三級浪湧防護及退耦設計
發布時間:2022-04-15 來源:leiditech 責任編輯:wenwei
【導讀】浪湧(surge)也叫突波、瞬變(voltagetransient),是電路短路、電dian源yuan切qie換huan或huo大da型xing發fa動dong機ji開kai關guan機ji引yin起qi的de電dian流liu瞬shun間jian超chao出chu穩wen定ding值zhi峰feng值zhi的de突tu發fa現xian象xiang,一yi般ban指zhi發fa生sheng在zai幾ji百bai萬wan分fen之zhi一yi秒miao時shi間jian內nei的de一yi種zhong尖jian峰feng脈mai衝chong,通tong常chang包bao括kuo浪lang湧yong電dian壓ya和he浪lang湧yong電dian流liu。
浪湧防護原理
浪湧的危害性非常大,可使電路瞬間燒壞,而浪湧保護就是利用線性元器件對高頻(浪湧)的de敏min感gan設she計ji的de保bao護hu電dian路lu,簡jian單dan而er常chang用yong的de是shi並bing聯lian大da小xiao電dian容rong和he串chuan聯lian電dian感gan。對dui於yu商shang用yong設she備bei,一yi般ban通tong過guo含han有you浪lang湧yong阻zu絕jue裝zhuang置zhi的de產chan品pin吸xi收shou突tu發fa的de尖jian峰feng能neng量liang,保bao護hu連lian接jie設she備bei免mian受shou浪lang湧yong損sun害hai。
在電路設計中,一般遵循“多級防護、逐級削減”的原則,組合使用多種保護元器件方案,實現係統級、高可靠的浪湧防護。
第一級保護
大多數防護電路中,第一級是最容易引入雷電等尖峰的端口。
對於建築物進線口、AC電源輸入端口等應用,這些場合選取氣體放電管等大通流保護器件,如GDT、SPG、TSS、信號類防雷模塊(SPD)等。在直流電路可以適用高滅弧電壓的GDT,類似雷卯電子的2R350-8LH,可以用於DC24V的直接跨接,
浪湧兩級保護方案
對於電源端口場合,
第di一yi級ji防fang護hu一yi般ban選xuan用yong能neng夠gou承cheng受shou較jiao高gao電dian壓ya或huo較jiao大da電dian流liu的de箝qian位wei型xing大da通tong流liu保bao護hu器qi件jian。若ruo在zai電dian源yuan端duan口kou選xuan用yong開kai關guan型xing保bao護hu器qi件jian,過guo電dian壓ya時shi開kai關guan型xing器qi件jian導dao通tong後hou電dian壓ya較jiao低di,本ben身shen影ying響xiang係xi統tong的de供gong電dian電dian壓ya,另ling一yi方fang麵mian係xi統tong電dian壓ya有you可ke能neng會hui維wei持chi一yi直zhi處chu於yu導dao通tong狀zhuang態tai不bu能neng正zheng常chang斷duan開kai,係xi統tong長chang時shi間jian通tong過guo較jiao大da的de電dian流liu(如A級電流)可能對電路板造成致命傷害,甚至引起火災。
MOV加GDT保護方案
針對電源端口第一級箝位型過電壓保護器件,一般選取金屬氧化物壓敏電阻(MOV)、超大功率TVS(hyperfix),或由這幾種器件組合而成的防雷模塊(SPD)等。當然,低速信號端口也可選擇箝位型器件進行第一級防護,但前提是箝位型器件的結電容不能影響通信線路的正常通信。
第二級保護
第二級防護與第一級防護類似,一般選用反應速度快箝位電壓低的TVS、ESD等。
在第二級,過於突出的尖峰脈衝已經被第一級削掉,隻剩下小於第一級閾值的幹擾信號、EMI以及二次產生的噪聲。其中,ESD專為門防靜電元件,由多個二極管或TVS組合而成,適用於高速數據線路ESD防護,如HDMI、USB3.0、IEEE1394等。
退耦元器件
退tui耦ou元yuan件jian具ju有you一yi定ding阻zu抗kang,作zuo用yong是shi保bao證zheng兩liang級ji過guo電dian壓ya保bao護hu器qi件jian協xie同tong工gong作zuo。由you於yu第di一yi級ji防fang護hu器qi件jian與yu第di二er級ji防fang護hu器qi件jian采cai用yong的de過guo電dian壓ya保bao護hu器qi件jian種zhong類lei不bu同tong,擊ji穿chuan電dian壓ya大da小xiao不bu同tong,響xiang應ying時shi間jian不bu同tong,隻zhi好hao通tong過guo退tui耦ou元yuan件jian進jin行xing匹pi配pei。
設(she)計(ji)中(zhong),第(di)二(er)級(ji)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)較(jiao)快(kuai)的(de)小(xiao)通(tong)流(liu)低(di)壓(ya)器(qi)件(jian),浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)衝(chong)擊(ji)時(shi)會(hui)先(xian)導(dao)通(tong),退(tui)耦(ou)器(qi)件(jian)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)內(nei)阻(zu),經(jing)過(guo)大(da)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)時(shi),會(hui)將(jiang)退(tui)耦(ou)元(yuan)件(jian)之(zhi)前(qian)的(de)電(dian)壓(ya)提(ti)高(gao)到(dao)第(di)一(yi)級(ji)過(guo)電(dian)壓(ya)元(yuan)件(jian)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)之(zhi)上(shang),第(di)一(yi)級(ji)元(yuan)件(jian)導(dao)通(tong)後(hou)可(ke)泄(xie)放(fang)大(da)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),從(cong)而(er)分(fen)擔(dan)了(le)第(di)二(er)級(ji)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)壓(ya)力(li)。如(ru)果(guo)兩(liang)級(ji)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)不(bu)加(jia)退(tui)耦(ou)器(qi)件(jian),這(zhe)樣(yang)第(di)二(er)級(ji)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)就(jiu)會(hui)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)先(xian)導(dao)通(tong)狀(zhuang)態(tai),當(dang)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)超(chao)過(guo)第(di)二(er)級(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)能(neng)力(li)時(shi)便(bian)會(hui)使(shi)其(qi)損(sun)壞(huai)。
選xuan擇ze退tui耦ou器qi件jian時shi,要yao根gen據ju線xian路lu的de工gong作zuo電dian流liu大da小xiao來lai選xuan取qu,如ru一yi些xie信xin號hao電dian路lu工gong作zuo電dian流liu較jiao小xiao,在zai保bao證zheng其qi正zheng常chang通tong信xin的de情qing況kuang下xia可ke選xuan取qu功gong率lv型xing電dian阻zu或huo自zi恢hui複fu保bao險xian絲si(PPTC),退耦電阻一般選取10Ω以內。從浪湧防護角度看,退耦電阻越大越好,但也不能太大,否則會影響線路正常工作電流,需要工程師在電路設計時綜合考慮。
對於一些輸入電流較大的低頻線路,可選用電感來進行退耦,電感阻抗的計算公式為Z=2πfL,當確定好退耦阻抗值後,可從公式中計算出所用電感的大小。
單TVS防護方案
在類似5G基站的防雷設計電路上,對電力的VC箝位電壓要求非常高,也可以采用單TVS的保護方案,使用的是雷卯電子的AK係列TVS,類似AK10 AK15 防護10KA級別的TVS,這類方案的特點是殘壓很低。
shangmianzhishiyixiejibensilu,shijiyingyongzhongyaogenjumeizhongdianlubaohuyuanjiandetedian,quchangbuduandapeixuanyong,zheyangcainenghuodegaoxingjiabidedianlubaohufangan,weiyonghutigonggaokekao、高性能的電子電子產品,在激烈的市場競爭中獲得先機。
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