產(chǎn)生浪涌的原因是多方面的,浪涌是一種上升速度高?持續(xù)時間短的尖峰脈沖?電網(wǎng)過壓?開關打火?虬源反向?靜電?電機/電源噪聲等都是產(chǎn)生浪涌的因素?而浪涌保護器為電子設備的電源浪涌防護提供了一種簡便?經(jīng)濟?可靠的防護方法?

眾所周知,電子產(chǎn)品在使用中經(jīng)常會遇到意外的電壓瞬變和浪涌,從而導致電子產(chǎn)品的損壞,損壞的原因是電子產(chǎn)品中的半導體器件(包括二極管?晶體管?可控硅和集成電路等)被燒毀或擊穿?

據(jù)估計,電子產(chǎn)品的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的?電壓的瞬變和浪涌無處不在,電網(wǎng)?雷擊?爆破,就連人在地毯上行走都會產(chǎn)生上萬伏的靜電感應電壓,這些都是電子產(chǎn)品的隱形致命殺手?因此,為了提高電子產(chǎn)品的可靠性和人體自身的安全性,必須對電壓瞬變和浪涌采取防護措施?

方法一:使整機和系統(tǒng)接地,整機和系統(tǒng)的地(公共端)和大地應分開,整機和系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng)均應有獨立的公共端,在子系統(tǒng)之間需傳輸數(shù)據(jù)或信號時,應以大地為參考電平,接地線(面)必須能流過很大的電流,如幾百安培?

方法二:在整機和系統(tǒng)中的關鍵部位(如電腦的顯示器等)采用電壓瞬變和浪涌的防護器件,使電壓瞬變和浪涌通過防護器件旁路到子系統(tǒng)地和大地,從而讓進入整機和系統(tǒng)中的瞬變電壓和浪涌幅度大大降低?

方法三:對重要和昂貴的整機和系統(tǒng)采用幾個電壓瞬變和浪涌防護器件的組合形式,以構(gòu)成多級防護電路?

浪涌保護器為電子設備的電源浪涌防護提供了一種簡便?經(jīng)濟?可靠的防護方法,通過防浪涌元件(MOV),在雷擊感應及操作過電壓時,迅速將浪涌能量傳入大地,保護設備免遭損害?

(1) 并聯(lián)型電涌保護器并聯(lián)于供電線路上

在正常情況下,防雷模塊內(nèi)的壓敏電阻處于高阻狀態(tài)?電網(wǎng)遭受雷擊或開關操作出現(xiàn)瞬時浪涌過電壓時,防雷器在納秒級時間內(nèi)響應,壓敏電阻呈低阻狀態(tài),迅速將過電壓限制在一個很低的幅值內(nèi)?

當線路中有較長時間的持續(xù)脈沖或持續(xù)過電壓,壓敏電阻器性能劣化而發(fā)熱到一定程度使熱脫機構(gòu)脫扣,避免火災發(fā)生,從而保護設備?

(2) 串聯(lián)濾波型電涌保護器串聯(lián)接入供電線路中

為貴重的電子設備提供安全?潔凈的電源,雷電波除了有巨大的能量外,還有極其陡峭的電壓及電流上升率?并聯(lián)型電涌保護器只能抑制雷電波的幅值,但無法改變其急劇上升的前沿?串聯(lián)濾波型電源電涌保護器串聯(lián)于供電線路上?

在過電壓情況下MOV1?MOV2在納秒級時間內(nèi)做出響應,將過電壓箝位;同時LC濾波器將雷電波陡峭的電壓,電流提升率降低近1000倍,殘壓降低5倍,從而保護敏感的用戶設備?

(3) 在電源線的相間?線間安裝壓敏限幅型元件,以限制浪涌過電壓

第一種方法對照明?電梯?空調(diào)?電機等耐沖擊電壓水平較高的電氣設備的防護效果比較好?但對于集成度高?結(jié)構(gòu)緊湊的現(xiàn)代電子設備來說,實際防護效果就不那么令人滿意了?理由如下:

以單相220V交流電源的感應雷擊防護為例,常用方法在零?地線之間并上合適的壓敏型元件,以吸收限制感應雷擊產(chǎn)生的尖峰電壓?電源線路防雷效果的好壞完全取決于壓敏器件參數(shù)的選擇和壓敏器件工作的可靠性?

壓敏限幅值的選擇是在市電的峰值310V的基礎上加上20%的電網(wǎng)波動影響?10%的器件分散性誤差和15%的因長期工作造成發(fā)熱?受潮?元件老化等可靠性因素補償,一般取值為470V~510V?感應雷擊等各種尖峰干擾電壓都被限制在470V?對于470V以下的電壓,壓敏器件不動作?

普通低壓電器設備(機床?電梯?照明?空調(diào)等)的工頻耐壓值一般為交流1500V,而瞬間耐壓峰值可達2500V以上,所以470V的電壓是十分安全的?但大規(guī)模集成電路組成的現(xiàn)代電子設備的工作電壓一般為±5V~±15V之間,最高耐壓值一般不超過50V,所以疊加在市電上的小于470V的高頻尖峰電壓就會直接送入負載,通過空間耦合電容,變壓器層間?極間電容不成比例地傳到開關電源或集成電路芯片上,能造成故障?

盡管高頻開關電源和電子設備都有相應的防尖峰干擾措施,但受成本和體積限制,再加上感應雷擊等尖峰干擾的強度?頻譜變化很大,所以防護效果不理想?這還是在壓敏限幅元件比較理想的情況下得出的效果,實際上由于壓敏元件殘壓和引線電感的影響,在較強感應雷擊下,可能會導致實際限幅電壓峰值升到800V~1000V以上,而使后級電子設備遭受威脅?

(4) 加強對電子設備的防護效果,在電源與負載間串入超隔離變壓器(又稱隔離法),以隔絕高頻尖峰干擾,同時又可使次級等電位聯(lián)接便于進行

隔離法主要采用帶屏蔽層的隔離變壓器?由于共模干擾是一種相對大地的干擾,所以它主要通過變壓器繞組間的耦合電容來傳遞?如果在初?次級之間插入屏蔽層,并使之良好接地,便能使干擾電壓通過屏蔽層分路掉,從而減小輸出端的干擾電壓?

理論上帶屏蔽層的變壓器能使衰減量達到60dB左右?但隔離效果的好壞,往往取決于屏蔽層的工藝?最好選用 0.2 mm厚的紫銅板材,原邊?副邊各加一個屏蔽層?通常,原邊的屏蔽層通過一個電容器與副邊的屏蔽層接到一起,再接到副邊的地上?也可以原邊的屏蔽層接原邊的地線,副邊的屏蔽層接到邊的地線?并且接地引線的截面積也要大一些好?采用帶屏蔽層的隔離變壓器,是個好方法,只是體積較大?

這種方法因變壓器功能過于單一,相對體積?重量大,安裝不甚方便,對中?低頻尖峰和浪涌防護效果不好,因此市場有限,生產(chǎn)廠家也不多?所以非特殊場合一般都不用?

(5) 吸收法

吸收法主要采用吸波器件將浪涌尖峰干擾電壓吸收掉?吸波器件都有共同的特點,即在閾值電壓以下呈現(xiàn)高阻抗,而一旦超過閾值電壓,則阻抗便急劇下降,因此對尖峰電壓有一定的抑制作用?

這類吸波器件主要有壓敏電阻?氣體放電管?TVS管?固體放電管等?不同的吸波器件對尖峰電壓的抑制也有各自的局限性?如壓敏電阻的電流吸收能力不夠大,氣體放大電管的響應速度較慢?