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雷擊再強不可怕!村田大功率TVS設(shè)計可保駕護航

發(fā)布時間:2015-01-21 來源:村田 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】天災(zāi)不應(yīng)該成為我們自我安慰的借口,雷擊也不應(yīng)該再次成為引發(fā)事故的元兇。那么有什么好的東西可以克制住猛烈的雷擊呢?答案是有!AK系列瞬態(tài)抑制二極管專為交/直流線路保護應(yīng)用而設(shè)計,其設(shè)計極為緊湊,這意味著它的體積只有傳統(tǒng)無源器件的1/10。因此簡化了電路設(shè)計,并減少了在電路板上占用的空間,同時總成本也大大降低。
 
三年前的“7˙23”動車事故帶給人們無盡的悲傷,當時的事故原因調(diào)查顯示,雷擊導(dǎo)致了列車控制中心設(shè)備和軌道電路發(fā)生故障,錯誤地控制信號顯示,使行車 處于不安全狀態(tài)。如果那時的動車機車上能夠安裝高可靠的防雷擊設(shè)備,也許悲劇就不會發(fā)生,只是已經(jīng)沒有如果……
 
痛定思痛,天災(zāi)不應(yīng)該成為我們自我安慰的借口,雷擊也不應(yīng)該再次成為引發(fā)事故的元兇。“我們有能力通過技術(shù)手段使得列車設(shè)備在運行過程中,即使出現(xiàn)百年一遇的雷電天氣和浪涌電流也不會發(fā)生供電故障而使得行車面臨危險。Littelfuse(力特)的AK系列器件能夠抵御高達15kA(tp=8/20μs)的高能浪涌電流,從而為重要供電設(shè)備保駕護航。”Littelfuse中國核心代理商世強產(chǎn)品經(jīng)理張永龍先生表示。
 
Littelfuse——浪涌保護技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者
 
Littelfuse的大功率瞬態(tài)抑制二極管(TVS)浪涌保護器件產(chǎn)品線——AK家族——專用于保護貴重和重要設(shè)備,如電信基礎(chǔ)設(shè)備、工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)(TVSS)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)方案相比,它壽命更長、保護電壓更低、體積更小。
 
“Littelfuse生產(chǎn)TVS二極管的歷史悠久,目前出貨量排在全球前兩位。而TVS二極管也是Littelfuse最具特色與核心價值的產(chǎn)品,特別 是大功率TVS二極管。其被用于保護半導(dǎo)體元件免受高電壓瞬變損害,它們的PN結(jié)具有比普通二極管的PN結(jié)更大的橫截面積,因而能夠?qū)⒋箅娏鹘拥?,以避?遭受損壞。” 張永龍指出。
 
Littelfuse是浪涌保護技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者,其瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品家族十分龐大,從小功率到大功率的產(chǎn)品都有,可以做到很高的功率(30kW),這 是很少公司能夠做到的。Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。如下圖1所示,完整的AK產(chǎn)品家族包括AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列,客戶如果有特殊的要求還可以定制。
 Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。
圖1. Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。
 
AK系列大功率瞬態(tài)抑制二極管符合RoHS標準,符合UL認證,且不含鉛(Pb),具有以下獨特優(yōu)勢:
 
●最高15kA浪涌性能(8x20μs波形)
 
●完整的AK產(chǎn)品家族,包括:AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列
 
●能夠支持極低的鉗位電壓
 
●精準的擊穿電壓(VBR的±5%范圍內(nèi))
 
●快速響應(yīng)(響應(yīng)時間不到1微秒)
 
●低斜率電阻
 
●泄漏電流低(微安級)
 
●Foldbak技術(shù)可提供卓越的箝位特性
 
●在峰值脈沖電流的額定范圍內(nèi)工作時,不會出現(xiàn)磨損。
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Foldbak專利技術(shù)提供卓越鉗位電壓特性
 
Littelfuse之所以在大功率防雷方面受到市場的普遍認可,這源于他們獨創(chuàng)的Foldbak專利技術(shù)。如下圖2所示,采用Foldbak專利技術(shù),二極管擊穿的形式先是雪崩擊穿,然后是齊納擊穿,最后電壓穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。
Littelfuse獨家的Foldbak技術(shù)將鉗位電壓降低到設(shè)備雪崩態(tài)值以下,可提供更強的保護
圖2. Littelfuse獨家的Foldbak技術(shù)將鉗位電壓降低到設(shè)備雪崩態(tài)值以下,可提供更強的保護。
 
“很多人以前將這種擊穿稱為硅雪崩,就是一開始的工作模式并非在雪崩模式,當電壓到達雪崩電壓Vbr的時候開始處于雪崩工作模式,在此模式中,TVS管上會有電流流過,會將大部分電流引流到大地,使電壓箝位一個低水平的位置,當TVS大反向電壓如果很大,電流一下子到達Ipp,此時TVS會將大電流泄放到大地,同時將電壓箝位在最大的箝位電壓Vc上,保護后一級電路不被高壓浪涌損傷。” 張永龍表示。
 
本質(zhì)上來看,只需一個AK系列的TVS二極管便可替代一大串為了獲得相同的浪涌電流保護水平而并聯(lián)起來的分立TVS二極管。因此AK系列可節(jié)省大量電路板 空間,簡化了設(shè)計并減少了組件數(shù)量,且在一個單一的通孔封裝(高達15kA浪涌)或一個SMD封裝(高達10kA浪涌)中便能做到這些。
 
AK系列是集成了Foldbak專利技術(shù)的TVS二極管產(chǎn)品,能夠提供高達15kA的保護,且是市面上能提供最低鉗位電壓的產(chǎn)品。此外,其精準的擊穿電壓可在電氣線路發(fā)生瞬態(tài)現(xiàn)象時快速響應(yīng)。
 
一個器件可替換一個模組
 
據(jù)了解,AK3已經(jīng)被大批量應(yīng)用在基站中,例如華為將其用在電源端防雷和抗浪涌保護。因為基站一般位于很容易受到嚴重雷擊和浪涌電流損壞的戶外環(huán)境。浪涌 電流會導(dǎo)致基站無法正常工作,更為嚴重的是,如果對浪涌電流不加以阻止,任其到達電子系統(tǒng)的線路和電子部件內(nèi)部,將導(dǎo)致火災(zāi)危險。
 
“以前基站都有一個機房,現(xiàn)在機房的面積越來越小,有的甚至都沒有了。好多就放在我們的一些塔上或者放在室內(nèi),室內(nèi)的話就需要器件做的越來越小,以前是用的SPD做浪涌的保護或防雷擊的模組,而現(xiàn)在用AK系列的一個器件就可以替換掉以前的一個模組。” 張永龍指出。
用大拇指大小的一個AK系列TVS二極管器件就可以替代掉一個有1本書那么大的SPD模組。
圖3. 用大拇指大小的一個AK系列TVS二極管器件就可以替代掉一個有1本書那么大的SPD模組。
 
如上圖3所示,采用AK系列的一個大拇指大小的TVS二極管的器件就可以替代掉一個大概有1本書那么大的SPD模組,進而可節(jié)省空間,提升系統(tǒng)性能。
 
此外,傳統(tǒng)的防雷電模塊通常用一年左右的時間就要更換,而采用該半導(dǎo)體保護器件,不易老化,用幾十年都沒問題,目前已經(jīng)應(yīng)用在了很多通信系統(tǒng)中。 Littelfuse還是全世界最早將TVS二極管應(yīng)用在基站中的廠商,而其現(xiàn)在主推的,也是目前業(yè)界反應(yīng)最好的一款產(chǎn)品就是AK系列。
 
張永龍還特別指出,在通信領(lǐng)域,AK系列除了在基站中得到廣泛使用外,服務(wù)器、刀片服務(wù)器、云存儲及數(shù)據(jù)中心等也都是其用武之地。
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雷擊再強也不怕——AK6為重要供電設(shè)備護航
 
AK系列既可以應(yīng)用于通信設(shè)備中,也可用在工控領(lǐng)域,保護貴重和重要設(shè)備,如應(yīng)用于工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。能夠取代大體積、笨重的防雷電模塊,只用一個手指大小的器件就搞定了。
 
而在關(guān)乎人們生命安全的動車機車中,在靜電防護與防雷擊設(shè)計上,特別要求器件較小的尺寸、較大的雷電吸收能力,這是很高的設(shè)計要求。AK系列TVS產(chǎn)品提 供幾乎無限制次數(shù)的浪涌吸收能力,標稱范圍內(nèi)無疲勞損傷,長時間可靠工作,非常適用于在火車的控制系統(tǒng)中起到浪涌防護,抗干擾的重要作用。
 
“和競爭對手相比,AK系列產(chǎn)品的抗雷擊的等級更高,由于器件表面采用防火材質(zhì),更加的安全可靠。我很高興的告訴大家,在世強的積極推動和技術(shù)支持下,AK6-170C已經(jīng)在株洲南車批量使用了,并且AK6-170C符合國家標準:IEC-61000-4-2 ESD ,15kV(Air), 8kV (Contact)。”張永龍進一步指出:“我們在南車的電子類設(shè)備的測試條件如下圖4所示,可以看到我們的參數(shù)高于國標的要求。”
抗擾度實驗要求。
圖4.抗擾度實驗要求。
 
此外,對比傳統(tǒng)的GDT、MOV方案,AK系列產(chǎn)品更加穩(wěn)定,可靠性更高,鉗位電壓更低,大大提升了產(chǎn)品的系統(tǒng)性能。
 
“在另一個人命關(guān)天的領(lǐng)域——大型醫(yī)療設(shè)備中,如核磁共振和大型的生命體征監(jiān)護儀等中也更加需要AK系列的保護。” 張永龍?zhí)貏e強調(diào)。
 
本文小結(jié)
 
AK系列瞬態(tài)抑制二極管面向大電流雙向設(shè)備打造,專為交/直流線路保護應(yīng)用而設(shè)計,可防止大型工業(yè)設(shè)備在開關(guān)時產(chǎn)生的浪涌。其設(shè)計極為緊湊,這意味著它的 體積只有傳統(tǒng)無源器件的1/10。因此簡化了電路設(shè)計,并減少了在電路板上占用的空間,同時總成本也大大降低。
 
“將AK系列應(yīng)用在動車控制系統(tǒng)中是世強提供給客戶的獨特價值,也是除通信設(shè)備外,AK系列產(chǎn)品的最重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。此外,由于抗雷擊的實驗對設(shè)備的要 求非常高,世強還能夠協(xié)調(diào)原廠,安排客戶在東莞、上海、蘇州的專門的抗雷擊實驗室進行免費的測試。最后,針對不同客戶的需求,我們甚至可以提供定制化的電路保護解決方案及測試方案。” 張永龍表示。
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