在開關(guān)電源領(lǐng)域,為保障供電穩(wěn)定性與電源自身安全,精心設(shè)計(jì)的外圍電路必不可少。其中,浪涌沖擊保護(hù)電路、防靜電保護(hù)電路、傳導(dǎo)騷擾電路以及脈沖群抗擾電路各司其職。本文深入聚焦浪涌沖擊保護(hù)電路核心元件 —— 壓敏電阻(MOV)和 TVS 瞬態(tài)抑制二極管的使用與選型策略。

如圖(1)所示是一個(gè)較為完整的EMC推薦電路:包括浪涌保護(hù),傳導(dǎo)騷擾,脈沖群抗擾等電路。

如圖(2)所示是一個(gè)獨(dú)立的DC-DC電源防浪涌沖擊、防靜電保護(hù)電路。

如圖(1)所示是一個(gè)較為完整的EMC推薦電路:包括浪涌保護(hù),傳導(dǎo)騷擾,脈沖群抗擾等電路。

如圖(2)所示是一個(gè)獨(dú)立的DC-DC電源防浪涌沖擊、防靜電保護(hù)電路。
一、壓敏電阻(MOV):經(jīng)濟(jì)可靠的浪涌克星
壓敏電阻憑借價(jià)格親民、抗浪涌能力強(qiáng)、電壓范圍寬等優(yōu)勢(shì),在電路保護(hù)領(lǐng)域大放異彩。但為確保其穩(wěn)定工作,需嚴(yán)格遵循以下選型原則:
(一)壓敏電壓(UN)抉擇
要考慮電網(wǎng)或電路工作電壓波動(dòng),為壓敏電阻的壓敏電壓預(yù)留充足余量。同時(shí),綜合權(quán)衡連續(xù)施加在其兩端的電源電壓,適度提高壓敏電壓有助于降低故障風(fēng)險(xiǎn)、延長使用壽命,不過這可能導(dǎo)致殘留電壓小幅上升。一般而言,在直流回路中,要求 UN≥(1.8 - 2)Vdc;交流回路中,UN≥(2 - 2.5)Vac;信號(hào)回路則需滿足 UN≥(1.2 - 1.5)Vmax。
(二)通流量(IP)考量
壓敏電阻的標(biāo)稱放電電流必須超越浪涌電流及可能出現(xiàn)的最大浪涌電流。具體計(jì)算時(shí),可參照壓敏電阻浪涌壽命次數(shù)定額曲線中沖擊 10 次以上的數(shù)值,通常約為最大沖擊通流量的 30%(即 0.3IP)。
(三)箝位電壓(VC)把控
箝位電壓是關(guān)鍵安全指標(biāo),必須低于被保護(hù)部件或設(shè)備所能承受的最大電壓(安全電壓)。為化解壓敏電阻動(dòng)作后殘留電壓 VC 過高威脅被保護(hù)電路的風(fēng)險(xiǎn),設(shè)計(jì)時(shí)普遍在 MOV 后并聯(lián)電容與 TVS 管,精準(zhǔn)吸收和卸放殘留電壓,為電路元器件筑牢安全防線。
二、TVS 瞬態(tài)抑制二極管:急速響應(yīng)的保護(hù)先鋒
TVS 瞬態(tài)電壓抑制器,以二極管形態(tài)登場,卻擁有極速響應(yīng)與強(qiáng)大浪涌吸收能力。當(dāng)反向瞬態(tài)過壓脈沖襲來,它能迅疾將高阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥杩梗{瞬間大電流,將電壓穩(wěn)穩(wěn)箝制在預(yù)定范圍,為電路元器件保駕護(hù)航。其選型要點(diǎn)如下:
TVS瞬態(tài)抑制二極管按照極性劃分可分為單極性TVS和雙極性TVS管,如圖(3)所示為兩種不同TVS管的V-I特性曲線圖

TVS瞬態(tài)抑制二極管按照極性劃分可分為單極性TVS和雙極性TVS管,如圖(3)所示為兩種不同TVS管的V-I特性曲線圖

(一)明確被保護(hù)電路電壓參數(shù)
精準(zhǔn)定位被保護(hù)電路的最大直流或連續(xù)工作電壓、額定標(biāo)準(zhǔn)電壓以及 “高端” 容限。
(二)額定反向關(guān)斷電壓(VRWM)適配
TVS 的 VRWM 應(yīng)等于或大于被保護(hù)電路的最大工作電壓。否則,若 VRWM 過低,器件可能誤入雪崩模式,或因反向漏電流過大干擾電路正常運(yùn)行。
(三)最大箝位電壓(VC)守護(hù)
VC 必須低于被保護(hù)電路的損壞電壓,這是保障電路安全的 crucial threshold(關(guān)鍵門檻)。
(四)峰值脈沖功耗(PM)考量
在規(guī)定脈沖持續(xù)時(shí)間里,TVS 的最大峰值脈沖功耗 PM 要超越被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。確定最大箝位電壓后,峰值脈沖電流也應(yīng)高于瞬態(tài)浪涌電流。
(五)數(shù)據(jù)接口電路的電容(C)適配
針對(duì)數(shù)據(jù)接口電路保護(hù),還需精心挑選適配電容 C 的 TVS 器件,確保信號(hào)傳輸?shù)耐暾耘c穩(wěn)定性。
無論是壓敏電阻還是 TVS 瞬態(tài)抑制二極管,它們?cè)陂_關(guān)電源保護(hù)電路中各司其職又協(xié)同發(fā)力。合理選型與運(yùn)用這些元件,就像是為開關(guān)電源構(gòu)筑了一套堅(jiān)固的鎧甲,使其無懼浪涌沖擊、靜電侵?jǐn)_等惡劣工況,持久穩(wěn)定地服役于復(fù)雜多變的工業(yè)與民用領(lǐng)域。
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