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“多级防护、逐级削减”-浪涌防护原理

2019-04-09 16:27阅读:

“多级防护、逐级削减” - 浪涌防护原理
“多级防护、逐级削减”-浪涌防护原理
第一级保护

第一级保护一般指最容易引入雷电的端口,如建筑物进线口、AC电源输入端口等。一般采用大通流能力的器件,根据应用场合选取不同的器件。

有源端口的第一级防护一般选用钳位型大通流保护器件。因为有源端口一般为系统提供所需能量,如选用开关型器件,过压时开关型器件导通后电压会较低,本身影响系统的供电电压。另一方面开关型器件导通后器件本身电压会较低,电源电压有可能会维持其导通不能断开,系统长时间通过较大的电流(安培级电流),可能造成电路板的烧毁,甚至引起火灾。
“多级防护、逐级削减”-浪涌防护原理

针对有源端口第一级钳位型过压保护器件一般选取金属氧化物压敏电阻(MOV)、超大功率TVS(5KW~15KW)、或由这几种器件组合而成的防雷模块(SPD)等。
“多级防护、逐级削减”-浪涌防护原理
无源端口一般指的是各种通信类端口,这类端口的第一级防护一般采用气体放电管,如GDT、SPG、TSS、信号类防雷模块(SPD)等。当然无源端口也可以选择钳位型器件进行第一级防护,但钳位型器件的结电容不能影响通信线路的正常通信。
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第二级保护

第二级防护与第一级防护类似,一般选用反应速度快钳位电压低的TVS管、ESD器件等。

退耦元件

由于第一级防护器件与第二级防护器件采用的过压保护器件种类不同,击穿电压大小不同,响应时间不同,所以要在两级过压保护器件之间加退耦元件才能保证两级过压保护器件协同工作。退耦元件要求有一定的阻抗才能起到退耦的作用。

一般第二级过压保护器件采用响应速度较快的小通流低压器件,浪涌电压冲击时会先导通,退耦器件会有一定的内阻,经过大浪涌电流时,会将退耦元件之前的电压提高到第一级过压元件的击穿电压之上,第一级元件导通后可泄放大浪涌电流,从而分担了第二级保护器件的压力。如果两级过压保护器件之间不加退耦器件,这样第二级保护器件就会一直处于导通状态甚至造成损坏。

退耦器件的选取要根据线路的工作电流大小来选取,如一些信号电路线路工作电流较小,在保证其正常通信的情况下可选取功率型电阻或热敏电阻 PPTC)。从浪涌防护的角度来讲退耦电阻越大越好,但也不能太大,否则会影响正常工作电流,需要工程师在电路设计时综合考虑。

“多级防护、逐级削减”-浪涌防护原理

对于信号线路,可从公式中计算出所用电阻的大小。信号电路中电阻的取值计算方法为
电阻的最小取值为:R≥(U1-U2)/I1
电感、电阻、导线均可以在不同防护元件之间进行退耦。
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