浪涌是戶外電源的最大天敵,也是最不可控的一環(huán),縱使我們對電源進(jìn)行了多方位的測試,以及較高等級的浪涌測試,但仍然敵不過實際環(huán)境中的自然雷擊浪涌。
電源雷擊浪涌失效情況主要表現(xiàn)為:戶外電源適配器(電源供應(yīng)器裝置)的輸入保險絲、共模電感、浪涌保護器件和開關(guān)管全部失效。保險絲熔斷、共模電感開路、電解電容漏液起包,開關(guān)MOS管擊穿。
這類失效分析沒有特別的思路,只能在設(shè)計時充分考慮到應(yīng)用環(huán)境。選擇較高等級規(guī)格的器件,并在電源適配器的市電輸入端使用一級防護模塊。市電先經(jīng)過一級雷擊防護模塊后再接入電源適配器。
在多級防護的條件下,雷擊浪涌保護模塊和電源中的壓敏電阻匹配協(xié)調(diào)也是重要的考慮因素。這些壓敏電阻必須合理匹配,以便在驅(qū)動電源中使用較小的壓敏電阻,浪涌保護模塊中使用較大的壓敏電阻。如果電源中的壓敏電阻電壓額定值較低,它將首當(dāng)其沖攔截瞬態(tài)過電壓,因為它可能會首先工作,這可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障失效。
設(shè)計工程師必須考慮足夠的線路阻抗,以引導(dǎo)大部分浪涌電流通過一級防護的防雷器件,并將通過二級防護里壓敏電阻的浪涌電流限制在浪涌額定值范圍內(nèi)。
1) 一級防護里防雷器件和二級防護里的壓敏電阻要匹配,以便讓大部分浪涌電流在一級防護里得到泄放。
2) 最大連續(xù)工作電壓的選擇,要滿足:一級防護的觸發(fā)電壓小于二級防護的觸發(fā)電壓,讓一級防護里的防雷器件先工作。
3) 增大一級防護電路里串聯(lián)電感的電感量,以便讓一級防護里防雷器件吸收更多的浪涌能量。
我們經(jīng)常遇到一個問題:為了避免雷擊浪涌,選擇了較高電壓的防雷器件,這樣通過二級防護的殘于電壓過高,反而更容易導(dǎo)致后端器件的損壞。雖然雷擊浪涌保護模塊吸收了大部分浪涌能量,但仍然有剩余能量進(jìn)入電源適配器(電源裝置),造成內(nèi)部元器件損壞。為了盡量減少損壞,電源適配器應(yīng)與前段的一級防護模塊相匹配,以減少進(jìn)入電源適配器的能量。
所以良好的器件匹配能夠?qū)崿F(xiàn)更好的保護功能,同時降低器件損壞的可能性,器件的合理化選擇是工程師在電源設(shè)計初期就要認(rèn)證考慮的部分。
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