防浪涌电路汇总
浪涌保护电路设计
浪涌保护电路设计
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浪涌防护电路设计
浪涌防护电路设计
一、引言
浪涌防护电路是指在电路中采用一定的电气或电子技术手段,以保护
设备免受突发的、短暂的高电压脉冲的影响,从而保证设备的正常工作。浪涌防护电路设计是现代电子技术中非常重要的一部分,因为在
工业生产和日常生活中,各种突发事件都有可能导致电网中出现高压
脉冲,如果没有浪涌防护措施,就会对设备造成不可逆转的损害。
二、浪涌现象及其影响
1.浪涌现象
浪涌是指突发的、短暂的高压脉冲,通常由雷击、开关操作、线路故
障等原因引起。在实际应用中,由于各种原因导致的高压脉冲可能会
以不同形式进入电子设备内部。
2.影响
当高压脉冲进入设备内部时,就会对设备产生不同程度的影响。例如:(1)直接损坏器件:当高压脉冲达到一定程度时,可能会直接击穿器件内部的绝缘层,导致器件损坏。
(2)降低器件寿命:即使高压脉冲没有直接击穿器件,也会在器件内部产生热量,从而使器件温度升高,进而缩短器件的寿命。
(3)引起系统故障:高压脉冲可能会干扰设备内部的信号传输,从而
引起系统故障。
三、浪涌防护电路设计原则
1.选择合适的防护元件
在浪涌防护电路中,选择合适的防护元件非常重要。一般来说,常用的浪涌防护元件有气体放电管、金属氧化物压敏电阻、二极管等。不同类型的防护元件具有不同的特点和应用范围,在选择时需要根据实际情况进行考虑。
2.合理布局
在电路设计中,合理布局也是非常重要的一点。例如,在PCB板上布局时,需要将输入端和输出端分开布置,并尽量减少线路长度和环形线路等因素对信号稳定性造成影响。
3.保证接地良好
良好的接地是保证浪涌防护电路有效的关键。在电路设计中,需要保证接地点的数量充足,并尽量减小接地电阻,从而提高接地效果。
48v浪涌抑制电路
48v浪涌抑制电路
近年来,随着电子设备的普及和使用频率的增加,电路保护技术变得更加重要。电路中的浪涌抑制电路起着至关重要的作用,能有效地保护电子设备免受过电压的损害。本文将从浪涌抑制电路的原理、设计和应用等方面进行深入探讨。
首先,我们需要了解浪涌抑制电路的原理。浪涌抑制电路是一种通过限制过电压幅值和降低过电压上升速率,从而将过电压降低到设备安全工作范围的电路。在电子设备中,由于各种原因,如雷击、电网故障等,常常会发生瞬态过电压,对设备造成严重损害。因此,浪涌抑制电路的设计目的是在这种情况下迅速响应并将过电压屏蔽或降低到安全范围,以保护设备不受损坏。
在浪涌抑制电路的设计过程中,首先需要选择合适的浪涌抑制器件。常用的浪涌抑制器件包括二极管、气体放电管、过压保护器等。这些器件能够在电路中快速响应并吸收过电压,起到保护电子设备的作用。此外,设计浪涌抑制电路时还需要考虑电路的抑制能力、响应速度以及成本等因素,以确保电路在实际应用中能够有效地保护设备。
除了选择合适的浪涌抑制器件外,电路的布局也是至关重要的。合理的电路布局能够降低电路的干扰和损耗,并提高电路的稳定性和可靠性。在浪涌抑制电路中,通常会采用多级抑制设计,以增强电路的抗干扰能力和保
护性能。此外,还需要注意电路中的接地设计,确保电路的安全接地,以提高电路的抗干扰能力。
在实际应用中,浪涌抑制电路被广泛应用于各种电子设备中,如计算机、通信设备、工业控制系统等。这些设备在工作中常常会受到各种干扰和过电压,因此合理使用浪涌抑制电路能够有效地保护设备,延长设备的使用寿命。此外,随着电子设备的发展和智能化需求的增加,对浪涌抑制电路的要求也越来越高,需要不断改进和创新。
tvs 压敏电阻 防浪涌电路
TVS(Transient Voltage Suppressor)压敏电阻是一种特殊的电子元件,它具有非线性特性,可以在电路中出现瞬态高电压时提供快速、稳定的电压钳位,从而保护电路免受浪涌冲击和静电放电等危害。
防浪涌电路是一种特殊的电路设计,它可以在电路中出现瞬态高电压时提供保护,避免电路受损。TVS压敏电阻可以用于防浪涌电路中,与其它元件一起构成完整的保护系统。
在防浪涌电路中,TVS压敏电阻通常与电容、电阻等元件一起使用。电容可以吸收瞬态高电压,减少输出电压纹波,起到一定的过电压冲击防护作用。电阻则可以限制电流大小,防止电路中的元件受到过大的电流冲击。
TVS压敏电阻的选择需要考虑其最大工作电压、最大钳位电压、峰值电流承受能力、反应速度等参数,以及具体应用场景和需求。在防浪涌电路中,TVS压敏电阻的最大工作电压应该高于电路的正常工作电压,以保证电路的正常工作不受影响。同时,TVS压敏电阻的最大钳位电压应该接近于被保护电路的最大工作电压,以保证电路在出现瞬态高电压时得到充分的保护。
总之,TVS压敏电阻在防浪涌电路中起着非常重要的作用,它可以有效地保护电路免受瞬态高电压和静电放电等危害,提高电路的可靠性和稳定性。
共模抗浪涌电路
共模抗浪涌电路
共模抗浪涌电路是一种用于抑制共模噪声和浪涌电流的电路。它通常由电阻、电容和二极管等元件组成,用于保护电路免受共模噪声和浪涌电流的干扰。
共模抗浪涌电路的工作原理是,当共模噪声或浪涌电流进入电路时,电阻和电容会形成一个滤波器,将噪声或浪涌电流滤除。同时,二极管可以提供一个正向的偏置电压,使得共模噪声或浪涌电流无法通过电路,从而保护电路免受干扰。
共模抗浪涌电路通常被用于电源电路、信号传输线路等需要抑制共模噪声和浪涌电流的场合。它可以有效地提高电路的稳定性和可靠性,延长电路的使用寿命。
需要注意的是,不同的电路和应用场景可能需要不同的共模抗浪涌电路设计方案。因此,在设计共模抗浪涌电路时,需要根据实际情况进行合理的选择和设计。
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
防雷击和浪涌是电路设计中必须要考虑的重要因素,它们可以对电气
设备和电子元件造成严重的损害。下面将介绍一种针对防雷击和浪涌的开
关电源电路设计。
开关电源是一种将交流电转换为稳定输出直流电的电源。在设计开关
电源时,需要考虑输入端的防雷击和浪涌保护。
防雷击保护主要考虑雷电产生的高压瞬态脉冲对电路带来的损害。为
了降低这种损害,可以采用以下措施:
1.使用射频滤波器:在输入端加入适当的射频滤波器可以减少高频噪
声和干扰。这些滤波器可以阻止雷击电流进入电路,保护负载电路免受雷
击的影响。
2.使用整流器和大容量电容:在输入端加入整流器和大容量电容可以
对电路进行平滑滤波,减少电路中的纹波电流。这可以保护电路免受雷击
电流的影响。
3.使用继电器:在输入端加入一个继电器可以在雷击发生时隔离电路。当雷击产生时,继电器可以迅速切断电源电路,保护电路免受雷击的影响。
在设计开关电源时,浪涌保护也是一个重要的考虑因素。浪涌是指短
时间内大电流脉冲通过电路。为了防止浪涌对电路造成的损害,可以采取
以下措施:
1.使用过电压保护器:过电压保护器可以检测并限制过电压的电流。
当浪涌电流超过设定值时,过电压保护器会迅速切断电路,保护电路免受
浪涌的影响。
2.使用过流保护器:过流保护器可以检测并限制过大的电流。当浪涌
电流超过设定值时,过流保护器会迅速切断电路,保护电路免受浪涌的影响。
3.使用TVS二极管:TVS二极管可作为浪涌保护器,可以在系统发生
浪涌时迅速反应并引导过电流。TVS二极管用作浪涌保护器时,在未触发
可控硅浪涌抑制电路
可控硅浪涌抑制电路
引言:
可控硅(Thyristor)是一种重要的电子器件,具有开关特性,可用于控制电流的导通和截断。然而,由于可控硅开关速度较慢,在开关过程中会产生浪涌电压。为了保护其他电路和设备免受浪涌电压的影响,可控硅浪涌抑制电路应运而生。本文将介绍可控硅浪涌抑制电路的原理、设计和应用。
一、可控硅浪涌抑制电路的原理
可控硅浪涌抑制电路是一种过电压保护电路,通过控制可控硅的触发角来实现对浪涌电压的抑制。其原理如下:
1. 触发角控制:在正常工作状态下,可控硅的触发角为0°,电流可以顺利通过。当出现浪涌电压时,通过控制触发角的延迟,可以使可控硅的导通延迟,从而抑制浪涌电压的传播。
2. 电流限制:可控硅浪涌抑制电路中通常还会加入电流限制电阻,以限制可控硅的电流。当电流超过限制值时,电阻将起到限流作用,保护可控硅不受损坏。
二、可控硅浪涌抑制电路的设计
设计可控硅浪涌抑制电路时,需要考虑以下几个方面:
1. 可控硅的选择:选择适合的可控硅是设计的第一步。根据工作电压、电流和触发电压等参数选择合适的可控硅。
2. 触发电路设计:触发电路需要提供适当的触发信号,以控制可控硅的触发角。常用的触发电路有脉冲变压器触发电路、光耦触发电路等。
3. 电流限制电阻的选择:根据可控硅的额定电流和电流限制要求,选择合适的电流限制电阻,以确保电流在安全范围内。
4. 电源电路设计:设计合适的电源电路,为可控硅浪涌抑制电路提供稳定的工作电压和电流。
三、可控硅浪涌抑制电路的应用
可控硅浪涌抑制电路在各个领域都有广泛的应用,主要用于保护其他电路和设备免受浪涌电压的影响。以下是一些常见的应用场景:1. 电力系统:在电力系统中,可控硅浪涌抑制电路可用于保护变压器、发电机和其他重要设备,防止浪涌电压对其造成损害。
开关电源的防浪涌电路
开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示),特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源模块正常而可靠的运行。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形
2 常用软起动电路
(1)采用功率热敏电阻电路
热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路
(2)采用SCR R电路
该电路如图3所示。在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1VD4和限流电阻R对电容器C 充电。当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
图3 采用SCR R电路
这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时若马上重新接通输入电源,会同样起不到防止冲击电流的作用。
mos管浪涌电流抑制电路
mos管浪涌电流抑制电路
浪涌电流抑制电路是一种用来保护电气设备免受浪涌电流的损害的电路。浪涌电流是指在电源或电路突然发生变化时,电流瞬间增加的现象,可能导致电器设备的故障。为了抑制浪涌电流,可以采用以下几种常见的电路设计:1. 电感电阻电路:将电感线圈与电阻器串联,通过电感的电流变化来衰减浪涌电流。电感的电流变化是缓慢的,能够有效抑制浪涌电流的瞬时增长。2. 二极管电路:利用二极管的非线性特性,使其在浪涌电流出现时阻断,从而减少浪涌电流对电路的影响。此电路常用于电源输入端,用来保护电源供电部分的电子元件。3. 金属氧化物压敏电阻(MOV)电路:将MOV连接在电路中,当电压超过MOV的阈值时,MOV变为一个高阻抗,从而限制电压的上升,抑制浪涌电流。4. 波形整形电路:通过改变电路的输入波形,使其与设备的工作要求相匹配。这样可以降低浪涌电流的幅值和频率,保护设备免受浪涌电流的影响。需要注意的是,不同的设备和电路对于浪涌电流的抑制要求不同,因此在设计浪涌电流抑制电路时,需要根据具体的应用场景和需求进行选择。同时,还需要遵循相关的安全标准和规定,确保电路的稳定性和可靠性。
开关电源防浪涌电路
1 引言
开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示),特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源模块正常而可靠的运行。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形
2 常用软起动电路
(1)采用功率热敏电阻电路
热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路
(2)采用电路
该电路如图3所示。在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥和限流电阻R 对电容器C充电。当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
图3 采用电路
这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时
常用的防浪涌电路有三种方案
常用的防浪涌电路有三种方案
常用的防浪涌电路有三种方案:
一、利用传统的防雷元器件组合成防浪涌电路,例如TVS管(瞬态抑制二极管),气体放电管,PTC(热敏电阻)等。这些防雷元器件的价格都很低。
二、光耦合电路。(光隔离器件,价格较低,TPL521-4价格为2元左右。)
三、磁耦合电路。磁隔离是ADI公司iCoupler专利技术,是基于芯片级变压器的隔离技术。利用该公司生产的相关芯片可以大大简化电路,减少PCB的面积。(adm2483的价格在10元左右,adm3251e的价格在10元~20元之间。)
浪涌的来源:浪涌通常由自然界的雷电、电源系统(特别是带很重的感性负载)开关切换时引起的,浪涌的产生将带来能量巨大的瞬变过压或过流,例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰,其能量可在瞬间烧毁连结传输线上的全部器件。
通常所说的防浪涌,有两个耐压指标,一个是共模,一个是差模。自然界雷电或大电流切换时产生的浪涌一般认为是共模的,而差模形式的浪涌往往是由于数据电缆附近有高压线经过,数据电缆与高压线之间因绝缘不良而产生的,虽然后者比前者产生的电压和电流要小得多,但它不像前者那样只维持很短的几毫秒,而会在数据通信网络中较长时间内稳定地存在。光耦或磁耦器件标称的耐压是共模,也就是前端到后端之间的耐压。如果超过这个耐压,前端后端都一起烧坏;器件不会标称差模的耐压,这个由电路的设计来决定,如果超过这个耐压,前端烧坏,后端不会烧坏。
防浪涌电路通常分为隔离法和规避法:
一、隔离法
光耦合(需要隔离电源)
光耦合器(optical coupler,OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波
防浪涌电路图
防浪涌电路图
浪涌电流指电源接通瞬间,流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电,所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路,AC 输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。浪涌电流也指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
浪涌电流抑制电路----开关电源浪涌抑制电路
开关电源在加电时,会产生较高的浪涌电流,因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置,才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起,在开关管开始导通的瞬间,电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施,浪涌电流可接近数百A。
开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示,滤波电容C可选用低频或高频电容器,若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流,经过一段时间,C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时,Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时,由于可控硅截
防冲击电流的保护电路
防冲击电流的保护电路
防冲击电流保护电路的设计需要考虑以下几个方面:
1. 过压保护,过压保护电路可以有效地防止由于电源突然提供过高的电压而对设备造成损坏。常见的过压保护电路包括过压保护二极管、金属氧化物压敏电阻(MOV)等。
2. 过流保护,过流保护电路能够在电路中出现过大电流时及时切断电路,防止设备过载或短路而受损。常见的过流保护电路包括保险丝、热敏电阻、过流保护开关等。
3. 隔离保护,隔离保护电路能够在电路中出现漏电流时及时切断电路,防止对人身安全造成威胁。常见的隔离保护电路包括漏电保护开关、绝缘变压器等。
4. 过热保护,过热保护电路能够在设备温度过高时及时切断电路,防止设备过热而损坏。常见的过热保护电路包括温控开关、热敏电阻等。
总之,防冲击电流的保护电路在电子设备和电路中扮演着非常
重要的角色,能够有效地保护设备和人身安全。因此,在电子设备设计和应用中,必须充分考虑并合理应用各种防冲击电流的保护电路,以确保设备的安全可靠运行。
防浪涌电路汇总
防浪涌电路汇总
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防浪涌电路调研总结
常用的防浪涌电路有三种方案:
一、利用传统的防雷元器件组合成防浪涌电路,例如TVS管(瞬态抑制二极管),气体放电管,PTC(热敏电阻)等。这些防雷元器件的价格都很低。
二、光耦合电路。(光隔离器件,价格较低,TPL521-4价格为2元左右。)
三、磁耦合电路。磁隔离是ADI公司iCoupler专利技术,是基于芯片级变压器的隔离技术。利用该公司生产的相关芯片可以大大简化电路,减少PCB的面积。(adm2483的价格在10元左右,adm3251e的价格在10元~20元之间。) 浪涌的来源:浪涌通常由自然界的雷电、电源系统(特别是带很重的感性负载)开关切换时引起的,浪涌的产生将带来能量巨大的瞬变过压或过流,例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰,其能量可在瞬间烧毁连结传输线上的全部器件。
通常所说的防浪涌,有两个耐压指标,一个是共模,一个是差模。自然界雷电或大电流切换时产生的浪涌一般认为是共模的,而差模形式的浪涌往往是由于数据电缆附近有高压线经过,数据电缆与高压线之间因绝缘不良而产生的,虽然后者比前者产生的电压和电流要小得多,但它不像前者那样只维持很短的几毫秒,而会在数据通信网络中较长时间内稳定地存在。光耦或磁耦器件标称的耐压是共模,也就是前端到后端之间的耐压。如果超过这个耐压,前端后端都一起烧坏;器件不会标称差模的耐压,这个由电路的设计来决定,如果超过这个耐压,前端烧坏,后端不会烧坏。
dcdc电源端口浪涌抑制电路
dcdc电源端口浪涌抑制电路
随着信息技术的不断发展,电子设备的使用范围越来越广泛,对电源供应的稳定性和可靠性要求也越来越高。在各种电子设备中,dcdc电源端口浪涌抑制电路是非常重要的一部分,它可以有效地保护电源输入端口,避免受到电压浪涌的损害。本文将从多个方面对dcdc电源端口浪涌抑制电路进行详细介绍和分析。
一、dcdc电源端口浪涌抑制电路的原理
1. 电源端口浪涌的危害
在现实应用中,电源端口往往会受到来自外部电源线路的电压浪涌影响,如果没有及时有效地进行抑制和保护,就会对电源端口造成严重的损害,甚至引发设备的故障甚至损坏。
2. 浪涌抑制电路的原理
dcdc电源端口浪涌抑制电路的设计原理主要是通过使用适当的抑制元件和保护电路,将来自外部的电压浪涌过滤和吸收,保护电源输入端口以及后续的电源部分,确保其工作稳定并长久使用。
二、dcdc电源端口浪涌抑制电路的设计要点
1. 浪涌抑制元件的选择
在设计dcdc电源端口浪涌抑制电路时,需要合理选择适用于浪涌抑制的元件,如浪涌电压吸收器、过压保护器、TVS二极管等,这些元件可以有效地吸收来自外部的电压浪涌,防止其对电源输入端口造成危害。
2. 设计合理的保护电路
除了吸收元件的选择外,还需要设计合理的保护电路,比如过电压保护、过流保护、过温保护等,这些保护电路可以及时对电源输入端口的异常情况进行检测和处理,保护电源系统的正常工作。
三、dcdc电源端口浪涌抑制电路的应用范围
dcdc电源端口浪涌抑制电路广泛应用于各种电子设备中,特别是对稳定性和可靠性要求较高的设备,比如工业控制系统、通信设备、医疗设备等。通过合理的设计和应用,可以有效地提高电子设备的抗干扰能力和故障保护能力,确保设备长期稳定运行。
mos防浪涌电路
mos防浪涌电路
MOS防浪涌电路旨在帮助用户保护设备的负载元件,减少电路的故障概率和损失率,并提高用电安全性。 MOS防浪涌电路是一种复
杂的电路,主要由MOS场效应管(MOSFET)、避雷器、电容器等组件
组成。可以有效阻止供电线路中可能存在的危险的电压差,从而避免损坏负载元件,提高用电安全性。
MOS防浪涌电路的核心组件为MOSFET(金属氧化物半导体场效应管),它可以提供高可靠性和低功耗。MOSFET具有低功耗、高灵敏度、高导通电阻和高响应度的特性,可以实现高效的波形滤波和其他功能。MOSFET的极性可以根据场效应管的功能和特性来改变,可以改变电
路的工作状态,从而实现快速和可靠的所需功能。
MOSFET防浪涌电路还具有非常优秀的参数控制特性,可以轻松
实现恒定电感、恒定电容和恒定阻抗等不同电路参数。此外,MOSFET 防浪涌电路还具有可重置功能,这种功能可以有效避免单一事故造成的电路故障。此外,MOSFET防浪涌电路还具有抗老化的特性,可以
更有效地减少电路的损坏率。
MOS防浪涌电路的性能优势与比较高的价格相对应,但是设备的故障率和损失率的降低也更加值得投资。在MOS防浪涌电路的设计和制造过程中,应该特别注意器件的稳定性和可靠性。质量优良的MOS 防浪涌电路可以保证用电安全性,并且有助于提高设备的可靠性和使用寿命。
在MOS防浪涌电路的应用过程中,应该加强电路的保护和维护,
及时发现和解决可能存在的问题,以减少保修期内的故障率。此外,终端用户也应尽可能及时使接入电源、增加备份电源和监控电源,避免在负责任的使用过程中受到不必要的损害。
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防浪涌电路汇总
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防浪涌电路调研总结
常用的防浪涌电路有三种方案:
一、利用传统的防雷元器件组合成防浪涌电路,例如TVS管(瞬态抑制二极管),气体放电管,PTC(热敏电阻)等。这些防雷元器件的价格都很低。
二、光耦合电路。(光隔离器件,价格较低,TPL521-4价格为2元左右。)
三、磁耦合电路。磁隔离是ADI公司iCoupler专利技术,是基于芯片级变压器的隔离技术。利用该公司生产的相关芯片可以大大简化电路,减少PCB的面积。(adm2483的价格在10元左右,adm3251e的价格在10元~20元之间。) 浪涌的来源:浪涌通常由自然界的雷电、电源系统(特别是带很重的感性负载)开关切换时引起的,浪涌的产生将带来能量巨大的瞬变过压或过流,例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰,其能量可在瞬间烧毁连结传输线上的全部器件。
通常所说的防浪涌,有两个耐压指标,一个是共模,一个是差模。自然界雷电或大电流切换时产生的浪涌一般认为是共模的,而差模形式的浪涌往往是由于数据电缆附近有高压线经过,数据电缆与高压线之间因绝缘不良而产生的,虽然后者比前者产生的电压和电流要小得多,但它不像前者那样只维持很短的几毫秒,而会在数据通信网络中较长时间内稳定地存在。光耦或磁耦器件标称的耐压是共模,也就是前端到后端之间的耐压。如果超过这个耐压,前端后端都一起烧坏;器件不会标称差模的耐压,这个由电路的设计来决定,如果超过这个耐压,前端烧坏,后端不会烧坏。
防浪涌电路通常分为隔离法和规避法:
一、隔离法
光耦合(需要隔离电源)
光耦合器(optical coupler,OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。
只要浪涌产生的电压幅值不超过光耦器件标称的值(通常为2500V),光耦就不会损坏,即使浪涌电压长时间地存在也不会对被隔离的设备产生损害。值得注意的是,光耦一般只能抑制共模形式的浪涌,不能抑制差模形式的浪涌。光耦
隔离在RS485或RS232通信中应用很广泛。使用光电隔离的优势是可以避免电气或磁场的噪声,而缺点是传输速度受限于LED的转换速度、高功率散射以及磨损,而且还需要一个隔离型DC-DC电源。
图1 光电隔离保护电路
二、磁耦合
磁耦基于ADI公司iCoupler磁隔离专利技术的隔离器件,也称为次隔离器。由于磁耦的目的是将输入和输出信号隔离开来,所以变压器初级端电路与变压器次级端电路必须在隔离的芯片上。变压器本身可以放置在任意芯片上。
以ADI公司的ADM2682E(适用于RS485)为例子来说明磁耦合在防浪涌中的作用。
图2 磁耦合芯片ADM2682e内部结构
ADM268E2是具备±15kV ESD保护功能的完全集成式5kV rm信号和电源隔离数据收发器,适合多点传输线路上的高速通信应用。ADM2682E集成了一个5kV rms隔离DC/DC电源,省去了外部DC/DC隔离模块。
图3 磁耦保护电路
与光耦相比,磁耦不仅仅少了一个隔离型DC-CD电源,还少了一个电平转换芯片,可大大减少PCB的面积。
二、规避法
主设备的地连在一起形成单点接地,一旦有浪涌出现就可以安全转移浪涌能量,此外有必要增加一些抑制浪涌的器件。能将浪涌所产生的额有害电流在到达数据端口前泄放到地回路中去的器件,主要有TVS管、压敏电阻、气体放电管,它们都有一个钳位电压,一旦超过该钳位电压,器件就会在连接点之间产生一个低阻抗,从而转移有害的电流,具体电路如下:
图4 防雷器件TVS保护电路
但这些器件由于转移的能量很大而不能长时间维持。一般这些器件安装在数据线与地之间,对于RS485或RS422系统来说,应该选择额定电压为6~8V的器件,同时,它们通常会给数据线带来一些容性负载,因此在设计系统时有必要考虑减少整个系统数据线的长度。安装器件时应尽可能地靠近被保护的设备,另外,用户必须保证被保护设备的接地点与地之间的阻抗非常小,而且接地点与地连接用的线最好又粗又短,若超出1m,应使用铜带线或编制电缆。
(1)单级防护
数据线只需接一个TVS。
(2)三级防护
第一级是气体放电管,可泄放大电流,由于浪涌同时产生非常高的尖峰电压,气体放电管太慢不能保护后面的固态电路;第二级是小电阻,一方面可限流,另一方面在第一级与第三级产生一个压降;第三级是TVS管,可足够快地保护后面的固态电路,将电压钳位在一个安全的水平,从而保护数据线。
图5 TVS管、气体放电管及PTC组成的保护电路(RS485)
图6 TVS管、气体放电管及PTC组成的保护电路(RS232)
三、隔离法与规避法的结合
图7 隔离器件与TVS管的结合(信号地与大地连接)若将隔离法与规避法相结合,则可更好地保护系统,具体电路如上图。图中,信号地与大地是连接的,有了隔离器件就可使主设备不受接地点上可能产生的电压降的影响。另外,规避器件一方面可抑制浪涌保护隔离器件,另一方面也可抑制数据线上产生的差模形式的浪涌。图8中,信号地未与大地连接,规避器件可抑制数据线上产生的差模形式的浪涌,同时差模形式的浪涌被平衡转化成共模形式的浪涌,隔离器件正好可抑制它,从而保护主设备。
图8 隔离器件与TVS管的结合(信号地与大地不连接)