部被偵測到一箇峰值大於12mApeak ，頻率大於 10KHz 的高頻電弧脈衝。

如何確定選擇靈敏度 爲 多少？

華儀的安規儀器齣廠電弧靈敏度的預設值爲 5 ，是因爲我們自己本身經過統計，而且我們的一些客戶如 IBM 也經過長時間的使用後統計的結果，認爲 5 是比較可以接受的一箇數位，而且 IBM 還曾經書麵通知牠的外協廠使用華儀安規儀器的時候，將電弧靈敏度設爲 5 。靈敏度太高可能造成不良率高，不符閤成本平衡，太低又可能對産品的質量留下長遠的憂患。因此如何選擇靈敏度級彆，應該由用戶自己根據産品特性經過一段時間的統計，充分考慮瞭不良率高低的情況等各種因子，來決定靈敏度高低。

IEC 60950-1 & IEC 60335-1  新舊版本安規測試項目差異比較