浪涌信号和防护方法.pdfVIP

沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 浪涌信号与防护方法 摘 要：本文详细地介绍了浪涌信号的危害与防护方法，给出了浪涌防护器的主要技术参数 与要求，最后讨论了常用的浪涌防护器件。 叙 词：浪涌信号，防护，参数，器件 1、 引言 浪涌是一种上升速度高、持续时间短的尖峰脉冲。其产生原因是多方面的，诸如：电网 过压、开关打火、虬源反向、静电、电机/电源噪声等。众所周知,电子产品在使用中经常会 遇到意外的电压瞬变和浪涌,从而导致电子产品的损坏,损坏的原因是电子产品中的半导体 器件(包括二极管、晶体管、可控硅和集成电路等）被烧毁或击穿。据估计,电子产品的故障 有７５%是由于瞬变和浪涌造成的。电压的瞬变和浪涌无处不在,电网、雷击、爆破,就连人 在地毯上行走都会产生上万伏的静电感应电压,这些,都是电子产品的隐形致命杀手。因此, 为了提高电子产品的可靠性和人体自身的安全性,必须对电压瞬变和浪涌采取防护措施。其 方法之一是使整机和系统接地,整机和系统的地(公共端)和大地应分开,整机和系统中的每 个子系统均应有独立的公共端,在子系统之间需传输数据或信号时,应以大地为参考电平,接 地线(面)必须能流过很大的电流,如几百安培。第二种防护方法是在整机和系统中的关键部 位(如电脑的显示器等)采用电压瞬变和浪涌的防护器件,使电压瞬变和浪涌通过防护器件旁 路到子系统地和大地,从而让进入整机和系统中的瞬变电压和浪涌幅度大大降低。第三种防 护方法是对重要和昂贵的整机和系统采用几个电压瞬变和浪涌防护器件的组合形式,以构成 多级防护电路。 2、 对浪涌的防护方法 浪涌保护器为电子设备的电源浪涌防护提供了一种简便、经济、可靠的防护方法，通过 防浪涌元件（MOV），在雷击感应及操作过电压时，迅速将浪涌能量传入大地，保护设备免遭 损害。 （1）并联型电涌保护器并联于供电线路上 在正常情况下，防雷模块内的压敏电阻处于高阻状态。电网遭受雷击或开关操作出现瞬 时浪涌过电压时，防雷器在纳秒级时间内响应，压敏电阻呈低阻状态，迅速将过电压限制在 一个很低的幅值内。 当线路中有较长时间的持续脉冲或持续过电压，压敏电阻器性能劣化而发热到一定程度 使热脱机构脱扣，避免火灾发生，从而保护设备。 （2）串联滤波型电涌保护器串联接入供电线路中 为贵重的电子设备提供安全、洁净的电源，雷电波除了有巨大的能量外，还有极其陡峭 的电压及电流上升率。并联型电涌保护器只能抑制雷电波的幅值，但无法改变其急剧上升的 前沿。串联滤波型电源电涌保护器串联于供电线路上。在过电压情况下 MOV1、MOV2 在纳妙 级时间内做出响应，将过电压箝位；同时 LC 滤波器将雷电波陡峭的电压，电流提升率降低 近 1000 倍，残压降低 5倍，从而保护敏感的用户设备。 （3）在电源线的相间、线间安装压敏限幅型元件，以限制浪涌过电压。 第一种方法对照明、电梯、空调、电机等耐冲击电压水平较高的电气设备的防护效果比 较好。但对于集成度高、结构紧凑的现代电子设备来说，实际防护效果就不那么令人满意了。 沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 理由如下：以单相 220V 交流电源的感应雷击防护为例，常用方法在零、地线之间并上合适 的压敏型元件，以吸收限制感应雷击产生的尖峰电压。电源线路防雷效果的好坏完全取决于 压敏器件参数的选择和压敏器件工作的可靠性。压敏限幅值的选择是在市电的峰值 310V 的 基础上加上 20％的电网波动影响、10％的器件分散性误差和 15％的因长期工作造成发热、 受潮、元件老化等可靠性因素补偿，一般取值为 470V～510V。感应雷击等各种尖峰干扰电 压都被限制在 470V。对于 470V 以下的电压，压敏器件不动作。普通低压电器设备（机床、 电梯、照明、空调等）的工频耐压值一般为交流 1500V，而瞬间耐压峰值可达 2500V 以上， 所以 470V 的电压是十分安全的。但大规模集成电路组成的现代电子设备的工作电压一般为 ±5V～±15V之间，最高耐压值一般不超过 50V，所以叠加在市电上的小于 470V 的高频尖峰 电压就会直接送入负载，通过空间耦合电容，变压器层间、极间电容不成比例地传到开关电 源或集成电路芯片上，能造成故障。尽管高频开关电源和电子设备都有相应的防尖峰干扰措 施，但受成本和体积限制，再加上感应雷击等尖峰干扰的强度、频谱变化很大，所以防护效