浪涌電壓
電路在遭雷擊和在接通、斷開(kāi)電感負(fù)載或大型負(fù)載時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生很高的操作過(guò)電壓,這種瞬時(shí)過(guò)電壓(或過(guò)電流)稱為浪涌電壓(或浪涌電流),是一種瞬變干擾:例如直流6V繼電器線圈斷開(kāi)時(shí)會(huì)出現(xiàn)300V~600V的浪涌電壓;接通白熾燈時(shí)會(huì)出現(xiàn)8~10倍額定電流的浪涌電流;當(dāng)接通大型容性負(fù)載如補(bǔ)償電容器組時(shí),常會(huì)出現(xiàn)大的浪涌電流沖擊,使得電源電壓突然降低;當(dāng)切斷空載變壓器時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高達(dá)額定電壓8~10倍的操作過(guò)電壓。浪涌電壓現(xiàn)象日趨嚴(yán)重地危及自動(dòng)化設(shè)備安全工作,消除浪涌噪聲干擾、防止浪涌損害一直是關(guān)系到自動(dòng)化設(shè)備安全可靠運(yùn)行的核心問(wèn)題?,F(xiàn)代電子設(shè)備集成化程度在不斷提高,但是它們的抗御浪涌電壓能力卻在下降。在多數(shù)情況下,浪涌電壓會(huì)損壞電路及其部件,其損壞程度與元器件的耐壓強(qiáng)度密切相關(guān),并且與電路中可以轉(zhuǎn)換的能量相關(guān)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179172.htm為了避免浪涌電壓擊毀敏感的自動(dòng)化設(shè)備,必須使出現(xiàn)這種浪涌電壓的導(dǎo)體在非常短的時(shí)間內(nèi)同電位均衡系統(tǒng)短接(引入大地)。在其放電過(guò)程中,放電電流可以高達(dá)幾千安,與此同時(shí),人們往往期待保護(hù)單元在放電電流很大時(shí)也能將輸出電壓限定在盡可能低的數(shù)值上。因此,空氣火花間隙、充氣式過(guò)電壓放電器、壓敏電阻、雪崩二極管、TVS(Transientvoltagesuppressor)、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件,是單獨(dú)或以組合電路形式被應(yīng)用到被保護(hù)電路中,因?yàn)槊總€(gè)元器件有其各自不同的特性,并且具有不同的性能:放電能力;響應(yīng)特性;滅弧性能;限壓精度。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合以及設(shè)備對(duì)浪涌電壓保護(hù)的要求,可根據(jù)各類產(chǎn)品的特性來(lái)組合出符合應(yīng)用要求的過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)。
浪涌電壓吸收器
浪涌噪聲常用浪涌吸收器進(jìn)行抑制,常用的浪涌吸收器有:
(1)氧化鋅壓敏電阻
氧化鋅壓敏電阻是以氧化鋅為主體材料制成的壓敏電阻,其電壓非線性系數(shù)高,容量大、殘壓低、漏電流小、無(wú)續(xù)流、伏安特性對(duì)稱、電壓范圍寬、響應(yīng)速度快、電壓溫度系數(shù)小,且具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),是目前廣泛使用的浪涌電壓保護(hù)器件。適用于交流電源電壓的浪涌吸收、各種線圈、接點(diǎn)間浪涌電壓吸收及滅弧,三極管、晶閘管等電力電子器件的浪涌電壓保護(hù)。
(2)R、C、D組合浪涌吸收器
R、C、D組合浪涌吸收器比較適用于直流電路,可根據(jù)電路的特性對(duì)器件進(jìn)行不同的組合,如圖1(a)適用于高電平直流控制系統(tǒng),而圖1(b)中采用齊納穩(wěn)壓管或雙向二極管,適用于正反向需要保護(hù)的電路。
圖1R、C、D浪涌保護(hù)器
(a)單向保護(hù)(b)雙向保護(hù)
圖2TVS電壓(電流)時(shí)間特性
(3)瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)
當(dāng)TVS兩極受到反向高能量沖擊時(shí),它能以10-12s級(jí)的速度,將其兩極間的阻抗由高變低,吸收高達(dá)數(shù)kW的浪涌功率,使兩極的電位箝位于預(yù)定值,有效地保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。TVS具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn),目前被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備等領(lǐng)域。
①TVS的特性
其正向特性與普通二極管相同,反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。圖2是TVS的電流-時(shí)間和電壓-時(shí)間曲線。在浪涌電壓的作用下,TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓Vbr而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn),流過(guò)TVS的電流將達(dá)到峰值脈沖電流IPP,同時(shí)在其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓VC以下。其后,隨著脈沖電流按指數(shù)衰減,TVS兩極間的電壓也不斷下降,最后恢復(fù)到初態(tài),這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率,保護(hù)電子元器件的過(guò)程。
②TVS與壓敏電阻的比較
目前,國(guó)內(nèi)不少需要進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上應(yīng)用壓敏電阻較為普遍,TVS與壓敏電阻性能比較如表1所示:
表1TVS與壓敏電阻的比較
參數(shù) | TVS | 壓敏電阻 |
---|---|---|
反應(yīng)速度 | 10-12s | 50×10-9s |
是否老化 | 否 | 是 |
最高使用溫度 | 175℃ | 115℃ |
器件極性 | 單雙極性 | 單極性 |
反向漏電流 | 5μA | 200μA |
箝位因子VC/Vbr | 不大于1?5 | 最大7~8 |
封閉性質(zhì) | 密封 | 透氣 |
價(jià)格 | 較貴 | 便宜 |
評(píng)論