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三大常见电路维护器材详解

电路保护主要有两种形式:过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键,涉及到电路保护器件的选型,我们就必须要

电路维护首要有两种方式:过压维护和过流维护。挑选恰当的电路维护器材是完结高效、牢靠电路维护规划的要害,涉及到电路维护器材的选型,咱们就必须要知道各电路维护器材的效果。在挑选电路维护器材的时分咱们要知道维护电路不该搅扰受维护电路的正常行为,此外,其还必须避免任何电压瞬态构成整个体系的重复性或非重复性的不稳定行为。

电路维护最常见的器材有三:GDT、MOV和TVS

GDT陶瓷气体放电管在正常的作业条件下,一只GDT的并联阻抗约为1TΩ,并联电容为1pF以下。当施加在GDT两头的电势低于气体电离电压(即“辉光”电压)时,GDT的小漏电流(典型值小于1pA)和小电容几乎不发生改变。一旦GDT到达辉光电压,其并联阻抗将急剧下降,然后电流流过气体。不断添加的电流使许多气体构成等离子体,等离子体又使该器材上的电压进一步下降至15V左右。当瞬变源不再持续供给等离子电流时,等离子体就主动消失。GDT的净效果是一种消弧效果,它能在1ms内将瞬变事情期间的电压约束在大约15V以下。GDT的一个首要长处是迫使大部分能量耗费在瞬变的源阻抗中,而不是耗费在维护器材或被维护的电路中。GDT的触发电压由信号电压的上升速率(dV/dt)、GDT的电极距离、气体类型以及气体压力一起确认。该器材能够接受高达20 kA的电流。

GDT有单极和三极两种方式。三极GDT是一个看似简略的器材,能在大难临头的要害时刻坚持一个差分线对的平衡:少量的不对称能够使瞬变脉冲优先耦合到平衡馈线的某一侧,因而发生一个巨大的差分信号。即便瞬变事情对称地发生在平衡馈线上,两个维护器材呼应特性的细小不同也会使一个破坏性的脉冲振幅呈现在体系的输入端上。三极GDT在一个具有共用气体容积的管内供给一个差分器材和两个并联器材。构成一对电极导通的任何条件都会使一切三个电极之间导通,由于气体的状况(绝缘状况、电离状况或等离子状况)决议了放电管的行为。

MOV压敏电阻

它是一种是随电压而改变的非线性电阻器。烧结的金属氧化物构成一种犹如两个背对背串接的齐纳二极管的结构。在正常作业情况下,MOV的典型漏电流为10mA量级,并联电容约为45pF。电压升高到超越MOV阈值,就会使其中一个分布式齐纳二极管发生雪崩,因而使该器材对被维护的节点进行箝位。不断添加的电流最终使器材两头的电压上升——这是大多数批量资料都有的一个约束要素。

作为一种箝位器材,MOV能许多招引瞬变能量,而气体放电管则将瞬变能量耗散在瞬变源阻抗以及瞬变源与被维护节点之间的电阻中。在容许MOV的漏电和并联电容的运用场合(如电源、POTS和工业传感器),MOV可合作GDT,对闪电引起的瞬变进行杰出的二次防护,由于MOV的触发速度要比气体等离子体避雷器快一个数量级。重复呈现的过热应力的累积会使MOV过热,下降其功能。因而,必须仔细分析你计划支撑的瞬变标准,确认你要求MOV吸收的总能量和最坏情况下的瞬变重复率,保存地拟定器材的标准。

TVS瞬变电压抑制器

一个TVS的并联电容一般只要几十皮法,但有些新的TVS的并联电容添加了不到10pF。电压最低的TVS,其漏电流往往为100mA以上,而作业电压为12V以上的TVS,其漏电流则为5mA以下。

当时TVS的发展趋势是进步集成度,支撑高密度便携设备。在芯片尺寸封装中包括多个器材,使节点空隙更好地匹配被维护的IC或接口连接器。集成的TVS与EMI滤波器可在一个封装内完结两个要害使命,并可简化经过I/O口布放总线的作业。多个TVS封装因其细巧而成为高密度组件中最常见的维护器材。

GDT/MOV/TVS的比较

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,一般情况下用于电子电路的过电压维护其呼应速度能够满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千Pf的数量级规模,许多情况下不宜直接运用在高频信号线路的维护中,运用在交流电路的维护中时,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。详细可分为以下四点:

在反应时刻上,压敏电阻介于TVS管和气体放电管之间,TVS管为皮秒级,压敏电阻略慢,为纳秒级;而气体放电管最慢,一般为几十个纳秒乃至更多。

在通流容量上,压敏电相同介于TVS管和气体放电管之间,TVS管一般只要几百A;而压敏电阻按不同标准,可经过数KA到数十KA的单次8/20μS浪涌电流;而关于气体放电管来说一般10KA等级8/20μS浪涌电流可导通数百次。

从原理上看,TVS管依据二极管雪崩效应;压敏电阻器依据氧化锌晶粒间的势垒效果;而气体放电管则是依据气体击穿放电。

在电压规模方面,TVS管一般为5.5V到550V;压敏电阻的规模较宽,可从10V到9000V;而气体放电管可从75V到3500V。

这三种器材各有各的绝技,怎么挑选,就看你想要避免的危害是什么了,并且在详细的防护计划规划时,并没有规定说只能挑选一种防护器材。FAE工程师完全能够依据实践的防护运用,将这三大主力电路维护器材组合运用,信任其迭加的防护才能必定优于独自运用的防护等级。小硕来举个比如:在电源体系的防雷维护电路中,选用压敏电阻与陶瓷气体放电管合作运用的计划许多,特别是在铁路、通讯体系已被广泛运用。压敏电阻与陶瓷气体放电管合作运用的维护电路虽然有许多长处,例如:下降残压、操控压敏电阻的劣化等,但在运用过程中假如电路规划或元件选型存在问题,可能会导致维护电路呈现焚烧、爆破等毛病,影响体系的正常运转,因而在选型环节,工程师必定要进行屡次模仿测验,然后完结防护计划的牢靠性和实用性。

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