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五条金律让工程师轻松搞定雷击浪涌防护方案设计

发布时间:2022-02-08浏览:459次

如果你有幸认识一个电子工程师朋友,那么你肯定知道,他们的工作除了测试还是测试,这个测试可能是测试电路保护器件的产品性能参数,也可能是测试产品是否符合行业标准,但更多的是为客户进行防护方案的测试,通过对测试数据的分析来优化防护方案,提高其安全可靠性。在电路保护解决方案中,雷击浪涌防护是电子工程师尤为关注的一个防护重点,本篇五条金律将教您轻松搞定设计。

第一条、搞清楚雷击浪涌的危害

浪涌是沿线路或电路传送的电流、电压或功率的瞬态波,其特征是先快速上升后缓慢下降。就通信线路和电力线路的浪涌危害来看,较为明显的表现是系统暂停、死机、被损坏,严重时可能引发事故,而看不见的危害则是线路内部的性能下降、使用寿命减短、可靠性降低等影响。

第二条、理清雷击浪涌防护方案的设计目的

常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片),从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备,知道了雷击浪涌的形成和雷击浪涌对电脑设备以及其他电子/电力设备的损坏,雷击浪涌防护电路设计要达到两个目的:一是要将线路中感应的雷击浪涌电流泄放到大地,二是要使被保护设备端的浪涌电压限制在允许的安全电压以下。

第三条、熟悉雷击浪涌防护器件的性能参数

电路保护器件作为被动元件,一直默默的为各类设备提供雷击浪涌、过压、过流等防护,确保主动元件及整个电路、设备的使用安全。工程师都知道,只有选择参数特性及防护等级合适的电路保护器件才能够达到上述的保护目的,一旦选型不合理,不但不能起到保护电路的作用,甚至有可能会造成整个电路、设备的瘫痪。

雷击浪涌防护中常用到的电路保护器件主要有开关型防雷限压器件、半导体放电管、玻璃放电管;钳位型防雷限压器件TVS瞬态抑制二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻、ESD静电放电二极管以及过流防护器件PTC自恢复保险丝。在前面小硕有详细提到过电路保护器件的作用及选型,本篇就不再赘述。

第四条、理论性的过一遍防护方案,预想防护方案效果

对于什么是“正常”和“异常”的运行情况,我们需作出合理设想,例如,你无法选用一个在6A下动作的过流保护器件,而期望你的设计在 5.99999A下正常运作,这根本就没有足够的余量。如果你的设计在正常运行情况下消耗6A电流,你必须选用一个在8A或更高电流下动作的过流保护器件PTC自恢复保险丝。不仅如此,你必须了解最大工作电压、最高环境温度,以及故障电压、故障电流和故障持续时间,才能做出正确的选择。

当然,电子工程师们必须要清楚任:何保护是不可能做到100%的。如果你设计保护一个特定事件,但是总有可能发生一些更加严重的事件。例如,电信雷电规范所描述的危害比直接雷击要轻微得多,要保护产品防止直接雷击造成的危害是有可能的,但这样做却非常昂贵。

第五条、在产品研发前期就要优先考虑电路保护

为确保市场中每一个成熟电子/电力产品设备的都具高安全可靠性,在设计开始时就要规划电路保护方案,虽然电路保护器件比过往小了许多,但是在PCB设计完成之后,如果没有充足的空间就不可能添加电路保护器件。如果电子/电力产品设备在研发周期没有及时考虑电路保护,而后期又因为PCB板空间的问题致使防护方案的实现无能,就相当于没有保护层,其雷击浪涌防护能力基本为零,产品性能会持续下降、使用寿命减短、可靠性也逐步降低,严重影响产品质量及市场口碑,反之,在产品研发前期就积极的规划了电路保护方案,并结合硕凯EMC实验室的测试数据进行方案优化,产品可靠性得到有效保障,产品的质量和市场口碑自然也不会受到任何不利影响。

电子产品高性能和高可靠性设计的设计趋势,使得开发者对电路保护与电磁兼容设计技术的要求不断提升。以上五条金律,除了能够让新手电子工程师轻松搞定雷击浪涌防护方案设计,还可以有技巧性的应用到其他类型的防护方案设计及整改过程中,从而设计出色的防护方案,更好的为设备服务。致力于为各行各业产品提供专业的安全防护产品和解决方案。