雷電及浪涌電壓電流的幅值都是極高的,而且具有極高內阻的電流源相近的電流特性,因此在進行雷擊浪涌防護方案設計時,工程師可以多往這些方面靠。雷電及浪涌防護的基本原則是使雷電及浪涌所包含的能量按照預先設定好的方式和途徑順利的泄放。在電路保護解決方案中,雷擊浪涌防護是電子工程師尤為關注的一個防護重點,踏歌電子作為具有十年以上防雷器件供應經驗的電子防護專家,特意整理了一份有關雷擊浪涌防護與雷擊浪涌防護器件的基礎講解。
在雷電放電的過程中,由于瞬間放電產生了強烈的電磁脈沖,在臨近的設備或電子線路上感應了幅值和變化速率都很高的浪涌電壓電流,對某些電子設備產生毀滅性的的破壞,這種雷擊現象稱為簡介雷擊或感應雷擊。而我們所要防護的也正是雷擊浪涌所帶來的過高電壓電流,一般踏歌電子的工程師會根據客戶的產品類型以及防護等級來進行防護方案設計和防護器件的推薦。戶外設備、通信設備等的防雷過壓一般會選擇陶瓷放電管,而殘壓部分則可以應用
TVS二極管或者是壓敏電阻來限壓,過電流防護則可以選擇PTC
自恢復保險絲,免去頻繁更換或者是不便更換的傳統保險絲。
浪涌是沿線路或電路傳送的電流、電壓或功率的瞬態波,其特征是先快速上升后緩慢下降。就通信線路和電力線路的浪涌危害來看,較為明顯的表現是系統暫停、死機、被損壞,嚴重時可能引發事故,而看不見的危害則是線路內部的性能下降、使用壽命減短、可靠性降低等影響。
最常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內部結構高度集成化(VLSI芯片),從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入電腦設備,知道了雷擊浪涌的形成和雷擊浪涌對電腦設備以及其他電子/電力設備的損壞,雷擊浪涌防護電路設計要達到兩個目的:一是要將線路中感應的雷擊浪涌電流泄放到大地,二是要使被保護設備端的浪涌電壓限制在允許的安全電壓以下。
電路保護器件作為被動元件,一直默默的為各類設備提供雷擊浪涌、過壓、過流等防護,確保主動元件及整個電路、設備的使用安全。雷擊浪涌防護中常用到的電路保護器件主要有開關型防雷限壓器件GDT
陶瓷氣體放電管、
半導體放電管、玻璃放電管;鉗位型防雷限壓器件
TVS瞬態抑制二極管、
壓敏電阻、
貼片壓敏電阻、
ESD靜電放電二極管以及過流防護器件PTC
自恢復保險絲。在前面小碩有詳細提到過電路保護器件的作用及選型,本篇就不再贅述。
為確保市場中每一個成熟電子/電力產品設備的都具高安全可靠性,在設計開始時就要規劃電路保護方案,雖然電路保護器件比過往小了許多,但是在PCB設計完成之后,如果沒有充足的空間就不可能添加電路保護器件。如果電子/電力產品設備在研發周期沒有及時考慮電路保護,而后期又因為PCB板空間的問題致使防護方案的實現無能,就相當于沒有保護層,其雷擊浪涌防護能力基本為零,產品性能會持續下降、使用壽命減短、可靠性也逐步降低,嚴重影響產品質量及市場口碑,反之,在產品研發前期就積極的規劃了電路保護方案,并結合碩凱EMC實驗室的測試數據進行方案優化,產品可靠性得到有效保障,產品的質量和市場口碑自然也不會受到任何不利影響。
電子產品高性能和高可靠性設計的設計趨勢,使得開發者對電路保護與電磁兼容設計技術的要求不斷提升。 以上雷擊浪涌防護的基礎知識講解能夠讓新手電子工程師輕松搞定雷擊浪涌防護方案設計,還可以有技巧性的應用到其他類型的防護方案設計及整改過程中,從而設計出色的防護方案,更好的為設備服務。踏歌電子致力于為各行各業產品提供專業的安全防護產品和解決方案。