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米乐m6官网:防护电路常见的元器材介绍

线路保护器系列

日期:2021-09-19 13:31:04 来源:乐米体育首页 作者:米6米乐体育app 人气:22

  的开展,电子产品的室外运用场景,继续高增长,电子产品得到了极端广泛的运用,无论是公共事业,仍是商用或许民用,现已深化到各个范畴,这也构成了产品功用的多样化、运用环境的复杂化。跟着产品功用越来越多,其功用485接口、RS232接口等等。功用在不断地增多,可是关于产品的体积要求越来越小,在添加规划难度的一起也会使产品面临着更多的要挟,比方旱季跟着雷电的增多,产品批量的损坏;冬天设备装置调试时,由于静电构成设备的功用反常等等。本文侧重介绍常用防护器材在产品中的根本运用,经过防护

  通讯产品在运用的过程中,由于雷击等原因构成的过电压和过电流会对设备端口构成危害,因而应当规划相应的防护电路,各个端口依据其产品族类、网络方位、方针商场、运用环境、信号类型以及完成本钱等多种要素的不同所对应的防护电路也不同。

  气体放电管是一种开关型维护器材,作业原理是气体放电。当南北极间电压满足大时,极间空隙将放电击穿,由本来的绝缘状况转化为导电状况,相似短路。导电状况下南北极间保持的电压很低,一般在20~50V,因而能够起到维护后级电路的效果。气体放电管的首要目标有:呼应时刻、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时刻。

  气体放电管的呼应时刻能够到达数百ns以致数ms,在维护器材中是最慢的。当线缆上的雷击过电压使防雷器中的气体放电管击穿短路时,初始的击穿电压根本为气体放电管的冲击击穿电压,放电管击穿导通后南北极间保持电压下降到20~50V;另一方面,气体放电管的通流量比压敏电阻TVS管要大,气体放电管与TVS等维护器材合用时应使大部分的过电流经过气体放电管泄放,因而气体放电管一般用于防护电路的最前级,这以后级的防护电路由压敏电阻或TVS管组成,这两种器材的呼应时刻很快,对后级电路的维护效果更好。气体放电管的绝缘电阻十分高,能够到达千兆欧姆的量级。极间电容的值十分小,一般在5pF以下,极间漏电流十分小,为nA级。因而气体放电管并接在线路上对线路根本不会构成什么影响。

  气体放电管的续流遮断是规划电路需求要点考虑的一个问题。如前所述,气体放电管在导电状况下续流保持电压一般在20~50V,在直流电源电路中运用时,假如两线V,不能够在两线Hz沟通电源电路中运用时,尽管沟通电压有过零点,能够完成气体放电管的续流遮断,但气体放电管类的器材在经过屡次导电击穿后,其续流遮断才能将大大下降,长期运用后在沟通电路的过零点也不能完成续流的遮断;还存在一种状况便是假如电流和电压相位不一致,也或许导致续流不能遮断。因而在沟通电源电路的相线对维护地线、相线对零线以及相线之间独自运用气体放电管都不适宜,当用电设备选用单相供电且无法确保实践运用中相线和中线不存在接反的或许性时,中线对维护地线独自运用气体放电管也是不适宜的,此刻运用气体放电管需求和压敏电阻串联。在沟通电源电路的相线对中线的维护中根本不运用气体放电管。

  防雷电路的规划中,应重视气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取。设置在一般沟通线路上的放电管,要求它在线路正常运转电压及其答应的动摇规模内不能动作,则它的直流放电电压应满意:min(ufdc)≥1.8UP。式中ufdc直流击穿电压,min(ufdc)表明直流击穿电压的最小值。UP为线路正常运转电压的峰值。

  气体放电管首要可运用在沟通电源口相线、中线的对地维护;直流RTN和维护地之间的维护;信号口线对地的维护;天馈口馈线芯线对屏蔽层的维护。

  气体放电管的失效方式大都状况下为开路,因电路规划原因或其它要素导致放电管长期处于短路状况而烧坏时,也可引起短路的失效方式。气体放电管运用寿命相对较短,屡次冲击后功能会下降,一起其他放电管在长时刻运用会有漏气失效这种天然失效的状况,因而由气体放电管构成的防雷器长时刻运用后存在维护及替换的问题。

  压敏电阻是一种限压型维护器材。运用压敏电阻的非线性特性,当过电压呈现在压敏电阻的南北极间,压敏电阻能够将电压钳位到一个相对固定的电压值,然后完成对后级电路的维护。压敏电阻的首要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、呼应时刻等。

  压敏电阻的呼应时刻为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢一些,一般状况下用于电子电路的过电压维护其呼应速度能够满意要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级规模,许多状况下不宜直接运用在高频信号线路的维护中,运用在沟通电路的维护中时,由于其结电容较大会添加漏电流,在规划防护电路时需求充分考虑。压敏电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。

  压敏电阻的压敏电压(min(U1mA))、通流容量是电路规划时应要点考虑的。在直流回路中,应当有:min(U1mA) ≥(1.8~2)Udc,式中Udc为回路中的直流额外作业电压。在沟通回路中,应当有:min(U1mA) ≥(2.2~2.5)Uac,式中Uac为回路中的沟通作业电压的有用值。上述取值准则首要是为了确保压敏电阻在电源电路中运用时,有恰当的安全裕度。在信号回路中时,应当有:min(U1mA)≥(1.2~1.5)Umax,式中Umax为信号回路的峰值电压。压敏电阻的通流容量应依据防雷电路的规划目标来定。一般来说,压敏电阻的通流容量要大于等于防雷电路规划的通流容量。

  压敏电阻的失效方式首要是短路,当经过的过电流太大时,也或许构成阀片被迸裂而开路。压敏电阻运用寿命较短,屡次冲击后功能会下降。因而由压敏电阻构成的防雷器长时刻运用后存在维护及替换的问题。

  TVS(Transient Voltage Suppression)是一种限压维护器材,效果与压敏电阻很相似。也是运用器材的非线性特性将过电压钳位到一个较低的电压值完成对后级电路的维护。TVS管的首要参数有:反向击穿电压、最大钳位电压、瞬间功率、结电容、呼应时刻等。

  TVS的呼应时刻能够到达ps级,是限压型浪涌维护器材中最快的。用于电子电路的过电压维护时其呼应速度都可满意要求。TVS管的结电容依据制作工艺的不同,大体可分为两品种型,高结电容型TVS一般在几百~几千pF的数量级,低结电容型TVS的结电容一般在几pF~几十pF的数量级。一般分立式TVS的结电容都较高,表贴式TVS管中两品种型都有。在高频信号线路的维护中,应首要选用低结电容的TVS管。

  TVS管的非线性特性比压敏电阻好,当经过TVS管的过电流增大时,TVS管的钳位电压上升速度比压敏电阻慢,因而能够获得比压敏电阻更抱负的残压输出。在许多需求精密维护的电子电路中,运用TVS管是比较好的挑选。TVS管的通流容量在限压型浪涌维护器中是最小的,一般用于最末级的精密维护,因其通流量小,一般不用于沟通电源线路的维护,直流电源的防雷电路运用TVS管时,一般还需求与压敏电阻等通流容量大的器材合作运用。TVS管便于集成,很适合在单板上运用。

  TVS具有的另一个长处是可灵敏选用单向或双向维护器材,在单极性的信号电路和直流电源电路中,选用单向TVS管,能够获得比较低的残压。

  TVS的反向击穿电压、通流容量是电路规划时应要点考虑的。在直流回路中,应当有:min(UBR)≥(1.3~1.6)Umax,式中UBR为直流TVS的反向击穿电压,Umax是直流回路中的电压峰值。

  TVS管的失效方式首要是短路。但当经过的过电流太大时,也或许构成TVS管被迸裂而开路。TVS管的运用寿命相对较长。

  电压开关型瞬态按捺二极管(TSS,Thyristor SurgeSuppressor)与TVS管相同,也是运用半导体工艺制成的限压维护器材,但其作业原理与气体放电管相似,而与压敏电阻和TVS管不同。当TSS管两头的过电压超越TSS管的击穿电压时,TSS管将把过电压钳位到比击穿电压更低的挨近0V的水平上,之后TSS管继续这种短路状况,直到流过TSS管的过电流降到临界值以下后,TSS康复开路状况。

  TSS是电压开关型瞬态按捺二极管,便是涌按捺晶体管,或许叫做导体放电管,固体放电管等等。LangTuo等牌子。TSS管是运用半导体工艺制成的维护器材,首要用于信号电路的防雷维护。不能用在电源端口。TSS器材的通流容量一般最高可到达150A(8/20uS)。

  TSS管和TVS管都是运用半导体工艺制成的限压维护器材,TSS管是电压开关型的。TVS是电压钳位型的。TSS管在呼应时刻,结电容方面与TVS管是相同特色,易于制成表贴器材,很适合在单板上运用。TSS管适合于信号电平较高的信号电路维护。

  TSS管在呼应时刻、结电容方面具有与TVS管相同的特色。易于制成表贴器材,很适合在单板上运用,TSS管动作后,将过电压从击穿电压值邻近下拉到挨近0V的水平,这时二极管的结压降小,所以用于信号电平较高的线路(例如:模仿用户线、ADSL等)维护时通流量比TVS管大,维护效果也比TVS管好。TSS适合于信号电平较高的信号线路的维护。

  在运用TSS管时需求留意的一个问题是:TSS管在过电压效果下击穿后,当流过TSS管的电流值下降到临界值以下后,TSS管才康复开路状况,因而TSS管在信号线路中运用时,信号线路的常态电流应小于TSS管的临界康复电流。临界康复电流值随TSS管的类型和规划运用场合的不同而不同,运用时应留意在器材手册中查明所用详细类型的切当值。

  TSS管的击穿电压(min(UBR))、通流容量是电路规划时应要点考虑的。在信号回路中时,应当有:min(UBR)≥(1.2~1.5)Umax,式中Umax为信号回路的峰值电压。

  TSS管的失效方式首要是短路。但当经过的过电流太大时,也或许构成TSS管被迸裂而开路。TSS管的运用寿命相对较长。

  PTC是一种限流维护器材,它有一个动作温度值TS,当其本体内温度低于TS时,其阻值保持根本安稳,这时的阻值称为冷电阻。当正温度系数电阻本体那温度高于TS时,其阻值敏捷增大,能够到达的最大阻值能过比冷电阻值打104倍左右。由于它的阻值能够随温度升高而敏捷增大,所以一般串联于线上用作暂态大电流的过流维护。PTC在信号线及电源线路上都有运用。

  PTC反响速度较慢,一般在毫秒级以上,因而它的非线性电阻特性在雷击过电流经过期根本发挥不了效果,只能按它的常态电阻(冷电阻)来预算它的限流效果。热敏电阻的效果更多的体现在比如电力线碰触等呈现长时刻过流维护的场合,常用于用户线路的维护中。

  现在PTC首要有高分子资料PTC和陶瓷PTC两种,其间陶瓷PTC的过电压耐受才能比高分子资料的PTC好,但高分子资料的PTC呼应速度比陶瓷PTC快。一般陶瓷PTC不能完成低阻值,低阻值的PTC均选用的是高分子的资料。

  稳妥管、熔断器、空气开关都归于维护器材,用于设备内部呈现短路、过流等毛病状况下,能够断开线路上的短路负载或过流负载,防止电气火灾及确保设备的安全特性。

  稳妥管一般用于单板上的维护,熔断器、空气开关一般可用于整机的维护。下面简略介绍稳妥管的运用。

  关于电源电路上由空气放电管、压敏电阻、TVS管组成的防护电路,有必要配有稳妥管进行维护,以防止设备内的防护电路损坏后设备产生安全问题。图4-5给出了稳妥运用的两个比如,其间a电路中防护电路与主回路共用一个稳妥,当防护电路短路失效时主回路供电会一起断开,b电路中主回路和防护电路有各自的稳妥,当防护电路失效时防护电路的稳妥断开,主回路依然能正常作业,可是此刻端口再呈现过电压时,端口或许会由于失掉防护而导致内部电路的损坏。两种电路各有利弊,在规划过程中能够依据需求选用。无馈电的信号线路、天馈线路的维护选用稳妥管的必要性不大。

  标示在熔丝上的电压额外值表明该熔丝在电压等于或小于其额外电压的电路中彻底能够安全牢靠地中止其额外的短路电流。电压额外值系列包含在N.E.C规则中,而且也是稳妥商实验室的一项要求,作为防止火灾危险的维护措施。关于大大都小尺度熔丝及微型熔丝,熔丝制作商们选用的规范额外电压为32、63、125、250、600V。

  归纳而言,熔丝能够在小于其额外电压的任何电压下运用而不危害其熔断特性。防护电路中的稳妥管,宜选用防爆型慢熔断稳妥管。

  电感、电阻、导线本身并不是维护器材,但在多个不同维护器材组合构成的防护电路中,能够起到合作的效果。

  防护器材中,气体放电管的特色是通流量大、但呼应时刻慢、冲击击穿电压高;TVS管的通流量小,呼应时刻最快,电压钳位特性最好;压敏电阻的特性介于这两者之间,当一个防护电路要求全体通流量大,能够完成精密维护的时分,防护电路往往需求这几种防护器材合作起来完成比较抱负的维护特性。可是这些防护器材不能简略的并联起来运用,例如:将通流量大的压敏电阻和通流量小的TVS管直接并联,在过电流的效果下,TVS管会先产生损坏,无法发挥压敏电阻通流量大的优势。因而在几种防护器材合作运用的场合,往往需求电感、电阻、导线等在不同的防护元件之间进行合作。下面临这几种元件别离进行介绍:

  电感:在串联式直流电源防护电路中,馈电线上不能有较大的压降,因而极间电路的合作能够选用空心电感,如下图:

  电感应起到的效果:防护电路到达规划通流量时,TVS上的过电流不该到达TVS管的最大通流量,因而电感需求供给满足的对雷击过电流的限流才能。

  2、尽量运用空心电感,带磁芯的电感在过电流效果下会产生磁饱满,电路中的电感量只能以无磁芯时的电感量来核算;

  3、线圈应尽或许绕制单层,这样做能够减小线圈的寄生电容,一起能够增强线圈对暂态过电压的耐受才能;

  4、绕制电感线圈导线上的绝缘层应具有满足的厚度,以确保在暂态过电压效果下线圈的匝间不致产生击穿短路。

  电阻:在信号线路中,线路上串接的元件对高频信号的按捺要尽量少,因而极间合作能够选用电阻,如下图:

  电阻应起到的效果与前述电感的效果根本相同。以上图为例,电阻的取值核算办法为:测得空气放电管的冲击击穿电压值U1,查TVS器材手册得到TVS管8/20us冲击电流下的最大通流量I1、以及TVS管最高钳位电压U2,则电阻的最小取值为:R≥(U1-U2)/I1。

  导线:某些交/直流设备的满配作业电流很大,超越30A,这种状况下防护电路的极间合作选用电感会呈现体积过大的问题,为处理这个问题,能够将防护电路分为两个部分,前级防护和后级防护不规划在同一块电路板上,一起两级电路之间能够运用规则长度的馈电线来做合作。

  这种组合构成的防护电路中,规则长度馈电线所起的效果,与电感的效果是相同的,由于1米长导线uH之间,馈电线到达必定长度,就能够起到杰出的合作效果,馈电线的线径能够依据满配作业电流的巨细灵敏选取,克服了选用电感做极间合作时电感上不能流过很大作业电流的缺陷。

  变压器、光耦和继电器本身并不归于维护器材,但端口电路的规划中能够运用这些器材具有的阻隔特性来进步端口电路抗过电压的才能。

  1、线路对地装置限压维护器,当线路引进雷击过电压时,限压维护器成为短路状况将过电流泄放到大地;

  2、线路上规划阻隔元件,阻隔元件两头的电路不共地,当线路引进雷击过电压时,这个瞬间过电压施加在阻隔元件的两头。只需在过电压效果在阻隔元件期间,阻隔元件本身不被绝缘击穿,而且阻隔元件前高压信号线不对其他低压部分击穿,线路上的雷击过电压就不能够转化为过电流进入设备内部,设备的内部电路也就得到了维护。这时线路上只需求规划差模维护,防护电路能够大大简化。例如以太网口的维护就能够选用这种思路。能够完成这种阻隔效果的元件首要有:变压器、光耦和继电器等。

  这儿的变压器首要是指用于信号端口的各种信号传输变压器。变压器一般有初/次级间绝缘耐压的目标,变压器的冲击耐压值(适用于雷击)可依据直流耐压值或沟通耐压值换算出来。大致的预算公式为:冲击耐压值=2×直流耐压值=3×沟通耐压值。

  上图示出一种将变压器结合在内的信号端口防护电路规划。雷击时,设备外部的线缆上可感应的对地共模过电压效果在变压器的初级和次级之间,如图9。只需初/次级不产生绝缘击穿,设备外电缆上的过电压就不会转化为过电流进入设备内部。这时端口只需求做差模维护,运用变压器等器材的阻隔特性,有利于简化端口的防雷电路。

  选用这种办法规划需求留意的是:变压器、光耦和继电器等元件本身的绝缘耐压才能应很高(例如冲击耐压大于4kV),不然在过电压的效果下很简单产生绝缘击穿,不能起到进步端口耐压的效果。别的,运用变压器的阻隔特性时,需求留意变压器的初/次级间有分布电容,某些状况下外部线缆上的共模过电压可经过分布电容从初级耦合到次级,然后进入到内部电路中,这样就损坏了变压器的阻隔效果,因而应尽量选用带有初度极间屏蔽层的变压器,并将变压器屏蔽层外引线所示。这时变压器的有用绝缘耐压变成了初级与屏蔽接地端间的绝缘耐压值。选用共模阻隔规划的另一个需求留意的问题是初级电路与单板上其它电路、地的印制线在单板上应分脱离,并有满足的绝缘间隔。一般,印制板上边缘相距1mm的两根印制走线kV左右。

  在防护电路的器材选型过程中对气体放电管、压敏电阻、热敏电阻、稳妥管、熔断器、空气开关等都要挑选有安全认证的器材。

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