防護(hù)器件中,氣體放電管的特點(diǎn)是通流量大、但響應(yīng)時間慢、沖擊擊穿電壓高;tvs管的通流量小,響應(yīng)時間最快,電壓鉗位特性最好;壓敏電阻的特性介于這兩者之間,當(dāng)一個防護(hù)電路要求整體通流量大,能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)保護(hù)的時候,防護(hù)電路往往需要這幾種防護(hù)器件配合起來實(shí)現(xiàn)比較理想的保護(hù)特性。但是這些防護(hù)器件不能簡單的并聯(lián)起來使用,例如:將通流量大的壓敏電阻和通流量小的tvs管直接并聯(lián),在過電流的作用下,tvs管會先發(fā)生損壞,無法發(fā)揮壓敏電阻通流量大的優(yōu)勢。因此在幾種防護(hù)器件配合使用的場合,往往需要電感、電阻、導(dǎo)線等在不同的防護(hù)元件之間進(jìn)行配合。下面對這幾種元件分別進(jìn)行介紹:
電感:在串聯(lián)式直流電源防護(hù)電路中,饋電線上不能有較大的壓降,因此極間電路的配合可以采用空心電感,如下圖:
圖1 用電感實(shí)現(xiàn)兩級防護(hù)器件的配合
電感應(yīng)起到的作用:防護(hù)電路達(dá)到設(shè)計(jì)通流量時,tvs上的過電流不應(yīng)達(dá)到tvs管的最大通流量,因此電感需要提供足夠的對雷擊過電流的限流能力。
在電源電路中,電感的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個問題:
1、電感線圈應(yīng)在流過設(shè)備的滿配工作電流時能夠正常工作而不會過熱;
2、盡量使用空心電感,帶磁芯的電感在過電流作用下會發(fā)生磁飽和,電路中的電感量只能以無磁芯時的電感量來計(jì)算;
3、線圈應(yīng)盡可能繞制單層,這樣做可以減小線圈的寄生電容,同時可以增強(qiáng)線圈對暫態(tài)過電壓的耐受能力;
4、繞制電感線圈導(dǎo)線上的絕緣層應(yīng)具有足夠的厚度,以保證在暫態(tài)過電壓作用下線圈的匝間不致發(fā)生擊穿短路。
在電源口的防護(hù)電路設(shè)計(jì)中,電感通常取值為7~15uh。
電阻:在信號線路中,線路上串接的元件對高頻信號的抑制要盡量少,因此極間配合可以采用電阻,如下圖:
圖2 用電阻實(shí)現(xiàn)兩級防護(hù)器件的配合
電阻應(yīng)起到的作用與前述電感的作用基本相同。以上圖為例,電阻的取值計(jì)算方法為:測得空氣放電管的沖擊擊穿電壓值u1,查tvs器件手冊得到tvs管8/20us沖擊電流下的最大通流量i1、以及tvs管最高鉗位電壓u2,則電阻的最小取值為:r≥(u1-u2)/i1。
在信號線路中,電阻的使用應(yīng)注意的幾個問題:
1、電阻的功率應(yīng)足夠大,避免過電流作用下電阻發(fā)生損壞;
2、盡量使用線性電阻,使電阻對正常信號傳輸?shù)挠绊懕M量小。
導(dǎo)線:某些交/直流設(shè)備的滿配工作電流很大,超過30a,這種情況下防護(hù)電路的極間配合采用電感會出現(xiàn)體積過大的問題,為解決這個問題,可以將防護(hù)電路分為兩個部分,前級防護(hù)和后級防護(hù)不設(shè)計(jì)在同一塊電路板上,同時兩級電路之間可以利用規(guī)定長度的饋電線來做配合。
圖3 用導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)兩級防器件的配合
這種組合形成的防護(hù)電路中,規(guī)定長度饋電線所起的作用,與電感的作用是相同的,因?yàn)?米長導(dǎo)線的電感量在1~1.6uh之間,饋電線達(dá)到一定長度,就可以起到良好的配合作用,饋電線的線徑可以根據(jù)滿配工作電流的大小靈活選取,克服了采用電感做極間配合時電感上不能流過很大工作電流的缺點(diǎn)。