浪涌保護(hù)器為電子設(shè)備的電源浪涌防護(hù)提供了一種簡便、經(jīng)濟(jì)、可靠的防護(hù)方法,通過防浪涌元件(mov),在雷擊感應(yīng)及操作過電壓時,迅速將浪涌能量傳入大地,保護(hù)設(shè)備免遭損害。浪涌保護(hù)器對浪涌的防護(hù)方法如下:
(1)并聯(lián)型電涌保護(hù)器并聯(lián)于供電線路上
在正常情況下,防雷模塊內(nèi)的壓敏電阻處于高阻狀態(tài)。電網(wǎng)遭受雷擊或開關(guān)操作出現(xiàn)瞬時浪涌過電壓時,防雷器在納秒級時間內(nèi)響應(yīng),壓敏電阻呈低阻狀態(tài),迅速將過電壓限制在一個很低的幅值內(nèi)。
當(dāng)線路中有較長時間的持續(xù)脈沖或持續(xù)過電壓,壓敏電阻器性能劣化而發(fā)熱到一定程度使熱脫機構(gòu)脫扣,避免火災(zāi)發(fā)生,從而保護(hù)設(shè)備。
(2)串聯(lián)濾波型電涌保護(hù)器串聯(lián)接入供電線路中
為貴重的電子設(shè)備提供安全、潔凈的電源,雷電波除了有巨大的能量外,還有極其陡峭的電壓及電流上升率。并聯(lián)型電涌保護(hù)器只能抑制雷電波的幅值,但無法改變其急劇上升的前沿。串聯(lián)濾波型電源電涌保護(hù)器串聯(lián)于供電線路上。在過電壓情況下mov1、mov2在納妙級時間內(nèi)做出響應(yīng),將過電壓箝位;同時lc濾波器將雷電波陡峭的電壓,電流提升率降低近1000倍,殘壓降低5倍,從而保護(hù)敏感的用戶設(shè)備。
(3)在電源線的相間、線間安裝壓敏限幅型元件,以限制浪涌過電壓。
第一種方法對照明、電梯、空調(diào)、電機等耐沖擊電壓水平較高的電氣設(shè)備的防護(hù)效果比較好。但對于集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊的現(xiàn)代電子設(shè)備來說,實際防護(hù)效果就不那么令人滿意了。理由如下:
以單相220v交流電源的感應(yīng)雷擊防護(hù)為例,常用方法在零、地線之間并上合適的壓敏型元件,以吸收限制感應(yīng)雷擊產(chǎn)生的尖峰電壓。電源線路防雷效果的好壞完全取決于壓敏器件參數(shù)的選擇和壓敏器件工作的可靠性。壓敏限幅值的選擇是在市電的峰值310v的基礎(chǔ)上加上20%的電網(wǎng)波動影響、10%的器件分散性誤差和15%的因長期工作造成發(fā)熱、受潮、元件老化等可靠性因素補償,一般取值為470v~510v。感應(yīng)雷擊等各種尖峰干擾電壓都被限制在470v。對于470v以下的電壓,壓敏器件不動作。
普通低壓電器設(shè)備(機床、電梯、照明、空調(diào)等)的工頻耐壓值一般為交流1500v,而瞬間耐壓峰值可達(dá)2500v以上,所以470v的電壓是十分安全的。但大規(guī)模集成電路組成的現(xiàn)代電子設(shè)備的工作電壓一般為±5v~±15v之間,最高耐壓值一般不超過50v,所以疊加在市電上的小于470v的高頻尖峰電壓就會直接送入負(fù)載,通過空間耦合電容,變壓器層間、極間電容不成比例地傳到開關(guān)電源或集成電路芯片上,能造成故障。盡管高頻開關(guān)電源和電子設(shè)備都有相應(yīng)的防尖峰干擾措施,但受成本和體積限制,再加上感應(yīng)雷擊等尖峰干擾的強度、頻譜變化很大,所以防護(hù)效果不理想。這還是在壓敏限幅元件比較理想的情況下得出的效果,實際上由于壓敏元件殘壓和引線電感的影響,在較強感應(yīng)雷擊下,可能會導(dǎo)致實際限幅電壓峰值升到800v~1000v以上,而使后級電子設(shè)備遭受威脅。
(4)加強對電子設(shè)備的防護(hù)效果,在電源與負(fù)載間串入超隔離變壓器(又稱隔離法),以隔絕高頻尖峰干擾,同時又可使次級等電位聯(lián)接便于進(jìn)行。
隔離法主要采用帶屏蔽層的隔離變壓器。由于共模干擾是一種相對大地的干擾,所以它主要通過變壓器繞組間的耦合電容來傳遞。如果在初、次級之間插入屏蔽層,并使之良好接地,便能使干擾電壓通過屏蔽層分路掉,從而減小輸出端的干擾電壓。理論上帶屏蔽層的變壓器能使衰減量達(dá)到60db左右。但隔離效果的好壞,往往取決于屏蔽層的工藝。最好選用 0.2 mm厚的紫銅板材,原邊、副邊各加一個屏蔽層。通常,原邊的屏蔽層通過一個電容器與副邊的屏蔽層接到一起,再接到副邊的地上。也可以原邊的屏蔽層接原邊的地線,副邊的屏蔽層接到邊的地線。并且接地引線的截面積也要大一些好。采用帶屏蔽層的隔離變壓器,是個好方法,只是體積較大。
這種方法因變壓器功能過于單一,相對體積、重量大,安裝不甚方便,對中、低頻尖峰和浪涌防護(hù)效果不好,因此市場有限,生產(chǎn)廠家也不多。所以非特殊場合一般都不用。
(5)吸收法
吸收法主要采用吸波器件將浪涌尖峰干擾電壓吸收掉。吸波器件都有共同的特點,即在閾值電壓以下呈現(xiàn)高阻抗,而一旦超過閾值電壓,則阻抗便急劇下降,因此對尖峰電壓有一定的抑制作用。這類吸波器件主要有壓敏電阻、氣體放電管、tvs管、固體放電管等。不同的吸波器件對尖峰電壓的抑制也有各自的局限性.如壓敏電阻的電流吸收能力不夠大;氣體放大電管的響應(yīng)速度較慢。