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开关电源之雷击浪涌大解剖

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开关电源之雷击浪涌大解剖

1雷击浪涌的起因

1)雷(lei)(lei)(lei)(lei)击(ji)(主(zhu)要(yao)模拟间接(jie)雷(lei)(lei)(lei)(lei)):例(li)如(ru)(ru),雷(lei)(lei)(lei)(lei)电(dian)(dian)击(ji)中户外线(xian)(xian)路(lu)(lu),有大(da)量电(dian)(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)进(jin)外部(bu)线(xian)(xian)路(lu)(lu)或(huo)(huo)接(jie)地(di)电(dian)(dian)阻,因(yin)而(er)产生的(de)干扰(rao)电(dian)(dian)压(ya);又如(ru)(ru),间接(jie)雷(lei)(lei)(lei)(lei)击(ji)(如(ru)(ru)云(yun)层(ceng)间或(huo)(huo)云(yun)层(ceng)内的(de)雷(lei)(lei)(lei)(lei)击(ji))在(zai)线(xian)(xian)路(lu)(lu)上感应出的(de)电(dian)(dian)压(ya)或(huo)(huo)电(dian)(dian)流(liu)(liu);再如(ru)(ru),雷(lei)(lei)(lei)(lei)电(dian)(dian)击(ji)中了(le)(le)邻近物(wu)体(ti),在(zai)其(qi)四周建(jian)立了(le)(le)电(dian)(dian)磁(ci)场,当户外线(xian)(xian)路(lu)(lu)穿过电(dian)(dian)磁(ci)场时,在(zai)线(xian)(xian)路(lu)(lu)上感应出了(le)(le)电(dian)(dian)压(ya)和电(dian)(dian)流(liu)(liu);还(hai)如(ru)(ru),雷(lei)(lei)(lei)(lei)电(dian)(dian)击(ji)中了(le)(le)四周的(de)地(di)面(mian),地(di)电(dian)(dian)流(liu)(liu)通(tong)过公共接(jie)地(di)系统(tong)时所引进(jin)的(de)干扰(rao)。

(2)切(qie)(qie)(qie)(qie)换(huan)瞬变:例如(ru),主(zhu)电(dian)源系统切(qie)(qie)(qie)(qie)换(huan)时(shi)(例如(ru)补偿电(dian)容组的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)换(huan))产生的(de)(de)干扰(rao);又如(ru),同(tong)一电(dian)网(wang)中(zhong),在靠(kao)近(jin)设备四(si)周有一些较大型(xing)的(de)(de)开关(guan)在跳动(dong)时(shi)所形成的(de)(de)干扰(rao);再如(ru),切(qie)(qie)(qie)(qie)换(huan)有谐振(zhen)线路的(de)(de)晶闸管设备;还(hai)如(ru),各种系统性的(de)(de)故障,例如(ru)设备接地(di)网(wang)络或(huo)接地(di)系统间产生的(de)(de)短路或(huo)飞(fei)弧故障。

雷(lei)击(ji)浪涌发生(sheng)后开关(guan)电(dian)源不能损坏(huai)。两种通常的(de)类型,“雷击” 和“振(zhen)铃(ling)” 波。

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2雷击浪涌基本保护器件介绍

GDT 陶瓷气体(ti)(ti)放(fang)电管 Gas Discharge Tubes

陶瓷(ci)气体(ti)放电(dian)管是(shi)(shi)一由电(dian)压导通的开关型(xing)器(qi)件,使用中并联(lian)在(zai)被(bei)保(bao)护设备的线(xian)与线(xian)或线(xian)与地端之间。陶瓷(ci)气体(ti)放电(dian)管是(shi)(shi)防雷保(bao)护设备中应(ying)用最广(guang)泛的开关器(qi)件,浪涌电(dian)流大,极间电(dian)容低(di)最低(di)1p,绝缘阻值(zhi)可达10G,击穿电(dian)压分散性较。

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TVS 瞬态(tai)抑制二极管Thyristor Surge Suppressors

瞬态抑(yi)制二极管是一种限压(ya)(ya)型的过(guo)压(ya)(ya)保(bao)护器件,以pS 级的(de)(de)速(su)度把过高的(de)(de)电压限制在一(yi)个安全范(fan)围(wei)之(zhi)内,从而(er)起(qi)到保护后面电路的(de)(de)作(zuo)用。

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MOV 压敏电(dian)阻Metal Oxide Varistors

压(ya)敏电阻是以(yi)氧化(hua)锌为材(cai)料烧结(jie)而成的(de)半导(dao)体(ti)限压(ya)型浪(lang)涌器件,它以(yi)其优(you)异的(de)非(fei)线性特性和超(chao)强的(de)浪(lang)涌吸收能力被广泛(fan)应用(yong)于电子电路中进行(xing)保护。

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PTC 自恢复保险丝 Positive Thermal Coefficient

自(zi)恢(hui)复保险丝是(shi)一(yi)种(zhong)过流(liu)电(dian)子保(bao)护(hu)元(yuan)件(jian)(jian),采用高(gao)(gao)(gao)分子有(you)机聚合(he)物在高(gao)(gao)(gao)压、高(gao)(gao)(gao)温,反应(ying)的条件(jian)(jian)下,搀加导电粒子(zi)材(cai)料后,经(jing)过(guo)特殊(shu)的(de)工(gong)艺加工(gong)而成(cheng)。

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ESD/TVS 静(jing)电保护(hu)阵列 ESD/TVS Arrays

静电保护阵列具有反应速度(du)快,小0.5nS,导通电(dian)(dian)压低,体积小、集成(cheng)度高能同时实现多条资料线保护(hu),电(dian)(dian)容值(zhi)较低,可达(da)0.3pF,是理想的高保(bao)护器(qi)件。

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GGD 玻璃放(fang)电管 Glass Gas Discharge Tubes

玻(bo)璃放电(dian)管是一种抑制异常(chang)高压(ya)脉冲(chong)、保护(hu)(hu)低压(ya)电(dian)路免受(shou)瞬间高压(ya)破坏的(de)一种过压(ya)保护(hu)(hu)器(qi)件。它是利用微(wei)隙放电(dian)的(de)原理,并利用半导(dao)体(ti)芯片的(de)激活作用研制而成(cheng)的(de)引导(dao)性保护(hu)(hu)组件,具有响应速度快、耐冲(chong)击、性能稳定(ding)、重复性和(he)寿命长(zhang)等优点(dian)。

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3雷击浪涌的测试极速pk10以及PCB layout需要注意的。

雷击的测(ce)试(shi)极速pk10主要(yao)针对电源火线(L),地(di)线(N),安全地(di)(E)进行(xing)不同组合测(ce)试(shi)主要(yao)测(ce)试(shi)极速pk10有(you)四种(L→E , N→E, L&N→E, L→N), 一般设计考虑上分为共模(Common Mode)与差(cha)模(mo)(Differential mode)两大类(lei),

A. L→E , N→E, L&N→E 测试属于共(gong)模(Common Mode)

B. L→N 测试属(shu)于差(cha)模(Differential mode)

以下是做雷击测(ce)试时Common Mode 和Differential mode 的路径如下图所示

图(tu)

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共模的雷击对策: (Common Mode)

共(gong)模雷击能量泄放路径(jing),(参考上图绿线(xian)) ,首先考虑(lv)跨初(chu)、次(ci)级会(hui)因安全距离(li)不足而造(zao)成(cheng)其雷击跳(tiao)火或组件损(sun)坏的路径有那些?(变压(ya)器 /光(guang)耦合器 /Y-Cap)针(zhen)对(dui)这三个组件选择与设(she)计考虑如下:

1. 变(bian)压器(qi):

因变压器横(heng)跨于初、次级组件, 依照工(gong)作(zuo)电(dian)压有不同的安规距离要(yao)求, 一般采

用Class B 的等级, 零件本身(shen)初次级(ji)需(xu)通过Hi-POT 3000Vac , 需特别注意脚距离与铁心的距离以及绕组每层胶带数量是否符合绝缘强度。

2. 光耦合器:

组(zu)件本身(shen)的距离(li)需符合(he)安(an)规(gui)的要求, layout 时零(ling)件下方不可有Trace 避免(mian)距离

不足的问题。

3. Y-Cap:

本身的特性是(shi)高(gao)频低阻(zu)抗的组(zu)件,当(dang)共模雷击测试时,能(neng)量(liang)会快速通过Y-Cap

所摆(bai)放的路径, 因此layout 极速pk10时半导(dao)体(ti)组(zu)件(PWM IC , TL431, OP…) GND

trace 应避开Y Cap 雷击能量泄放(fang)路径(jing), 以避免成零件的损坏

差模的雷击对策: (Differential)

雷击能量流经的路径主要在桥式整流器(qi)前的L 和N 回路, 主要对策如(ru)下(xia): Varistor(MOV) 或 Spark Gap(雷击管(guan))吸(xi)收 等组件(jian)吸(xi)收并抑制能量流入(ru)power supply 内部。

1. Thermistor (NTC) :串接于L or N 的(de)路径(jing)上,会增加回路的(de)阻抗(kang)值,进(jin)而降低进(jin)入Power supply 的(de)电流能量。

2.MOV(Metal Oxide Varistor ) :金(jin)属氧化物或(huo)突(tu)波吸收器, 使(shi)用上(shang)并(bing)(bing)联于L 和N 上(shang),组件(jian)本身为一个(ge)高阻抗的组件(jian),在一般的情形下(xia)并(bing)(bing)不会有(you)损耗产生,只有(you)稍(shao)许的漏电(dian)流,当瞬间的雷击高电位进入电源输(shu)入端且超过MOV 的崩溃电压,此时产生抑制电压的动作(zuo),而让瞬间上升电流流经MOV 本身进行能(neng)量吸(xi)收(shou),降(jiang)低雷击的能(neng)量进入(ru)Power Supply 本身。

3. Spark Gap or Gas Discharge Tube : 使(shi)用上(shang)并联于Common Choke 同一次侧(ce)的两端,针对雷击所(suo)产生的动作保(bao)护(hu)原理(li)当瞬间的高电(dian)位在(zai)Common Choke 两端超过其额定(ding)的电(dian)压时会激(ji)发惰(duo)性气体(ti), 此时Spark Gap 会产生电(dian)弧放电(dian),将突波的(de)能量(liang)抑制下来,不让大量(liang)的能量(liang)进(jin)入Power Supply ,

4. 在layout 上规(gui)划出锯齿状的铜(tong)箔形(xing)式,两(liang)端(duan)距离约1mm,当Common Choke 两(liang)端(duan)的压(ya)差太大时,产(chan)生尖(jian)端(duan)放电(dian)的现象,将能量进而(er)宣泄。

除了(le)上(shang)述设计(ji)上(shang)所应注意的地方之外(wai), Layout 上(shang)如(ru)何达到对(dui)电击的防制(zhi)亦是重要一环。

                      1.       地(di)线(xian)(Ground) 的处理,如下图所示

A. 一次侧的(de)部分,Ground 的layout 顺(shun)序大电容的Ground →Current

sensor→Y-Cap→一(yi)次侧变压器辅(fu)助绕(rao)组Vcc 电容的Ground→PWM IC 外围

组件的ground →PWM IC 的ground 。

B. 二次侧(ce)的(de)部分:1. TL431 的地接至第二级(ji)输(shu)出电容(rong)的地。

C. 二次侧Y-cap 的(de)(de)出脚(jiao)接至二次侧变(bian)压器(qi)的(de)(de)ground 。

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2. 正端高压部分的处理, 如下图所(suo)示。

A. L,N 两线距(ju)离(li)2.5mm 以(yi)上(shang)及与E 的距(ju)离(li)在4mm 以(yi)上(shang)。

B. 高(gao)压的铜(tong)箔(bo)与低压的铜(tong)箔(bo)安(an)全(quan)距(ju)离在1.5mm 以上。

C. 一(yi)、二次(ci)侧的距离在6mm 以(yi)上。

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4. PWM IC layout 的(de)(de)注(zhu)意事项(xiang) ,因PWM IC 相较于其(qi)它的(de)(de)组件(jian)而言是属于比(bi)较脆弱且(qie)易损伤的(de)(de)组件(jian), ,举例在一(yi)(yi)般(ban)的(de)(de)PWM IC 都会定义每支脚位所(suo)能承受(shou)的(de)(de)最大电位及(ji)负(fu)向电压如下图所(suo)示,所(suo)以一(yi)(yi)开始layout 其(qi)组件(jian)的(de)(de)摆置相形(xing)重要。

                      1.       Vcc 的(de)电解电容及陶瓷电容。

                      2.       Cs pin 的陶瓷电容。

                      3.       CT pin 的(de)陶瓷电(dian)容。

                      4.       COMP pin 的陶瓷电容(rong)。

                      5.       以上电(dian)容都要尽(jin)量要靠近(jin)IC,以防止瞬间电(dian)压进入PWM IC(尤其(qi)是负(fu)电(dian)压)。再来

                      6.       就Ground 的处(chu)理, 首先将PWM IC 之 CT / CS / COMP 所有GND 接在一(yi)起后,单点

                      7.       进入IC GND,再接至(zhi)Vcc 电(dian)解/陶瓷(ci)电(dian)容的(de)Ground 最后再接至辅助绕组的(de)Ground。

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对于layout ground 的(de)部分(fen)用实(shi)例来解(jie)释 如下(xia)图所示, Ground 的(de)layout 准则

1. Current sense 电阻(zu)直接回到大电容的(de)地。

2.由大(da)电容的(de)地(di)先(xian)到变压器(qi)的(de)地(di)再到辅助绕(rao)组 Vcc 电解电容的地。

3. 由辅助绕组 Vcc 电解电容再分出去给光(guang)耦合器的地(di)及IC 外围陶瓷电容的地(di),最后接(jie)到PWM IC 的地(di)。

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4典型的雷击测试和对策以及小(xiao)技巧

下面(mian)是一个典型(xing)的规格: (1.2uS / 50uS)

– 没有误动(dong)作(zuo): 4 kV / 12 Ω共模, 2kV/ 2 Ω 差模

– 可以交流重启(关机(ji),短时(shi)间不工作): 6kV / 12 Ω 共模, 4kV / 2Ω差模

– 更高雷击电(dian)压时(shi),不能出现安问题

● 雷击(ji)有两(liang)种模式:差(cha)模雷(lei)击和共模雷击

● 雷击的峰值电压(ya)是规定的,在kV级(ji)别

● 输(shu)入阻抗也是(shi)规定的,或者有时规定输(shu)入短路电流(liu)

– 例如: 6 kV / 12 Ω = 500A

● 连续的雷击脉冲(chong)和重置时间又非(fei)常短造(zao)成损害比(bi)较大:

– 一个(ge)非常短的(de)重置时间如: 15s 或1分钟(zhong), 使其很难通(tong)过测试, 原(yuan)因为压敏电阻和其他的部(bu)分(fen)没(mei)时(shi)间把温度降下来(lai)!

差模(mo)雷击

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差(cha)模雷击是高电(dian)压加在L和N线之间.电流(liu)从L线流(liu)入从N线流(liu)出共模雷击(1)

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当开关(guan)在接右位置,电压加在L线和大地线上(shang)(雷击发生(sheng)器上(shang)显示“L1/PE”).

当开(kai)关(guan)在接左位置,电压加在N线和大地线上(雷击发(fa)生器上显示“L2/PE”).

上(shang)面两个实际上(shang)是(shi)在电源产(chan)品上(shang)产(chan)生共模和差模电(dian)流电(dian)流

共模雷(lei)击(2)

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当雷击发生器(qi)设(she)(she)定(ding)为(wei)“L1, L2 / PE”, 开关同(tong)时接到两线上。这(zhei)是唯一真(zhen)的共(gong)模(mo)雷击测试设(she)(she)定(ding)。如果客(ke)户简单(dan)说共(gong)模(mo)雷击指的就(jiu)这(zhei)个设(she)(she)定(ding).

系统只有(you)两线(xian)输入,输出有(you)悬(xuan)空(kong)(不接大地(di)), 共模雷击是没有(you)意义的(de)! (很容易通过(guo)测试, 只要输出真的(de)悬(xuan)空(kong))

雷击会产生什么损(sun)坏?

差模(mo)雷击产生高的差(cha)模电流能(neng)导致输入大电(dian)(dian)容的电(dian)(dian)压(ya)升高,而损坏输入大电(dian)(dian)解电(dian)(dian)容和开关管的漏极。

共(gong)模(mo)(mo)雷(lei)击(ji)会(hui)产生(sheng)非常(chang)高的(de)(de)共(gong)模(mo)(mo)电(dian)(dian)(dian)压,共(gong)模(mo)(mo)电(dian)(dian)(dian)压能造成电(dian)(dian)(dian)弧放(fang)电(dian)(dian)(dian)。电(dian)(dian)(dian)弧放(fang)电(dian)(dian)(dian)发生(sheng)会(hui)产生(sheng)一个非常(chang)高的(de)(de)高频的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流。如果没有(you)电(dian)(dian)(dian)弧放(fang)电(dian)(dian)(dian)发生(sheng),电(dian)(dian)(dian)流比(bi)较小,只有(you)寄生(sheng)电(dian)(dian)(dian)容(rong)Cparasitic * dv/dt.

当(dang)发生(sheng)一(yi)个电(dian)(dian)(dian)弧(hu)放电(dian)(dian)(dian),会得到一(yi)个非常高的峰值高频(pin)电(dian)(dian)(dian)流,高频(pin)电(dian)(dian)(dian)流产生(sheng)噪(zao)声能耦合进入低压电(dian)(dian)(dian)路导致(zhi)误动(dong)作。

雷击的(de)损(sun)坏:

– 非(fei)常高的共模电压能导致跨接在(zai)初级和次级(ji)间的Y电容损坏。

– 非常高(gao)的差模电压导致(zhi)输入回路(lu)产生过高的(de)(de)电压(ya)和(he)过大的(de)(de)电流,损坏输入端的(de)(de)元器(qi)件(保险丝,输入整流桥,X电容,压(ya)敏电阻,开关管)。

振铃(ling)的损坏:

– 高频电流能导致在漏极上产生不(bu)安全的高压(ya)。

– 高(gao)频电流能导致不安全的高(gao)压(ya)振(zhen)铃,可以损(sun)坏(huai)像肖(xiao)特(te)基二(er)极管等器

件。

雷击电流在电路(lu)中是怎么流的?

差模雷击电流在电路中的流向(CLC结构)

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从上面(mian)电路图来看,大部分的差模(mo)电(dian)流通过C1和(he)C2

– C1 和C2 的(de)电压将迅速升高(gao)(gao),导(dao)致漏极电压过高(gao)(gao)。

– 要想漏极在输(shu)入电容电压(ya)升高时(shi)不损(sun)坏,需要加入输(shu)入的过(guo)压(ya)保护线路,在输(shu)入电压(ya)高一定(ding)值,停止开关(guan),漏(lou)极电(dian)压就(jiu)会降低,就(jiu)像TOP系(xi)列都(dou)有输入过压保(bao)护线路(lu)

– 降低输入(ru)大(da)电容的(de)值(zhi),也(ye)同时降低了成本.

RT1上的(de)损(sun)耗是(shi)(shi)非(fei)常大的(de),输入电容(rong)相当(dang)短路,所有的(de)压降在RT1上,电流(liu)非(fei)常大: V * I * t = 能量---- 可(ke)(ke)能会失效。保险丝也是(shi)(shi)如此。D1可(ke)(ke)以看(kan)到非(fei)常高的(de)电压---- 如果(guo)整(zheng)流(liu)二极管(guan)损(sun)坏是(shi)(shi)因为电压过高,那加RC是(shi)(shi)非(fei)常有帮(bang)助(在PIN1和PIN2,PIN3和PIN4间(jian)接电容(rong), 不需要安电容(rong))C30 将看到高电压. X电容(rong)具体(ti)KV级别的雷(lei)击电压。

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如果在C30处并联一个压敏电阻

– 可(ke)以保护整流(liu)桥和输(shu)入电容

– 通过保(bao)险丝和RT1的峰值电流会增大

● 如果保险(xian)丝烧断,考虑更大的(de)保险(xian)丝(更高的(de)I2f),但不要使(shi)用“电(dian)路(lu)保护保险(xian)丝”

● 任(ren)何额外(wai)串联阻抗将减少(shao)峰值电流,

– 高阻值的负温(wen)度系数热敏(min)电阻RT1

– 输(shu)入共模电感

输入差模电感(gan)

● 如果因为(wei)差模雷(lei)击电流太大造成(cheng)的失效(xiao)(比如:保险丝,RT1),可(ke)以(yi)外(wai)加一个差模电感来减少峰值电流

● 注意(yi):有些电感(gan)(gan)(gan)非常(chang)容易饱和,电感(gan)(gan)(gan)从流(liu)过它的(de)电流(liu)中存储大量的(de)能(neng)量,然后(hou)可(ke)能(neng)因为释放能(neng)量产生高(gao)压而引发电弧放电或者烧毁电感(gan)(gan)(gan)(所以电感(gan)(gan)(gan)在布线时需要加放电针(zhen))。

差(cha)模雷击电流在电路中(zhong)的流向(普通结(jie)构)

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\WeChat Files\da4ef139f71945b940d03f96ff216340.jpg当电(dian)路(lu)中没有C1

– 共模电(dian)感L1要承受更高(gao)的电(dian)压(ya)和更多的电(dian)流(liu)

– 多槽的(de)共模电(dian)感对绕组电(dian)弧放(fang)电(dian)有更多的(de)阻抗(kang)

● 注意:有些电感(gan)器会(hui)非(fei)常饱和,从电流中存储大量的能(neng)量,然后可能(neng)因为释放能(neng)量产生高压(ya)而引(yin)发电弧(hu)放电或者烧毁电感(gan)。

● MOV压(ya)敏电(dian)阻(zu):

– 压敏电(dian)阻的(de)直(zhi)径大小是其吸收能量的(de)指(zhi)标(biao)

– 记(ji)住(zhu)压(ya)(ya)敏(min)电(dian)阻(zu)是一个电(dian)压(ya)(ya)箝位----如图:压(ya)(ya)敏(min)电(dian)阻(zu)会增加在他左边的器件上的峰值(zhi)电(dian)流

– 例如:在X电容上并(bing)联一(yi)个压敏电阻(zu),保险丝(si)和RT1上的雷击电流会(hui)增大。

差模雷击(ji)电(dian)流(liu)在电(dian)路中的(de)流(liu)向(xiang)(电(dian)容等效(xiao)电(dian)感)

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有时(shi)在(zai)大(da)的(de)电(dian)解(jie)电(dian)容上的(de)短时(shi)间尖峰电(dian)压(因为电(dian)容的(de)等(deng)效串联电(dian)感(gan)(gan)ESL和引脚(jiao)电(dian)感(gan)(gan)造成的(de)), 损坏漏极(ji).

解(jie)决的办法(fa):在输入电解(jie)电容(rong)靠近开关管和(he)变压(ya)器(qi)处并联一个(ge)高频的旁路电容(rong),缩小回路面积会(hui)有帮助的。

共(gong)模雷击电流在电路中(zhong)的流向----输出接大地

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手(shou)机,路由(you)器,机顶盒等其他应(ying)用,其输出(chu)接(jie)天线(xian)或者外接(jie)线(xian)的电源设备,需要按(an)上图测试(shi)雷击加在输入(ru)端(duan)(duan)和输出(chu)端(duan)(duan).

● 电(dian)压加在(zai)电(dian)源的(de)输入端和输出端上

● 注意:在(zai)(zai)左边,雷击加在(zai)(zai)L和N线上(“L1,L2 / PE”)

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雷击电流会流经(jing)B+和B-铜皮(pi)

● 尽管事实是共模雷击,你(ni)也(ye)能(neng)看到(dao)差模的影响

– 因为(wei)L和N线上的阻抗并非完全相同(电(dian)流分(fen)流器概(gai)念)

● Y电(dian)容(rong)跨接初(chu)次级,必需要承受高电(dian)压(ya)(雷击(ji)电(dian)压(ya)在kV)

● 隔离(li)层(ceng)将(jiang)看到高压(ya)经过(guo):

– 光器(图上(shang)没有(you)(you),实际应用中都会有(you)(you)光)

– 从变压器来看,次级绕组和初级绕组

– 从(cong)变压器来看,次级绕组(zu)和辅(fu)助绕组(zu)

共(gong)模和差模电流(liu)结合(L1/PE, L2/PE)

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如果你设(she)定(ding)雷击发生(sheng)器为“L1/PE” 或“L2/PE”,共模(mo)和差模电流结合的效果

● 这(zhei)个不是普通规格

● 将得到同样的共模电流(liu)流(liu)向

● 此(ci)外输入大电容(rong)的(de)(de)电压迅(xun)速(su)上升和其他的(de)(de)一(yi)些差模(mo)电流效果

电(dian)流流向(xiang)----共(gong)模(mo)雷(lei)击电(dian)压加(jia)在输(shu)出端(duan)

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在比(bi)较差的(de)电(dian)路图中,电(dian)流(liu)流(liu)过变压器耦合(he)(he)电(dian)容(rong)(初(chu)级和次级耦合(he)(he)电(dian)容(rong))和Y电(dian)容(rong),电(dian)流(liu)流(liu)过C脚(jiao)的(de)电(dian)容(rong)地(di)(di)和IC的(de)地(di)(di)之间的(de)连(lian)(lian)线(xian),连(lian)(lian)线(xian)上(shang)有杂散电(dian)感,造(zao)成电(dian)压下降(jiang),将显示(shi)在C脚(jiao)电(dian)压上(shang)(共模阻抗耦合(he)(he))

串联一个电(dian)阻(zu)在光耦(ou)反射极(TOP-GX)

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电流流向:穿过光耦(ou)的(de)杂(za)散电容流入初级

● 能(neng)注(zhu)入(ru)一个非常大的电(dian)流造成(cheng)C脚误动作(zuo),损坏(huai)或者锁住(和爆掉(diao)

● 在光连接到(dao)C脚(jiao)串联(lian)一个300 W电(dian)阻减少(shao)电(dian)流脉冲

共模雷击电流(liu)流(liu)向---3线输入

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如(ru)果雷击(ji)有加但没有穿(chuan)过电源, (e.g. 输(shu)出(chu)不接地(di)),然后只有Y电容要耐压。

● 如果L和N线阻抗不平衡,就会(hui)产生(sheng)差(cha)模电流

● Y电容(rong)要有(you)KV级别雷击电压

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有时(shi),必(bi)须结合测(ce)试把(ba)雷(lei)击发生器的地线接(jie)(jie)到交流接(jie)(jie)头上(shang)的大地端子上(shang)和输出共模(mo).

● 必须(xu)分开(kai)两(liang)种(zhong)都测试

● 一(yi)些(xie)电(dian)源有(you)金属(shu)底(di)架,和(he)有(you)的在内部有(you)接(jie)地(di)线(xian),接(jie)到AC端子的接(jie)地(di)线(xian)上

● 必须考虑雷击是怎样进入客户系统(tong)

● 举例,如果系(xi)统有金属底架,和(he)这金属底架是接地的(de),必须试着把底架的(de)接地点接到雷(lei)击发生器的(de)地

附加小(xiao)技巧
修理和预防任(ren)何的电(dian)(dian)弧放(fang)电(dian)(dian)。因(yin)为电(dian)(dian)弧放(fang)电(dian)(dian)导致大的高频(pin)电(dian)(dian)流

● 增加空间距(ju)离(li)或者在PCB上开槽。

● 一旦发(fa)生电(dian)弧放(fang)电(dian),会(hui)在铜皮(pi)的上留下痕(hen)迹,这(zhei)个(ge)地(di)方很容易再次发(fa)生电(dian)弧放(fang)电(dian)地(di)方。因此需要改善(shan)这(zhei)个(ge)地(di)方

● 如果压(ya)敏(min)电阻容易炸裂开(kai),可(ke)以在压(ya)敏(min)电阻上(shang)加热缩套管。压(ya)敏(min)电阻放(fang)在离保险丝(si)比较远的地方。

● 不能把(ba)压敏电(dian)阻(zu)加在保险丝前,如果(guo)这样做了违(wei)背了安

雷击需要考虑(lv)下面问题:

– 哪(na)儿的电压变形?

– 电流(liu)流(liu)向哪儿?(电弧放电会产(chan)生非常高(gao)的(de)电流(liu))

– 记住(zhu):共模雷(lei)击会产生差模(mo)雷击的效果

– 控(kong)制IC的低压脚,思考(kao)一(yi)下“共模阻抗在哪里(li)使高(gao)频电流造成问

题?”

记住(zhu)共(gong)模阻抗噪(zao)声(sheng)耦合(he)

● 能加阻(zu)抗减少(shao)峰(feng)值(zhi)电流?

– 例如,共模(mo)电感,差模电感,或者电阻串联在光器上----但是记(ji)

住(zhu)这些器(qi)件都会电弧(hu)穿越,如果要加(jia),需要小心

● 能(neng)住(zhu)高(gao)压吗?用压敏电(dian)阻,电(dian)容,或者稳压管(guan)?

压(ya)敏电阻的正(zheng)确接(jie)法

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压敏电(dian)阻的(de)线要(yao)越(yue)短越(yue)好减(jian)少寄生电(dian)感

5LED驱动电源雷击浪涌设计

LED 驱动电源雷击(ji)浪(lang)涌保(bao)护(hu)设(she)计( 电源没(mei)有(you)接地的(de)情况)

常见(jian)的保护方法是(shi)在AC 输入端先串一个熔断型保险丝(si)(fuse)做过电(dian)流(liu)的(de)保护,然后在两线(xian)L-N 之(zhi)间(jian)并联压敏电(dian)阻(zu)(MOV)可以(yi)有(you)效地抑制差模出现的异常过电压,起到对后级电路的保护。

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根据压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻失效特性基本上为短(duan)路(lu)情况,考(kao)虑压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻失效短(duan)路(lu)后如(ru)果前端保(bao)险丝(si)未能(neng)及时断(duan)开(kai)(kai)电(dian)(dian)(dian)路(lu),可能(neng)导致(zhi)压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻过热而烧坏,为了(le)防(fang)止这种情况发生,我们可在(zai)压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻上串接一个温度保(bao)险丝(si)(T-fuse),以便压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻失效短(duan)路(lu)后能(neng)及时将(jiang)压(ya)敏(min)电(dian)(dian)(dian)阻从电(dian)(dian)(dian)中断(duan)开(kai)(kai),避免造成不必(bi)要(yao)的损(sun)失。

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这里我们也可以用(yong)陶瓷气(qi)体(ti)(ti)放电(dian)管(guan)(GDT)来替代温度保险丝,分别(bie)使用(yong)两(liang)种(zhong)器件(jian)的不(bu)同在于采用(yong)放电(dian)管(guan)后浪(lang)涌冲击时,残(can)余电压会更高,而浪涌通(tong)流能(neng)力(li)会增强。

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LED 驱动电源(yuan)雷击浪(lang)涌保护设(she)计( 电源有接地(di)情(qing)况)

户(hu)外(wai)的LED 路灯驱动电源都有(you)严格的雷击浪(lang)涌试验要求(如差模(mo)、共模(mo)6KV/3KA),常见的(de)防雷浪涌(yong)保护方案(an)是:分别(bie)在L-N 两线之(zhi)间(jian)以(yi)及(ji)L/N-PE 两线分别(bie)对(dui)地采用压敏(min)电(dian)阻(zu)(MOV) 来吸收差模和共模出现的异常浪涌,保护(hu)后(hou)级(ji)电路。

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由于(yu)线对地间的浪(lang)涌能力要求(qiu)比较(jiao)高(gao),压(ya)敏(min)电阻的(de)浪涌能(neng)力与其(qi)尺寸(cun)基本成正比。而且如果所接(jie)大地不(bu)干净,常有异常浪涌出现的话(hua)会(hui)导致接地(di)的(de)(de)(de)压(ya)敏(min)(min)电阻加速老(lao)(lao)化(hua),从而(er)影响产品(pin)的(de)(de)(de)使用寿命(ming),因此我们会(hui)在与地(di)相连的(de)(de)(de)压(ya)敏(min)(min)电阻上串陶瓷气(qi)体放电管,以便杜绝压(ya)敏(min)(min)电阻的(de)(de)(de)漏(lou)电流,提高保(bao)护电压(ya)防止压(ya)敏(min)(min)电阻过快(kuai)老(lao)(lao)化(hua),延长产品(pin)的(de)(de)(de)使用寿命(ming)。

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雷击浪涌要求较高时,相应压敏电(dian)阻残压较高,如果后级整(zheng)流桥或(huo)场效(xiao)应管耐压较低时,有可能导(dao)致整(zheng)流桥或(huo)MOSFET 失(shi)效(xiao),则可采用差模两(liang)极防护即在整(zheng)流桥后再加(jia)一(yi)个压敏电(dian)阻或共模(mo)电(dian)感(gan)上并(bing)联(lian)放电(dian)管进(jin)一(yi)步抑(yi)制(zhi)过电(dian)压的冲击。

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路(lu)灯电(dian)源除了雷(lei)击浪涌的(de)测试(shi)(shi)要求外一般还有绝(jue)缘耐压(ya)(Hi-Pot)的(de)测试(shi)(shi)要求(如线对(dui)地耐压(ya)1500VAC或以(yi)上(shang),漏电(dian)流小(xiao)于5MA,持续时间60S 等),我们的(de)极速pk10是将放电(dian)管选择到3000V 或以(yi)上(shang)电(dian)压(ya), 既满(man)足将耐压(ya)的(de)测试(shi)(shi)要求,同时也(ye)满(man)足6KV 以(yi)上(shang)浪涌电(dian)压(ya)的(de)雷(lei)击试(shi)(shi)验。

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2020年3月7日(ri) 20:58
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