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工程师必须了解的过压器件类型和过压器件的选型方式(二)

已有 218 次阅读2015-3-23 14:22

    在上一篇,小硕主要为大家介绍了常见的五种过压器件的类型,下面接着跟小硕一起了解这五种过压器件类型的选型方式吧!不同的过压保护器件其保护原理各有不同,选择的时候应结合其保护原理、工作条件和使用环境来考虑。本文硕凯电子主要介绍常用的几种过压保护器件陶瓷放电管(GDT)、瞬态抑制二极管(TVS)、ESD放电二极管(ESD)、半导体放电管(TSS)、压敏电阻(MOV)的选型技巧,帮助工程师正确选择电路保护器件。

过压保护器件选型应注意以下四个要点:

1)关断电压Vrwm的选择。一般关断电压至少要比线路最高工作电压高10%;

2)箝位电压VC的选择。VC是指在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它必须小于被保护电路的能承受的最大瞬态电压;

3)浪涌功率Pppm的选择。不同功率,保护的时间不同,如600w(10/1000μs);300W(8/20μs);

4)极间电容的选择。被保护元器件的工作频率越高,要求TVS的电容要越小。

陶瓷气体放电管选型方式:

     ① 直流击穿电压Vsdc:在放电管上施加100V/s的直流电压时的击穿电压值。这是放电管的标称电压,常用的有90V、150V、230V、350V、470V和600V等几种。其误差范围:一般为±20%,也有的为±15%,还有个别的为±10%或±5%。

    ② 脉冲(冲击)击穿电压Vsi:在放电管上施加1kV/μs的脉冲电压时的击穿电压值。因反应速度较慢,脉冲击穿电压要比直流击穿电压高得多。

    ③ 冲击放电电流Idi:分为8/20μs波(短波)和10/1000μs波(长波)冲击放电电流两种。一般以8/20μs波用得较多。冲击放电电流又分为单次冲击放电电流(8/20μs波冲击1次)和标称冲击放电电流(8/20μs波冲击10次),一般后者约为前者的一半左右,有2.5 kA、5 kA、10 kA、20 kA……等规格。

    ④ 耐交流(工频)电流Idac:放电管能耐受交流(工频)电流放电1秒钟/次、放电10次的电流额定值。

瞬态抑制二极管的选型方式:

(1)确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。 

(2)TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压,并行连接分电流。 

(3)TVS的最大钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。 

(4)在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大钳位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。 

(5)对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。 

(6)根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理;多线保护选用TVS阵列更为有利。 

(7)温度考虑。瞬态电压抑制器可以在-55℃~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作,由于其反向漏电流ID是随增加而增大;功耗随TVS结温增加而下降,从+25℃~+175℃,大约线性下降50%雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此,必须查阅有关产品资料,考虑温度变化对其特性的影响。

ESD静电保护元件的选型方式:

    静电保护元件的产品选型最终还是要根据各个客户的具体需求选择适合的ESD型号。在为客户选型和提供产品方案的时候,一定要切记,遵循以下两个原则:

    1、Vdrw≥电路上的工作电压

    2、根据应用端口,防护等级选择贴片压敏或者是二极管,根据传输频率选择电容值,频率越高,器件的容值就要越低,容值太大容易造成信号丢包,因此,一定要根据自身需求选择最适合的ESD。

半导体放电管选型方式:

    1、最大瞬间峰值电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值。

    2、转折电压VBO必须小于被保护电路所允许的最大瞬间峰值电压。

    3、半导体放电管处于导通状态(导通)时,所损耗的功率P应小于其额定功率Pcm,Pcm=KVT*IPP,其中K由短路电流的波形决定。对于指数波,方波,正弦波,三角波K值分别为1.00,1.4,2.2,2.8。

    4、反向击穿电压VBR必须大于被保护电路的最大工作电压。如在POTS应用中,最大振铃电压(150V)的峰值电压(150*1.41=212.2V)和直流偏压峰值(56.6V)之和为268.8V,所以应选择VBR大于268.8V的器件。又如在ISDN应用中,最大DC电压(150V)和最大信号电压(3V)之和为153V,所以应选择VBR大于153V的器件。

    5、若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位,器件的维持电流IH必须大于系统所能能提供的电流值。即:IH(系统电压/源阻抗)。

压敏电阻的选型方式:   

1、连续施加在压敏电阻两端的电源电压,不能超过规格表中列出的¡°最大持续工作电压¡±值。还要充分考虑到电网(或电路)工作电压的波动幅度,

  2、选取压敏电阻的压敏电压值时,要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。通过压敏电阻的最大浪涌电流不应超过技术规格书中的¡°最大冲击电流¡±值(也就是最大通流量)。考虑到要耐受多次冲击时,应该选用能耐受10次以上冲击的浪涌电流值。

3、压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压(即安全电压)。 【更多过压器件的相关信息请关注硕凯电子的微博、微信:socay2004,或者直接访问硕凯电子官网】


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