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浪湧包括浪湧電流、浪湧電壓,它是指電路中瞬間出現超過正常工作電壓、電流的現象。在工業(ye) 通訊現場,雷電過電壓、落雷引發出的誘導雷浪湧,還有電源係統(特別是帶很重的感性負載)開關(guan) 切換引起的浪湧,這些浪湧產(chan) 生的瞬態過壓和過流,會(hui) 導致數據總線通訊網絡癱瘓甚至使元器件發出錯誤的信號,會(hui) 給用戶帶來很大的損失。據估計,電子產(chan) 品的故障有75%是由於(yu) 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,就連人在地毯上行走都會(hui) 產(chan) 生上萬(wan) 伏的靜電感應電壓,這些都是電子產(chan) 品的隱形致命殺手。因此,為(wei) 了提高電子產(chan) 品的可靠性和人體(ti) 自身的安全性,必須對電壓瞬變和浪湧采取防護措施。
產(chan) 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(chong) 。
電網過壓、開關(guan) 打火、虯源反向、靜電、電機/電源噪聲等都是產(chan) 生浪湧的因素。而浪湧保護器為(wei) 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(zhong) 所周知,電子產(chan) 品在使用中經常會(hui) 遇到意外的電壓瞬變和浪湧,從(cong) 而導致電子產(chan) 品的損壞,損壞的原因是電子產(chan) 品中的半導體(ti) 器件(包括二極管 、晶體(ti) 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(ge) 子係統均應有獨立的公共端,在子係統之間需傳(chuan) 輸數據或信號時,應以大地為(wei) 參考電平,接地線(麵)必須能流過很大的電流 ,如幾百安培。
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第二種防護方法是在整機和係統中的關(guan) 鍵部位(如電腦的顯示器 等)采用電壓瞬變和浪湧的防護器件,使電壓瞬變和浪湧通過防護器件旁路到子係統地和大地,從(cong) 而讓進入整機和係統中的瞬變電壓和浪湧幅度大大降低。
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第三種防護方法是對重要和昂貴的整機和係統采用幾個(ge) 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(wei) 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(chuan) 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(yu) 供電線路上
在正常情況下,防雷模塊內(nei) 的壓敏電阻 處於(yu) 高阻狀態。電網遭受雷擊或開關(guan) 操作出現瞬時浪湧過電壓時,防雷器在納秒級時間內(nei) 響應,壓敏電阻呈低阻狀態,迅速將過電壓限製在一個(ge) 很低的幅值內(nei) 。
當線路中有較長時間的持續脈衝(chong) 或持續過電壓,壓敏電阻器性能劣化而發熱到一定程度使熱脫機構脫扣,避免火災發生,從(cong) 而保護設備。
(2)串聯濾波型電湧保護器串聯接入供電線路中
為(wei) 貴重的電子設備提供安全、潔淨的電源,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。並聯型電湧保護器隻能抑製雷電波的幅值,但無法改變其急劇上升的前沿。串聯濾波型電源電湧保護器串聯於(yu) 供電線路上。
在過電壓情況下MOV1、MOV2在納妙級時間內(nei) 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(cong) 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(chong) 擊電壓水平較高的電氣設備的防護效果比較好。但對於(yu) 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麽(me) 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(wei) 例,常用方法在零、地線之間並上合適的壓敏型元件,以吸收限製感應雷擊產(chan) 生的尖峰電壓。電源線路防雷效果的好壞完全取決(jue) 於(yu) 壓敏器件參數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(chang) ,一般取值為(wei) 470V~510V。感應雷擊等各種尖峰幹擾電壓都被限製在470V。對於(yu) 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(wei) 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(wei) ±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(yu) 470V的高頻尖峰電壓就會(hui) 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(chuan) 到開關(guan) 電源 或集成電路芯片上,能造成故障。
盡管高頻開關(guan) 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(ti) 積限製,再加上感應雷擊等尖峰幹擾的強度、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,實際上由於(yu) 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(hui) 導致實際限幅電壓峰值升到800V~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(yu) 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(yu) 進行。
隔離法主要采用帶屏蔽層的隔離變壓器。由於(yu) 共模幹擾是一種相對大地的幹擾,所以它主要通過變壓器繞組間的耦合電容來傳(chuan) 遞。如果在初、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(cong) 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(jue) 於(yu) 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(ge) 屏蔽層。通常,原邊的屏蔽層通過一個(ge) 電容器 與(yu) 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。並且接地引線的截麵積也要大一些好。采用帶屏蔽層的隔離變壓器,是個(ge) 好方法,隻是體(ti) 積較大。
這種方法因變壓器功能過於(yu) 單一,相對體(ti) 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(chan) 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湧尖峰幹擾電壓吸收掉。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製作用。
這類吸波器件主要有壓敏電阻、氣體(ti) 放電管、TVS 管、固體(ti) 放電管等。不同的吸波器件對尖峰電壓的抑製也有各自的局限性。如壓敏電阻的電流吸收能力不夠大,氣體(ti) 放大電管的響應速度較慢。
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