Teddy To （Littelfuse公司 高档技能营销司理）
Walt Tian （Littelfuse公司 技能支撑司理）
Andy Xu （Littelfuse公司 高档技能支撑工程师）
摘 要：保证产品满意电源线瞬变的可靠性是规划的要害之一，这在产品规划过程中一般不会引起恰当的重视。尽管因为高压瞬变而导致的产品毛病是外部事情，但该毛病是因为规划不足以维护产品的内部电路而引起的。因而，电源线浪涌维护是保证坚固耐用的沟通电源设备必不可少的要素。本文介绍了运用泄流型维护晶闸管来防止现场毛病的解决方案。
要害词：泄流型；维护晶闸管；现场毛病
关于制造商来说，产品在现场的毛病都是贵重的，并且会让客户感觉质量很差。
SIDACtor I-V曲线如图1，它是一种具有封闭状况和敞开状况的双极型器材。V DRM 是最大截止状况电压。在那种状况下，最大电流 I DRM 是截止状况漏电流。当器材两头的电压到达击穿电压V S 时，器材切换到导通状况，并导通大电流。SIDACtor将I H （坚持电流）坚持在低电压V T （坚持电压）上。因为V T 较低，SIDACtor在满意功率要求时能够坚持较大的电流。
保证产品满意电源线瞬变的可靠性是规划的一个要害方面，这在产品规划过程中一般不会引起恰当的重视。尽管因为高压瞬变而导致的产品毛病是外部事情，但该毛病是因为规划不足以维护产品的内部电路而引起的。因而，电源线浪涌维护是保证坚固耐用的沟通电源设备必不可少的要素。
高压瞬变的潜在来历是气候条件。雷电会在电源线上引起高压和浪涌电流。由施工过错或交通事故引起的电源线损坏也或许导致较大的瞬变。即便没有问题，因为高负载例如大电流负载（例如大型电动机）的掉电或断电而引起的di/dt电流减小，也会在电源线上发生瞬变。瞬态峰值也或许是流过零线上高于正常阻抗的电流，或三相电力系统上的单相毛病引起。
高压瞬变会损坏产品，然后导致保修期内的修理失利和客户的不满意。为客户解决问题或许是一项贵重的服务；制造商或许会从绝望的客户那里体验到未来事务的潜在丢失。
浪涌维护是维护产品免受高压瞬变危害的办法。瞬变或许会导致数据传输中的间歇性过错或产品永久损坏。走运的是，有可用的元件可供给对高压瞬变的维护。
电源线浪涌维护规划有多种挑选，规划工程师应了解每种挑选的优缺陷。包含过电压维护元件，例如金属氧化物电阻（MOV），瞬态电压按捺（TVS）二极管，气体放电管（GDT）以及用于沟通电的维护晶闸管或硅二极管（SIDAC）。Littelfuse是一家电路维护器材制造商，出产以SIDACtor ® 为商标的产品。TVS二极管和MOV是钳位型元件，而GDT和维护晶闸管是泄流型器材。在此运用中，钳位界说为当超越元件的过电压阈值时，将元件两头的电压坚持在根本安稳的水平。泄流是指超越元件的过电压阈值时将电压约束在较小的值。泄流器材像数字开关相同可有用呼应过压而导通。
钳位型器材具有更快的呼应时刻，但其电流处理才能有限。这些器材还具有与传导电流有关的钳位电压。当2个器材都处于过电压维护状况时，因为箝位电压高于泄流维护器材的坚持电压，因而关于高压瞬变，钳位器材的导通峰值电流较低。
泄流型器材能够处理更高的浪涌电流，因为当器材切换到导通状况时，钳位电压十分低。挨近短路的条件将瞬态能量从产品电路平分流出去。泄流元件供给给产品电路的低电压进一步下降了产品上的任何压力。
MOV和TVS元件是钳位型维护器材，能够处理高峰值电流。MOV能够接受高达70kA的瞬态电流峰值。它们是低本钱的维护器材，但它们的确具有较高的截止漏电流的缺陷。TVS元件不具有MOV的峰值电流容量，但具有较低的通态钳位电压。TVS器材的运用寿数比MOV器材更长，因为MOV器材会因为继续的过电压条件而退化，然后导致器材中的过度散热。与泄流型器材比较，MOV和TVS元件均具有更高的寄生电容，当遭受高dv/dt或高di/dt瞬变时，发生高过冲电压。
GDT和SIDACtor这2个钳位型元件有很大不同。当到达阈值电压时，GDT依托气体拉弧并传导电流，而SIDACtor是半导体器材。与MOV类似，GDT的寿数有限，这取决于气体被电离和传导的次数。气体被离子化后被吸附在电极上。GDT能够接受较大的峰值电流，但呼应时刻比SIDACtor慢得多。GDT无法阻挠十分窄的高压瞬态脉冲到产品。
在4种浪涌维护元件中，SIDACtor具有沟通电源线维护的最佳特性组合。它具有长寿数，而不受器材接受的高压瞬变次数的影响。SIDACtor具有低导通状况泄流电压和快速导通特性。关于高dv/dt或高di/dt浪涌，它的过冲电压最小，和低截止漏电流。表1比较了4种维护器材。
图1显现了SIDACtor的特性曲线。在低于最大截止状况电压V DRM 时，SIDACtor具有低漏电流I DRM 。漏电流约为几微安。当电压到达器材的峰值击穿电压V S 时，器材翻开并切换到低坚持电压V T 。因为元件上的电压被短路在低电压下，SIDACtor能够支撑大的瞬态电流，1个能够处理5000A峰值浪涌电流的SIDACtor被封装在规范的TO-218封装中，便于印刷电路板的布局。
走运的是，器材被彻底维护而不受高压瞬变的影响仅需几个元件。图2显现了用于维护产品电源电路的三元件解决方案。SIDACtor与电源电路并联，以供给针对沟通电源线上瞬变的维护。因为SIDACtor与电源电路并联，因而当沟通线上没有高压瞬变时，SIDACtor对产品的功能没有影响。SIDACtor具有低漏电流，在额外沟通电源线电压下仅耗费毫瓦的功率。与SIDACtor串联的保险丝维护元件免受1个或多个完好沟通周期的电流浪涌。串联保险丝为电源电路供给传统的过电流维护。串联保险丝放置在SIDACtor电路之后，以维护保险丝免受高压瞬变的影响。这个三元件网络为电源电路供给了过压和过流维护。
图3显现了SIDACtor对沟通线路瞬变的快速呼应。绿色曲线是电压瞬变发生的高电流波形。蓝线表明SIDACtor怎么快速呼应短路导通，使电源到达安全的低电压。
SIDACtor也能够与MOV结合运用，为或许被高钳位电压损坏的电路供给低电压钳位维护（见图4）。MOV的阻抗将瞬变后的最大电流下降至少1/5，这会下降SIDACtor吸收的总瞬时能量，并保证SIDACtor得到维护。该组合的第2个重要长处是漏电流低于MOV本身的漏电流。关于有必要满意低功耗规范的产品，在设备处于封闭状况或待机状况时，将其发生的漏电流降至最低，关于最大化电源功率至关重要。
逆变器（图5）是能够将SIDACtor-MOV组合用于沟通电源线浪涌维护的运用。SIDACtor-MOV组合可维护逆变器驱动电路免受差分高压瞬变的影响。当沟通电源对零线具有相对较高的阻抗时，并联MOV可防止零线到地线衔接中的浪涌。关于由三相沟通线路供电的逆变器，主张对三相沟通线路的每相运用SIDACtor-MOV组合。这种维护拓扑结构也引荐用于电动轿车、混合动力轿车以及光伏逆变器。
有许多不同的元件可供给针对高压瞬变的维护等级。关于沟通电源线维护，SIDACtor是市场上最具本钱效益的元件。它具有低导通泄流电压，对瞬态事情的快速呼应，寿数长以及可接受高浪涌电流的特色。SIDACtor或SIDACtor-MOV的串联组合与保险丝结合运用以供给过流维护，可为产品的电源电路供给超卓且简略的维护网络。
（注：本文来历于科技期刊《电子产品世界》2020年第05期第36页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
