一 压敏电阻
压敏电阻的特点:
a)优点:电压范围很宽,可从几伏到几千伏; 吸收浪涌电流可从几十到几千安培,反应速度快, 无极性,无续流,峰值电流承受能力较大,价格低。
b)缺点:钳位电压较高,一般可以达到工作电 压的 2~3 倍;而且,随着受到浪涌冲击次数的增加, 漏电流增加;另外,响应时间较长,寄生电容较大。
c)适用场合:直流电源线、低频信号线,或者 与气体放电管串联起来用在交流电源线上。
压敏电阻的选择:
a)从抑制瞬变干扰的角度出发,压敏电压要尽 量降低以接近被保护电路的工作电压;
从提高元件 寿命来看,又要拉开两者差距。一般折衷的选取方 案为:对交流工作电路,压敏电压值为工作电压的2.2 倍;对直流工作电路,压敏电压值为工作电压的 1.5 倍。
b)通流量的选取:在实际应用中,压敏电阻所 吸收的最大浪涌电流应小于它的最大通流量。对同 一应用场合,当最大通流量增加一倍,压敏电阻的 寿命也同步增加一倍。
二 瞬态抑制二极管-TVS管
TVS 为电压箝位型工作方式,亚纳秒级的响应 速度。
TVS 有多种封装方式,可满足不同场合的需 要。
当 TVS 上的电压超过一定的幅度时,器件迅速 导通,通过 PN 结反向过压雪崩击穿将浪涌能量泄放掉。由于这类器件导通后阻抗很小,因此它的箝位电压很平坦,并且很接近工作电压。
特点
a)优点:响应时间短,漏电流小,击穿电压偏 差小,箝位电压低(相对于工作电压),动作精度 高,无跟随电流(续流),体积小,每次经受瞬变电 压后其性能不会下降,可靠性高。
b)缺点:由于所有功率都耗散在二极管的 PN 结上,因此它所承受的功率值较小,允许流过的电 流较小。一般的 TVS 器件的寄生电容较大,如在高 速数据线上使用,要用特制的低电容器件,但是低 电容器件的额定功率往往较小。
c)适用场合:浪涌能量较小的场合。如果浪涌 能量较大,要与其它大功率浪涌抑制器件一同使用, 则把它作为后级防护。
硅瞬变电压吸收二极管的选择
a)最大箝位电压 VCMAX 应不大于电流的最大 允许安全电压。
b)最大反向工作电压 VRWM应不低于电路的 最大工作电压,一般略高于电路的工作电压。
c)TVS 额定的最大脉冲功率必须大于电路中出 现的最大瞬态浪涌功率。
d)对小电流负载的保护,可在二极管之前串接 适当的限流电阻,从而可选用小的峰值吸收功率的 TVS 来担任这一功能。
1.选型:对于RS422/RS485接口
(1)Vbr:击穿电压应当为1.2~1.5倍工作电压,
RS422/RS485通信电气特性:-6V-+6V(无负载条件下) ,-2V-+2V(有负载条件下),
那么,Vbr应为7.2V~9V,但是由于芯片极限电压也有限制,所以Vbr(min)>6V Vbr(max)<7.5V。
(2)Vrwm:反向关断电压应当为0.8~0.9倍的耐受电压,
选用的RS485芯片极限电压:-7.5V~12.5V;
选用的RS422芯片的极限电压-8V-12.5V。
那么,Vrwm<7.5V
选择TVS二极管厂家为扬州杨杰,型号为SMCJ6.0CA,Vbr(min)=6.67V,Vbr(max)=7.37V,Vrwm=6.0V。
2.选型:对于CAN接口
(1)Vbr:击穿电压应当为1.2~1.5倍工作电压,
CAN通信电气特性:根据ISO11898和ISO11519不同通信速率下的物理层电气特性可知,
CAN_H(max)=5V,CAN_L(max)=2.25V,C_DIFF(max)=3.0V
那么,Vbr(min)>5V,由于芯片的极限电压(40V)也有限制,所以Vbr(min)>5V,Vbr(max)<40V
(2)Vrwm:反向关断电压应当为0.8~0.9倍的耐受电压,
选型的CAN接口芯片的极限电压为-40V-+40V.
那么,Vrwm<40V
选择上面的TVS管型号可以满足要求。
3.选型:对于1553b接口
(1)Vbr:击穿电压应当为1.2~1.5倍工作电压,
1553b通信电气特性:根据《1573总线收发器datasheet》可知,
接收器变压器耦合:输入电压max 0.86V-14V;
发送器:6V-9V;18V-27V;
由于电气信号从总线收发器出来后进入隔离变压器,隔离变压器DB2725的匝数比1:1.79,此时信号电压为
接收器变压器耦合:输入电压max 1.5394V-25.06V;
发送器:10.74V-16.11V;32.22V-48.33V;
(2)Vrwm:反向关断电压应当为0.8~0.9倍的耐受电压,
选择上面的TVS管型号可以满足要求。
三 电感的选择
准备选择电感值5uH左右即可
三 通信端口的浪涌抑制
(1)以上为准备选用的电路拓扑结构,其中第一级的三端放电管改为CAN_H和GND CAN_L和GND之间两个TSS管。
(2)TVS和电感选型上面已经确定,一级防护的半导体放电管选型在浪涌抑制专题-半导体放电管tss介绍中确定。
四 地线反弹的抑制
当并联型的浪涌抑制器发挥作用时,它将浪涌 能量旁路到地线上。由于地线都是有一定阻抗的, 因此当电流流过地线时,地线上会有电压。这种现象一般称为地线反弹。 当浪涌抑制器的地与设备的地不在同一点,设 备的线路实际上没有受到保护,较高的浪涌电压仍然加到了设备的电源线与地之间。
解决办法:在线路(地)与设备的外壳(地)之间再并联一只浪涌 抑制器,或将两地选择在同一点。 受到保护的设备与其他设备连接在一起,由于 地线反弹的原因,另一台设备就要承受共模电压。 这个共模电压会出现在所有连接设备 1(受保护设 备)与设备 2(未保护设备)的电缆上。解决的方 法是在互连电缆的设备 2 一端安装浪涌抑制器。