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    直流屏防護電路設計實例

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    2019-04-30 13:49:00 來源:萬正電源集團有限公司

    防護器件中,氣體放電管的特點是通流量大、但響應時間慢、沖擊擊穿電壓高;TVS管的通流量小,響應時間最快,電壓鉗位特性最好;壓敏電阻的特性介于這兩者之間,當一個防護電路要求整體通流量大,能夠實現精細保護的時候,防護電路往往需要這幾種防護器件配合起來實現比較理想的保護特性。但是這些防護器件不能簡單的并聯起來使用。


    例如:將通流量大的壓敏電阻和通流量小的TVS管直接并聯,在過電流的作用下,TVS管會先發生損壞,無法發揮壓敏電阻通流量大的優勢。因此在幾種防護器件配合使用的場合,往往需要電感、電阻、導線等在不同的防護元件之間進行配合。


    下面對這幾種元件分別進行介紹:電感:在串聯式直流屏防護電路中,饋電線上不能有較大的壓降,因此極間電路的配合可以采用空心電感,如下圖:


    用電感實現兩級防護器件的配合.jpg

    圖1 用電感實現兩級防護器件的配合


    電感應起到的作用:防護電路達到設計通流量時,TVS上的過電流不應達到TVS管的最大通流量,因此電感需要提供足夠的對雷擊過電流的限流能力。


    在直流屏電路中,電感的設計應注意的幾個問題:


    1、電感線圈應在流過設備的滿配工作電流時能夠正常工作而不會過熱;


    2、盡量使用空心電感,帶磁芯的電感在過電流作用下會發生磁飽和,電路中的電感量只能以無磁芯時的電感量來計算;


    3、線圈應盡可能繞制單層,這樣做可以減小線圈的寄生電容,同時可以增強線圈對暫態過電壓的耐受能力;


    4、繞制電感線圈導線上的絕緣層應具有足夠的厚度,以保證在暫態過電壓作用下線圈的匝間不致發生擊穿短路。


    在電源口的防護電路設計中,電感通常取值為7~15uH。


    電阻:在信號線路中,線路上串接的元件對高頻信號的抑制要盡量少,因此極間配合可以采用電阻,如下圖:


    用電阻實現兩級防護器件的配合.jpg

    圖2 用電阻實現兩級防護器件的配合


    電阻應起到的作用與前述電感的作用基本相同。以上圖為例,電阻的取值計算方法為:測得空氣放電管的沖擊擊穿電壓值U1,查TVS器件手冊得到TVS管8/20us沖擊電流下的最大通流量I1、以及TVS管最高鉗位電壓U2,則電阻的最小取值為:R≥(U1-U2)/I1。


    在信號線路中,電阻的使用應注意的幾個問題:


    1、電阻的功率應足夠大,避免過電流作用下電阻發生損壞;


    2、盡量使用線性電阻,使電阻對正常信號傳輸的影響盡量小。


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