功率元件中的IGBT & SiC-MOSFET等被應用於各種領域 (譬如：電子產品、工業設備、航空航太、軍用設備、鐵路設備、新能源、智能電網、新能源汽車等)，且經常被使用於高功率/大電流的電源轉換/控制線路，工作電壓通常都是數千伏特，由於會被切換ON/OFF狀態的關係，模組中的閘極(Gate)與集極(Collector)或汲極(Drain)之間以及模組與散熱板之間會出現PWM的高電壓差。當高電壓跨越在含有氣泡、氣隙或裂縫的絕緣材料時，就有較大的可能性會發生局部放電，經過長時間的工作後會慢慢使絕緣材料逐漸劣化，進而造成絕緣材料的絕緣失效導致產品損壞。

【圖一】馬達驅動控制線路圖

另外，每個模組的閘極(Gate)與射極(Emitter)或源極(Source)之間工作偏壓可能是由各別的變壓器所提供，而變壓器的一二次側之間也會存在高頻的高電壓差。當變壓器一二次側的絕緣能力不足，持續性異常放電的突波也可能會使數位控制動作異常及導致電晶體故障。雖然變壓器使用的線材本身可能具有足夠的耐壓能力(譬如：耐壓3000V的線材)，但是當一二次側的線圈相鄰很近或是靠在一起時，看似線材之間好像可以承受相當高耐壓(譬如：6000V)，但實際上可能於一般電壓(譬如：1000V)工作一段時間後就發生故障了。這是因為一般線材絕緣皮的介電係數都遠大於空氣，所以使空氣間隙的跨電壓/分壓比例相對高，當線材之間空氣間隙的跨電壓達到>350V(在1atm下空氣最短距所需的放電起始電壓)時，線材之間的局部表面就會開始發生局部放電，由於線材的絕緣皮不會立刻劣化/損壞，所以持續使用一段時間後，線材的絕緣皮才會逐步被碳化，最終導致變壓器的一二次側短路(如圖四)。

【圖四】變壓器一二次側線圈的線材間的間隙發生局部放電

光耦合器與數位隔離器被應用於各種需要隔離的環境，當隔離的高電壓跨越在含有氣泡或裂縫的絕緣材料時，就可能會有足夠高的分壓在氣泡或裂縫上導致發生局部放電。經過長時間的劣化後，因絕緣材料的絕緣失效而導致電壓的隔離失效(如圖五)。

【圖五】光耦合器裡存在氣泡的示意圖

局部放電器校正

局部放電測試設備用於測量與判定微小放電量，其訊號非常微小且快速以及待測物實際容量的影響，因此局部放電量測設備必須經過精確的校正，才能確保在局部放電發生時高頻的放電訊號能夠被精確的測量。

高壓模組 (A195005 & A195004)

高壓模組擁有高精度與大範圍的局部放電測量，依待測物的電容值與量測PD放電量的需求可選擇不同的高壓模組。

• A195005具有四個PD量測檔位，PD測量範圍可從1pC~6000pC
• A195004具有兩個PD量測檔位，PD測量範圍可從1pC~2000pC

在測試結束後，主機會將量測的數據與結果直觀的顯示在畫面上，有助於對放電量的判定與分析。

A195004的外型是針對自動機台的應用而設計成等腰梯形，讓需要多台測試的自動機台可將高壓模組做扇形排列，優化空間的使用。另外，插入式的連接設計使A195004更接近測試座且縮短測試線的長度(降低線材對測試結果的影響)，也讓高壓模組容易插拔，增加產品維護以及維修的便利性。

抗干擾設計

由於測試環境中可能存在不可避免的高頻雜訊，因此將測試&量測與操作&顯示分成高壓模組與主機的設計，並將高壓模組(測試 & 量測)與主機(操作 & 顯示)分離。高壓模組就可以盡可能的靠近待測物進行量測，降低因測試線導致被環境的高頻雜訊干擾，量測線路採用訊號隔離方式設計，並讓量測迴路盡可能的最短。另外，低壓迴路端使用同軸電纜線來隔離環境雜訊的干擾，避免量測迴路受到環境雜訊干擾以及使用金屬遮罩將待測物與環境雜訊做隔離，確保測量的精準度。

法規針對特定產品要求/建議執行局部放電測試(Partial Discharge Test)，並提供局部放電測試電壓(Vpd)的參考公式。局部放電的測試通常會建議/要求將最 大額定隔離工作電壓或最大額定重複峰值隔離電壓(取電壓值較高者)乘以1.875倍做為局部放電測試電壓。 局部放電測試電壓(Vpd)的計算公式如下：

三種符合法規的測試

Chroma 19501內建法規要求的三種測試方法1、2與3，設定畫面下方會顯示示意圖輔助使用者設定測試參數與選擇測試方法，讓使用者可以更快速地上手。

三段電壓測試方法

為了讓製造商可以在符合法規局部放電測試要求的同時，依自己對品質的要求而使用一個高於法規局部放電要求的測試電壓來執行局部放電測試以提升產品品質。Chroma 19501增加了三段電壓測試方法(4)與(5)，此測試方法的流程會先經過耐壓測試(第一段電壓測試)，再使用高於法規局部放電測試要求的測試電壓執行局部放電測試(第二段電壓測試)，最後使用符合法規要求的局部放電測試電壓(Vpd)執行局部放電測試(第三段電壓測試)。此測試方法不但能符合法規要求又可以提升產品品質。

高頻電壓的應用(A195004 Only)

高頻電壓有三個優點：
(1) 提高輸出電壓的頻率可增加電壓峰值出現的頻率，可縮短PD測試的時間並提高產能。
(2) 因待測物的原始絕緣狀態可能有不穩定的因素(譬如：濕氣、灰塵、毛邊等)存在導致PDIV的結果不穩定，所以為了得到較穩定的PDIV結果，可先使用較高頻率的高電壓對待測物的不穩定因素做預處理。較高的電壓可消除不穩定的因素以及較高的頻率可縮短消除不穩定因素的時間。
(3)當需要分析待測物絕緣品質的弱點或尋找弱點的位置時，可使用較高頻率的高電壓讓待測物的絕緣劣化。較高的電壓(>PDIV)可以使待測物的絕緣逐漸劣化以及較高的頻率能縮短劣化的時間。

PD不良次數判定功能

PD發生時的訊號非常微小且容易受到環境中的高頻雜訊干擾，PD不良次數判定功能的目的是為了降低因外部雜訊干擾導致測試結果的誤判，確認局部放電確實是發生於待測物上，而非受到環境的一次性干擾。待測物上的局部放電通常會隨著電壓周期性的變化發生週期性的局部放電，因此局部放電相較於環境中的高頻雜訊是相對穩定的。

Chroma 19501設計以測試電壓的每個半波週期為單位計數PD持續發生超過電荷量上限(Q Max)的次數。每連續5個半波週期內必需發生超過2次電荷量上限(Q Max)，計數的次數才會累加，也就是第一次發生超過電荷量上限(Q Max)的PD放電後的4個半波週期內(2個週期) 必需接著再發生1次，計數的次數才會累加；如果沒有，計數的次數將會歸零並且重新計數。當計數的次數達到/超過設定的次數上限，就會判定為不良。

範例：當PD不良的發生次數判定設定為5 P.D. 時

(1)條件成立：計數的次數大於等於5次

(2)條件不成立：計數的次數小於5次

▲ 當每5個半波週期內沒有發生2次大於電荷量上限(Q Max)的PD放電，次數歸零並且重新計數

HVCC 高壓接觸檢查功能

針對高絕緣能力之元件於高壓輸出前進行接觸檢查非常重要，Chroma獨特之高壓接觸檢查功能(High Voltage Contact Check, HVCC)是利用Kelvin測試方法，於高壓輸出前，對高絕緣能力的元件進行接觸檢查以提升測試可靠度與生產效率，其應用接線迴路示意如圖示：