夏天雷電頻發,分享五種浪湧防護方法
發布時間:2019-06-13 責任編輯:xueqi
【導讀】據估計,電子產品的故障有75%是由於瞬變和浪湧造成的。電壓的瞬變和浪湧無處不在,電網、雷擊、爆破,就(jiu)連(lian)人(ren)在(zai)地(di)毯(tan)上(shang)行(xing)走(zou)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)上(shang)萬(wan)伏(fu)的(de)靜(jing)電(dian)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya),這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)隱(yin)形(xing)致(zhi)命(ming)殺(sha)手(shou)。因(yin)此(ci),為(wei)了(le)提(ti)高(gao)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)人(ren)體(ti)自(zi)身(shen)的(de)安(an)全(quan)性(xing),必(bi)須(xu)對(dui)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)和(he)浪(lang)湧(yong)采(cai)取(qu)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)。以(yi)下(xia)介(jie)紹(shao)五(wu)種(zhong)浪(lang)湧(yong)防(fang)護(hu)方(fang)法(fa)。

產生浪湧的原因是多方麵的,浪湧是一種上升速度高、持續時間短的尖峰脈衝。電網過壓、開關打火、虯源反向、靜電、電機/電源噪聲等都是產生浪湧的因素。而浪湧保護器為電子設備的電源浪湧防護提供了一種簡便、經濟、可靠的防護方法。
眾所周知,電子產品在使用中經常會遇到意外的電壓瞬變和浪湧,從而導致電子產品的損壞,損壞的原因是電子產品中的半導體器件(包括二極管、晶體管、可控矽和集成電路等)被燒毀或擊穿。
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其方法之一是使整機和係統接地,整機和係統的地(公共端)和大地應分開,整機和係統中的每個子係統均應有獨立的公共端,在子係統之間需傳輸數據或信號時,應以大地為參考電平,接地線(麵)必須能流過很大的電流,如幾百安培。
02
第二種防護方法是在整機和係統中的關鍵部位(如電腦的顯示器等)caiyongdianyashunbianhelangyongdefanghuqijian,shidianyashunbianhelangyongtongguofanghuqijianpangludaozixitongdihedadi,congerrangjinruzhengjihexitongzhongdeshunbiandianyahelangyongfududadajiangdi。
03
第三種防護方法是對重要和昂貴的整機和係統采用幾個電壓瞬變和浪湧防護器件的組合形式,以構成多級防護電路。
浪湧保護器為電子設備的電源浪湧防護提供了一種簡便、經濟、可靠的防護方法,通過防浪湧元件(MOV),在雷擊感應及操作過電壓時,迅速將浪湧能量傳入大地,保護設備免遭損害。
對浪湧的防護方法
(1) 並聯型電湧保護器並聯於供電線路上
在(zai)正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia),防(fang)雷(lei)模(mo)塊(kuai)內(nei)的(de)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)處(chu)於(yu)高(gao)阻(zu)狀(zhuang)態(tai)。電(dian)網(wang)遭(zao)受(shou)雷(lei)擊(ji)或(huo)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)出(chu)現(xian)瞬(shun)時(shi)浪(lang)湧(yong)過(guo)電(dian)壓(ya)時(shi),防(fang)雷(lei)器(qi)在(zai)納(na)秒(miao)級(ji)時(shi)間(jian)內(nei)響(xiang)應(ying),壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)呈(cheng)低(di)阻(zu)狀(zhuang)態(tai),迅(xun)速(su)將(jiang)過(guo)電(dian)壓(ya)限(xian)製(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)很(hen)低(di)的(de)幅(fu)值(zhi)內(nei)。
dangxianluzhongyoujiaochangshijiandechixumaichonghuochixuguodianya,yamindianzuqixingnengliehuaerfaredaoyidingchengdushiretuojigoutuokou,bimianhuozaifasheng,congerbaohushebei。
(2) 串聯濾波型電湧保護器串聯接入供電線路中
為貴重的電子設備提供安全、潔jie淨jing的de電dian源yuan,雷lei電dian波bo除chu了le有you巨ju大da的de能neng量liang外wai,還hai有you極ji其qi陡dou峭qiao的de電dian壓ya及ji電dian流liu上shang升sheng率lv。並bing聯lian型xing電dian湧yong保bao護hu器qi隻zhi能neng抑yi製zhi雷lei電dian波bo的de幅fu值zhi,但dan無wu法fa改gai變bian其qi急ji劇ju上shang升sheng的de前qian沿yan。串chuan聯lian濾lv波bo型xing電dian源yuan電dian湧yong保bao護hu器qi串chuan聯lian於yu供gong電dian線xian路lu上shang。
在過電壓情況下MOV1、MOV2在納妙級時間內做出響應,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,以限製浪湧過電壓
第一種方法對照明、電梯、空調、電機等耐衝擊電壓水平較高的電氣設備的防護效果比較好。但對於集成度高、結構緊湊的現代電子設備來說,實際防護效果就不那麼令人滿意了。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(di)線(xian)之(zhi)間(jian)並(bing)上(shang)合(he)適(shi)的(de)壓(ya)敏(min)型(xing)元(yuan)件(jian),以(yi)吸(xi)收(shou)限(xian)製(zhi)感(gan)應(ying)雷(lei)擊(ji)產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)。電(dian)源(yuan)線(xian)路(lu)防(fang)雷(lei)效(xiao)果(guo)的(de)好(hao)壞(huai)完(wan)全(quan)取(qu)決(jue)於(yu)壓(ya)敏(min)器(qi)件(jian)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)壓(ya)敏(min)器(qi)件(jian)工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
壓敏限幅值的選擇是在市電的峰值310V的基礎上加上20%的電網波動影響、10%的器件分散性誤差和15%的因長期工作造成發熱、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幹擾電壓都被限製在470V。對於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。但大規模集成電路組成的現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於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幹擾措施,但受成本和體積限製,再加上感應雷擊等尖峰幹擾的強度、頻pin譜pu變bian化hua很hen大da,所suo以yi防fang護hu效xiao果guo不bu理li想xiang。這zhe還hai是shi在zai壓ya敏min限xian幅fu元yuan件jian比bi較jiao理li想xiang的de情qing況kuang下xia得de出chu的de效xiao果guo,實shi際ji上shang由you於yu壓ya敏min元yuan件jian殘can壓ya和he引yin線xian電dian感gan的de影ying響xiang,在zai較jiao強qiang感gan應ying雷lei擊ji下xia,可ke能neng會hui導dao致zhi實shi際ji限xian幅fu電dian壓ya峰feng值zhi升sheng到dao800V~1000V以上,而使後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),以隔絕高頻尖峰幹擾,同時又可使次級等電位聯接便於進行。
隔(ge)離(li)法(fa)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)帶(dai)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)的(de)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)。由(you)於(yu)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)一(yi)種(zhong)相(xiang)對(dui)大(da)地(di)的(de)幹(gan)擾(rao),所(suo)以(yi)它(ta)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)來(lai)傳(chuan)遞(di)。如(ru)果(guo)在(zai)初(chu)、次級之間插入屏蔽層,並使之良好接地,便能使幹擾電壓通過屏蔽層分路掉,從而減小輸出端的幹擾電壓。
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,往往取決於屏蔽層的工藝。最好選用 0.2 mm厚的紫銅板材,原邊、副fu邊bian各ge加jia一yi個ge屏ping蔽bi層ceng。通tong常chang,原yuan邊bian的de屏ping蔽bi層ceng通tong過guo一yi個ge電dian容rong器qi與yu副fu邊bian的de屏ping蔽bi層ceng接jie到dao一yi起qi,再zai接jie到dao副fu邊bian的de地di上shang。也ye可ke以yi原yuan邊bian的de屏ping蔽bi層ceng接jie原yuan邊bian的de地di線xian,副fu邊bian的de屏ping蔽bi層ceng接jie到dao邊bian的de地di線xian。並bing且qie接jie地di引yin線xian的de截jie麵mian積ji也ye要yao大da一yi些xie好hao。采cai用yong帶dai屏ping蔽bi層ceng的de隔ge離li變bian壓ya器qi,是shi個ge好hao方fang法fa,隻zhi是shi體ti積ji較jiao大da。
這種方法因變壓器功能過於單一,相對體積、重量大,安裝不甚方便,對中、低頻尖峰和浪湧防護效果不好,因此市場有限,生產廠家也不多。所以非特殊場合一般都不用。
(5) 吸收法
吸(xi)收(shou)法(fa)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)吸(xi)波(bo)器(qi)件(jian)將(jiang)浪(lang)湧(yong)尖(jian)峰(feng)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)吸(xi)收(shou)掉(diao)。吸(xi)波(bo)器(qi)件(jian)都(dou)有(you)共(gong)同(tong)的(de)特(te)點(dian),即(ji)在(zai)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)以(yi)下(xia)呈(cheng)現(xian)高(gao)阻(zu)抗(kang),而(er)一(yi)旦(dan)超(chao)過(guo)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya),則(ze)阻(zu)抗(kang)便(bian)急(ji)劇(ju)下(xia)降(jiang),因(yin)此(ci)對(dui)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)有(you)一(yi)定(ding)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)。
這類吸波器件主要有壓敏電阻、氣體放電管、TVS管、gutifangdianguandeng。butongdexiboqijianduijianfengdianyadeyizhiyeyougezidejuxianxing。ruyamindianzudedianliuxishounenglibugouda,qitifangdadianguandexiangyingsudujiaoman。
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