在開關(guān)電源應(yīng)用中，為確保開關(guān)電源的供電穩(wěn)定和電源本身的安全，會設(shè)計一些外圍電路去保證開關(guān)電源在使用過程中不被損壞。這些外圍電路包括浪涌沖擊保護電路、防靜電保護電路、傳導(dǎo)騷擾、脈沖群抗擾電路。本文將對浪涌沖擊保護電路中使用的壓敏電阻MOV和TVS瞬態(tài)抑制二極管的使用和選型方法展開論述。

 

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

 

圖1

 

如圖2所示是一個獨立的DC-DC電源防浪涌沖擊、防靜電保護電路。

 

圖2

 

壓敏電阻MOV的使用和選型

 

壓敏電阻應(yīng)該在其本身額定的參數(shù)條件之內(nèi)工作，否則有可能導(dǎo)致壓敏電阻發(fā)熱劣化、甚至擊穿的后果。壓敏電阻的失效模式主要為短路，如果短路時間太長，會發(fā)生爆炸、起火、損壞周邊的器件。壓敏電阻具有價格便宜，抗浪涌能力強，電壓范圍大的特點，擁有相當(dāng)廣泛的運用?？偨Y(jié)選型方法有以下幾點可供參考：

 

1、根據(jù)壓敏電壓（UN）的選取

 

選取壓敏電阻器的時候，首先要考慮到電網(wǎng)或者電路工作電壓的波動幅度，選取壓敏電阻的壓敏電壓時，要留有足夠的余量。還要考慮到連續(xù)施加在壓敏電阻兩端的電源電壓，選用壓敏電壓高一點的壓敏電阻，可以降低故障率，延長使用壽命，但也有一個缺點就是殘留的電壓會增大。

 

2、根據(jù)通流量（IP）的選取

 

壓敏電阻的標(biāo)稱放電電流應(yīng)該大于要求承受的浪涌電流或者可能出現(xiàn)的最大浪涌電流。標(biāo)稱放電電流應(yīng)該按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)值進(jìn)行計算，約為最大沖擊通流量的30%（即0.3IP）左右。

 

3、根據(jù)箝位電壓（VC）的選取

 

壓敏電阻的箝位電壓必須小于被保護的部件或設(shè)備能承受的最大電壓（即安全電壓）。

 

在直流回路中要求UN≥（1.8~2）Vdc,交流回路中則要求UN≥（2~2.5）Vac，而在信號回路中則需滿足UN≥（1.2-1.5）Vmax。同時在選擇時注意避免殘留電壓過高損壞被保護電路即VC值選擇不能過高。為了解決壓敏電阻在動作后存在過高的殘留電壓VC，在設(shè)計電路的時候往往會在MOV之后并聯(lián)一個電容和一個TVS管來吸收和卸放殘留電壓確保電路中元器件不被損壞。

 

TVS瞬態(tài)抑制二極管的使用和選型

 

TVS瞬態(tài)電壓抑制器是一種二極管形式的高效能保護器件，具有極快的響應(yīng)時間和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)TVS的兩端收到反向瞬態(tài)過壓脈沖時，能以極快的速度把兩端的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以吸收瞬間大電流，并將電壓箝制在預(yù)定數(shù)值，從而有效保護電路中的元器件避免受到損壞。所以TVS瞬態(tài)抑制二極管被廣泛應(yīng)用與浪涌沖擊和防靜電沖擊電路中。下面就如何選型正確的TVS管給出解釋。

 

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：

 

圖3

 

TVS瞬態(tài)抑制二極管可以在多種電路場合下使用，起到保護電路元器件的作用，總結(jié)選型方法有以下幾點可供參考：

 

1、首先確定被保護電路的最大直流或者連續(xù)工作電壓、電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高端”容限。

 

2、TVS額定反向關(guān)斷VRWM應(yīng)大于或者等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VRWM太低，器件可能進(jìn)入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。

 

3、TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護電路的損壞電壓。

 

4、在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。

 

5、對于數(shù)據(jù)接口電路的保護，還須注意選取合適的電容C的TVS器件。

 

6、根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合適，多線保護選用TVS陣列更為有利。

 

開關(guān)電源使用中，浪涌保護電路和防靜電保護電路是必不可少的存在。在設(shè)計保護電路的時候往往會把壓敏電阻MOV和TVS瞬態(tài)抑制二極管一起使用，從而起到多重保護的作用。如圖2所示就是一種浪涌保護電路和防靜電保護電路。途中輸入和輸出端都使用到了TVS瞬態(tài)抑制二極管，輸出使用TVS是為了確保輸出端因靜電或者用電端產(chǎn)生的浪涌電壓導(dǎo)致開關(guān)電源輸出端的元器件的損壞。

本文轉(zhuǎn)載自 ZLG立功科技。

 

 

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