浪涌波形的LTSPICE仿真

一、浪涌的基本概念
根据GB/T 17626.5-2019或IEC 61000-4-5：2014《浪涌（冲击）抗扰度试验》，浪涌（冲击）是指由开关操作、雷电瞬变过电压等引起的单极性瞬态过电压或过电流，其特点是能量高、持续时间短（微秒至纳秒级），可能对电气电子设备造成干扰或损坏。

二、浪涌的主要危害

1. 灾难性破坏
   元件击穿：过电压直接击穿半导体器件（如二极管、三极管、集成电路）、绝缘材料或印刷电路板，导致设备永久损坏。
   电路损毁：产生飞弧、电晕等现象，烧毁电阻、电容等元件，甚至引发短路或火灾。
   系统瘫痪：对精密电子设备（如计算机、通信设备）造成数据丢失、程序错误或硬件报废，尤其在医疗、工业控制等领域可能引发安全事故。
2. 积累性损伤
   性能衰退：多次小能量浪涌累积，导致半导体器件参数漂移、接触点氧化，设备稳定性下降，寿命大幅缩短。
   功能异常：引发设备无理由复位、信号传输错误、显示异常（如屏幕闪抖、声音噪杂）等间歇性故障，影响用户体验。
3. 安全风险
   接地故障：浪涌可能导致设备外壳带电，引发触电风险；或造成电机、变压器等感性负载绝缘失效，引发相间短路。

三、GB/T 17626.5-2019标准中浪涌波形
两种关键波形：
1.开路电压波形（1.2/50us）
前沿时间（Front Time）：1.2us（允许±30%偏差），即电压从峰值的30%上升到90%的时间；
半值时间（Time to Half-Value）：50us（允许±20%偏差）;
峰值范围：0.5kV_{4kV，对应短路电流峰值0.25kA}2kA，二者比值定义了浪涌发生器的有效输出阻抗为2ohm。
2. 短路电流波形（8/20us）
前沿时间：8us（允许±20%偏差）；即电流从峰值的10%上升到90%的时间；
半值时间：20us（允许±20%偏差）；
电流峰值：与开路电压峰值严格匹配，如1kV电压对应500A电流。

四、LTSPICE仿真模型
基于标准构建了组合波发生器电路（1.2/50us–8/20us），核心元件包括：
储能电容（C）：存储能量以产生瞬态高压；
脉冲电阻（R、R）：控制波形前沿和衰减时间；
电感（L）：调节电流波形特性；
开关（SW）：触发浪涌能量释放。

浪涌仿真LTSPCIE模型

浪涌LTSPCIE结果

【参考文档】
[1]GB/T 17626.5-2019
[2]Simulation of Surge Pulse Generator and Applications in Automotive Immunity Testing
[3]Surge Generator according to IEC61000-4-5: Study and Experimental Implementation