安规认证中电源电压波动测试的范围及测试方法

电源电压波动是电网中常见的干扰现象，可能导致电子设备运行异常、数据丢失甚至硬件损坏。在安规认证中，电源电压波动测试是评估设备抗干扰能力的关键项目，直接关系到设备的安全性和可靠性。本文将详细解析该测试的适用范围、标准依据、具体方法及注意事项，帮助相关从业者准确理解和执行测试流程。

电源电压波动测试的基本定义与干扰类型

电源电压波动指电网电压在短时间内发生的非正常变化，主要包括三种核心类型：电压暂降（电压降至额定值的10%~90%，持续0.1秒至1分钟）、电压暂升（电压升至额定值的110%~140%，持续时间同上）和电压中断（电压降至额定值10%以下，持续0.1秒至3分钟）。此外，工频频率波动（如47Hz~53Hz的频率变化）也属于测试范畴——频率异常会影响设备电源转换效率，甚至导致电机类负载堵转。

这些干扰的来源很具体：比如工厂大型电机启动时，电网会因瞬间大电流拉低电压（可能骤降30%、持续0.3秒）；雷击导致线路短路时，会引发电压中断（持续数秒）；变压器切换则可能造成电压暂升（10%~20%、持续1秒）。测试的本质是验证设备在这些真实场景下，能否“扛住干扰”或“安全妥协”。

举个例子：医疗监护仪在电压中断时，需自动切换到内置电池供电，且不能中断患者生命体征监测；家用冰箱在电压暂降时，压缩机不能直接停机——否则食材会变质，甚至压缩机重启时的冲击电流可能烧毁电机。

电源电压波动测试的适用范围

该测试几乎覆盖所有接入电网的电子电气设备，按场景可分为三大类：

第一类是IT与通信设备：如电脑、服务器、路由器、交换机。这类设备对电压波动极其敏感——哪怕0.1秒的电压骤降，都可能导致服务器数据库崩溃或路由器断网，因此是测试的“重点关照对象”。

第二类是家用与类似用途设备：如冰箱、空调、微波炉、洗衣机。这些设备直接关系用户日常使用，测试需关注“运行稳定性”——比如空调在电压暂升10%时，不能触发过载保护停机；洗衣机在电压暂降时，不能丢失当前洗衣程序。

第三类是工业与医疗设备：如PLC（可编程逻辑控制器）、电机驱动器、手术无影灯。工业设备的测试重点是“控制连续性”——比如PLC在电压中断5秒后，需保持对电机的控制信号，否则生产线可能停工；医疗设备则需“安全优先级”——任何干扰都不能影响患者生命安全。

需说明的是：电池供电设备（如手机、手电筒）或宽电压输入设备（如支持90V~264V的旅行充电器），若其电源输入范围覆盖了常见波动范围，可能无需额外测试，但需确认具体安规标准（如CCC认证中的GB/T 17626.11要求）。

测试的标准依据与核心参数

测试的“标尺”是国际与国内标准，最常用的有：

1、IEC 61000-4-11（对应国内GB/T 17626.11）：针对电压暂降、暂升和中断。标准明确了“三级幅度+五级持续时间”的组合——比如电压暂降的幅度分10%、30%、60%，持续时间分0.1s、0.5s、1s、5s、10s；电压暂升则是10%、20%、30%三个幅度。

2、IEC 61000-4-28（对应国内GB/T 17626.28）：针对工频频率变化。标准要求频率范围覆盖47Hz~53Hz，变化速率分为“慢变化”（1Hz/s）和“快变化”（>1Hz/s）——比如测试电机时，需验证频率降到47Hz时，电机是否能保持转速，不会因转矩不足停转。

3、IEC 61000-4-13（对应国内GB/T 17626.13）：针对电压波动与闪烁。这类测试更关注“周期性波动”——比如电网因电焊机频繁启动导致电压每秒波动5次，需验证灯泡是否闪烁（影响用户体验）或电视是否出现条纹。

不同地区的认证会有差异：比如UL认证（美国）中，IT设备需符合UL 60950-1标准，其电压波动测试更强调“过流保护”——若设备在电压骤升时电流超过额定值的150%，则判定不合格。

测试前的准备工作

测试能否准确，“准备环节”占50%的权重：

首先是测试设备：需准备电压波动发生器（核心设备，能模拟各种波动类型）、功率分析仪（监测电压/电流/功率的实时变化）、示波器（捕捉电压波形的瞬态尖峰）、负载模拟器（模拟设备的额定负载——比如测试电脑时，需连接外接硬盘、显示器，达到最大功耗）。

其次是被测设备（EUT）的状态：EUT需运行至“正常工作状态”——比如电脑要打开操作系统和办公软件，冰箱要运行至设定温度（如2℃），空调要调到制冷模式并达到设定温度（如26℃）。同时，负载需“拉满”——比如测试电热水壶时，要装到额定水量（如1.5L），确保功耗达到最大值。

最后是环境条件：温度需控制在23℃±5℃，湿度45%~75%——高温会让设备的电源模块散热不良，可能在测试中提前触发过热保护；湿度太高则可能导致设备绝缘下降，出现漏电风险。电源需用UPS（不间断电源）——避免市电本身的波动影响测试结果。

具体的测试步骤

测试步骤可总结为“连接→设置→施加→监测→恢复”五步：

第一步：连接测试系统。将电压波动发生器的输出端接EUT的电源输入端，功率分析仪串联在发生器与EUT之间（测电流），示波器并联在EUT的电源输入端（测电压波形），负载模拟器接EUT的输出端（如电脑的USB口接电子负载）。

第二步：设置测试参数。根据标准选测试类型——比如要测“电压暂降30%、持续0.5秒”，就把发生器的参数设为“幅度-30%、时间0.5s、重复3次”（重复3次是为了验证结果的一致性）。

第三步：施加测试信号。启动发生器，向EUT“打”波动信号。这里有个关键点：需“同步”EUT的运行阶段——比如测试洗衣机时，要在“脱水阶段”施加信号（此时洗衣机的负载最大，对电压波动最敏感）；测试微波炉时，要在“加热中期”施加信号（此时磁控管处于高功率运行状态）。

第四步：实时监测。盯着EUT的状态：比如电脑有没有蓝屏、重启？空调有没有显示错误代码？PLC有没有停止输出控制信号？同时，记录功率分析仪的数据——比如电压骤降时，电流有没有飙升（若电流超过额定值的200%，说明电源模块的稳压电路失效）；示波器有没有捕捉到电压尖峰（若尖峰超过额定值的180%，可能击穿电容）。

第五步：恢复与检查。测试结束后，把EUT接回正常电源，运行30分钟以上。要检查：EUT有没有永久性损坏（如电源适配器有没有烧毁）？功能有没有恢复（如电脑能不能正常开机，数据有没有丢失）？比如测试冰箱后，要打开门看内部温度——若温度上升超过5℃，说明冰箱在测试中停机了，判定不合格。

测试中的注意事项

1、别超EUT的电源范围：比如EUT的输入是AC 100~240V，就不能设置电压暂升为150%（超过240V的140%）——否则会直接烧电源模块。

2、负载要“真实”：比如测试LED灯时，不能用电阻负载代替——LED灯是非线性负载，其电流波形是脉冲式的，电阻负载的电流是正弦波，用电阻负载测试的结果会“失真”。

3、实时监测温度：比如测试电源适配器时，若温度超过85℃（大部分适配器的上限），要立即停止测试——否则适配器可能熔化或起火。

4、测试后要“复现”：若测试中EUT出现故障，需重复测试1~2次——确认是“波动导致的故障”，还是“EUT本身的质量问题”。比如电脑第一次测试时蓝屏，第二次测试正常，可能是偶然性故障，需排查EUT的硬件稳定性。

不同设备的测试重点

1、IT设备：重点是“数据完整性”。比如测试服务器时，要模拟电压暂降30%、持续1秒，观察服务器的数据库是否正常读写，网络连接是否保持，有没有触发自动保护（如切换到UPS）。若服务器重启或数据丢失，直接不合格。

2、家用设备：重点是“运行稳定性”。比如测试空调时，模拟电压暂升10%、持续1秒，观察空调有没有停止制冷，压缩机有没有异响，显示屏有没有错误代码。若空调停机，判定不合格。

3、工业设备：重点是“控制连续性”。比如测试PLC时，模拟电压中断5秒，观察PLC有没有保持对电机的控制信号（如电机有没有继续运转），有没有触发故障报警，电源恢复后能不能自动恢复运行。若电机停转，判定不合格。

测试结果的判定

合格的标准很明确：EUT在测试中“功能正常”或“安全妥协”——

“功能正常”：比如电脑在电压暂降时，不重启、不蓝屏，办公软件正常运行；

“安全妥协”：比如冰箱在电压暂降时，压缩机暂时停机，但电源恢复后能自动重启，且内部温度上升不超过2℃（不会变质）；

不合格的情况：EUT出现永久性损坏（如电源模块烧毁）、功能丢失（如数据丢失）、安全风险（如电机过载冒烟）。

举个例子：测试手机充电器时，若电压暂升10%导致充电器的USB口输出电压超过5.5V（超过USB标准的5V±5%），则判定不合格——因为过高的电压会烧坏手机电池。