如何使用电压尖峰发生器对机载设备进行 RTCA DO-160 第 17 章电压尖峰测试

摘要
机载飞机供电汇流条在负载切换、继电器通断过程中会产生幅值较高、持续时间短的电压尖峰瞬态干扰，这类干扰通过AC/DC电源输入端耦合进入机载电子设备，会造成器件损坏、程序异常、通信中断等故障。RTCA DO‑160 Section17作为民用航空机载设备适航验证的重要电磁兼容测试项目，需要依靠专用电压尖峰发生器复现真实机载电网中的尖峰脉冲，完成设备电压尖峰敏感度抗扰试验。本文围绕力汕DO160‑S17电压尖峰脉冲发生器，阐述电压尖峰发生器的设备原理、测试准备、完整测试流程以及结果判定方法，为民航机载设备以及遵循RTCA DO‑160 Section17规范的军用航电设备的电源端口电压尖峰抗扰度试验提供实操参考。

测试背景与测试目的
航空器机载供电系统包含大量感性负载，当机载汇流条进行负载投切、电磁继电器吸合与断开时，电感磁场快速释放能量，会在供电线缆上产生上升时间短、脉冲宽度约10μs的电压尖峰瞬态干扰。该干扰直接作用在机载电子设备的电源输入端口，轻则造成设备工作参数漂移、通信误码，重则击穿电源芯片、保护器件，造成机载设备永久性损坏，直接威胁航空平台运行安全。

RTCA DO‑160 Section17电压尖峰测试，就是用来验证受试机载设备（EUT）在遭受上述电源线上瞬态尖峰冲击时，设备是否能够维持完整功能，或者不出现永久性硬件损伤的试验项目，测试覆盖交流与直流供电的机载设备，同时适用于民用航空、直升机以及部分引用该标准要求的军用航电装备。该标准将受试设备分为A、B两个类别，A类设备需要承受最高600V开路尖峰电压，用于尖峰防护等级要求高的机载设备；B类设备测试电压取两倍设备额定工作电压或者200V二者之间较小值，防护等级相对较低。整个试验必须采用符合标准波形参数的电压尖峰发生器完成脉冲注入，普通浪涌、雷击设备无法替代本项测试。

电压尖峰发生器设备主要参数
力汕DO160‑S17电压尖峰脉冲发生器是专门针对RTCA DO‑160 Section17电压尖峰敏感度测试研制的电压尖峰发生器，整机输出波形参数完全匹配航空标准的指标约束，设备搭载安卓智能控制系统，支持WIFI连接平板实现远程操控，输出极性可以切换正向、负向以及正负交替模式，能够长时间连续稳定输出脉冲，满足认证实验室、科研院所、航空制造企业的试验需求。该系列分为三个型号，适配不同输出电流等级，内置或者配置外置10μs耦合变压器完成脉冲耦合注入，核心技术参数如表1所示。

从标准定义波形要求来看，电压尖峰发生器源阻抗必须控制在50Ω，上升时间不大于2μs，脉冲宽度大于10μs，这几项指标直接决定注入到受试设备端口的瞬态能量，也是选型电压尖峰发生器时的核心关注点。DO160‑S17系列可以通过内置耦合去耦网络直接给小功率机载设备供电叠加尖峰；大电流受试设备，则需要更换外置耦合变压器型号，保障主回路供电能力。

基于电压尖峰发生器的完整测试实施流程
正式开展RTCA DO‑160第17章测试之前，需要完成试验室环境布置，搭建测试系统，系统组成包含电压尖峰发生器、机载模拟供电电源、示波器、受试机载设备，监测终端。首先确认电压尖峰发生器设备经过计量校准，波形指标有效，同时准备好设备对应的测试类别文件，确定A类或B类测试电压等级。

第一步，波形预校验。断开受试设备，电压尖峰发生器输出端接50Ω标准匹配负载，使用示波器采集开路与匹配负载条件下输出波形，校验脉冲上升时间、脉冲宽度、输出阻抗、输出电压幅值，确认输出波形满足RTCA DO‑160 Section17波形定义，记录发生器各项设置参数，后续测试直接复用该组参数，不因为受试设备负载效应调整发生器输出设置。

第二步，受试设备安装与基线确认。将机载受试设备按照实际装机状态摆放，设备通过电压尖峰发生器耦合网络接入机载模拟供电电源，设置到设备额定AC或DC工作电压，开启全部设备功能，外接监测终端采集设备通信、显示、输出等全部性能指标，记录基线状态，确认受试设备无异常故障。电源输入端按照标准要求并联10μF电容，降低基础供电电源受到尖峰脉冲带来的电压跌落影响。

第三步，脉冲注入试验。根据设备类别设置电压尖峰发生器输出幅值，分别选择正向极性、负向极性，也可以设置正负交替模式，脉冲重复频率不超过标准允许最大2Hz，依次向受试设备AC/DC电源输入端施加标准电压尖峰脉冲。试验过程中持续观测受试设备运行状态，观察是否出现死机、重启、通信报错、功能失效等现象，同步记录示波器捕获到的电源端口实际尖峰波形。每一种极性按照标准要求施加足够数量脉冲，完成全部极性工况测试。

第四步，试验后复测。完成全部尖峰脉冲注入之后，保持受试设备通电运行，再次读取全部设备性能指标，对比试验前基线记录，观察是否出现性能降级。之后断电重启受试设备，检查硬件是否存在永久性损坏。

DO160-S17_电压尖峰脉冲发生器

测试结果判定标准
参照RTCA DO‑160 Section17的判定准则，测试结果分为两种情况。第一，对于关键级机载A类设备，在电压尖峰脉冲施加期间以及脉冲结束之后，受试设备应当保持全部规定功能正常，不允许出现工作异常，同时断电重启后设备不能存在硬件永久性损伤。第二，部分B类非关键设备，在尖峰冲击瞬间允许出现短暂扰动，但是脉冲结束后设备能够自动恢复全部功能，不能发生永久性硬件损坏；如果出现无法恢复故障，则判定设备不满足本章节测试要求，需要修改电源端口防护电路，增加瞬态抑制器件、输入滤波网络，再重新利用电压尖峰发生器开展复测。

测试注意事项
在使用电压尖峰发生器开展DO‑160 Section17试验时，需要注意不能随意修改发生器设置来补偿受试设备带来的波形畸变，受试设备输入阻抗会造成实际端口波形变形，这属于真实试验工况，发生器保持预校验阶段参数不变即可。同时耦合网络选型需要匹配受试设备的工作电流，小功率机载设备可以选用DO160‑S17内置CDN，大功率航电设备应当选用带外置耦合变压器的型号，避免电流过载影响试验结果甚至损坏设备。WIFI远程控制功能可以让操作人员远离脉冲输出端，提升高压尖峰测试的操作安全性，适合长时间连续测试工况。

结语
RTCA DO‑160 Section17电压尖峰测试是机载航电设备适航认证的关键项目，电压尖峰发生器作为整个试验的核心仪器，其波形精度、耦合能力直接决定测试结果有效性。力汕DO160‑S17电压尖峰脉冲发生器完整复现航空标准定义的尖峰瞬态，可用于民航机载设备，以及引用该标准的军用航电设备AC/DC电源端口电压尖峰抗扰度测试，模拟飞机汇流条负载切换、继电器动作产生的瞬态尖峰干扰，有效在实验室阶段验证机载装备抵御电源线瞬态冲击的能力，提前暴露硬件设计缺陷，对保障航空电子装备可靠性具备重要工程价值。