运用电路仿真方法分析固态继电器浪涌冲击失效模式

运用电路仿真方法分析固态继电器浪涌冲击失效模式

摘要：本文运用电子电路仿真分析的方法，通过建模、仿真、数据分析、故障模拟等方法，对固态继电器在浪涌（冲击）时出现的失效问题进行了分析，发现了固态继电器的失效模式，快速的解决了产品在电磁兼容试验中器件的失效问题。

关键词：电磁兼容；浪涌（冲击）；器件失效模式；仿真分析

Abstract：The paper has discussed that the method of using electronic cirouit simulation analysis，through modeling、simulation、data analysis、fault simulation and so on，the fault problem of solid state relay during the surge impact was analysed，the failure mode was found，and the failure of the device in the electromagnetic compatibility test is solved quickly.

Key words：electromagnetic compatibility；surge（impact）；device failure mode；simulation analysis

1.引言

在电气电子产品的电磁兼容测试和电路试验过程中，对于出现的器件失效问题，采用局部电路仿真分析方法，实现对器件工作状况的量化分析，发现器件的失效模式，对改进电路设计、提高产品的可靠性、提高产品开发效率能达到事半功倍的效果。

在一款三相电机正反转控制的产品设计验证时，该产品在电磁兼容浪涌（冲击）抗扰度试验时出现了固态继电器失效问题。该产品主电路采用的主要器件为三相交流正反转

控制固态继电器。固态继电器内部主要由可控硅和驱动电路构成并固化封装，器件内部环节出现的问题不直观、不易分析。通过利用Altium Designer软件的电路仿真功能[1]，采用对器件局部电路仿真分析方法，实现对器件工作状况的量化分析，很快的确定了固态继电器的失效模式和问题所在。据此对固态继电器进行了改进，固态继电器浪涌（冲击）试验得以通过。也使得该产品的开发得以顺利进行。以下结合浪涌组合波仿真电路和固态继电器仿真电路的建模、仿真分析，对固态继电器失效问题分析过程进行较详细介绍。

2.浪涌（冲击）抗扰度标准及组合波建模仿真

2.1浪涌（冲击）抗扰度参数和波形的定义

根据《GB/T 24338.5-2009轨道交通 电磁兼容 第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》、《GB/T 1762.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》 和企业固态继电器EMC的浪涌（冲击）抗扰度技术指标，确定浪涌冲击试验的1.2/50μs-8/20μs组合波的参数。选择开路电压为1000V，对应短路电流为500A。组合波参数见表1所示。

3.4结束语

本文采用电子电路仿真分析的方法，对三相交流正反转控制固态继电器的失效模式进行了仿真分析。主要是参照相关标准，对浪涌（冲击）抗扰度波形进行参数确定和建模，并使之符合组合波形定义的要求。在此基础上，对固态继电器内部检测电路进行等效和浪涌（冲击）试验仿真，由此确定了固态继电器的失效模式，发现了器件抗浪涌性能的质量问题所在，顺利的解决了器件的质量问题。为今后在产品设计中的器件选型、产品验证、器件问题分析等工作探索了一种有效的分析方法。

参考文献：

[1]Altium Designer 15.0电路仿真、设计、验证与工艺实现权威指南 何宾 编著

[2]《GB/T 1762.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》

[3]曹恒、王琪、张金锁、袁惠民. 电快速瞬变脉冲群试验方法研究[J] 振动、测试与诊断 2006（12）26-4

[4]《GB/T 24338.5-2009轨道交通 电磁兼容 第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》