ziņas

Spēcīga aizsardzība pret pārspriegumu augsta blīvuma elektronikā

My Friend Irma: Irma's Inheritance / Dinner Date / Manhattan Magazine (Janvāris 2019).

Anonim

Parasti ir vajadzīga daudzpakāpju / daudzu tehnoloģiju aizsardzība

Mazāka un lielāka blīvuma elektronika ir pastāvīga tendence. Tomēr šie arvien integrētie un sarežģīti modeļi tagad ir daudz jutīgāki un neaizsargāti pret bojājumiem un dīkstāvēm, ko rada pārejoši draudi, piemēram, zibens un citi augstsprieguma pārspriegumi. Ņemot vērā telekomunikāciju, industriālo un medicīnisko ierīču dizainu dažādību, retos gadījumos ir iespējams izveidot vienreizēju sprādziendrošības risinājumu. Lai izmantotu katras tehnoloģijas stiprās un vājās puses, ir vajadzīga daudzpakāpju / daudzu tehnoloģiju aizsardzības metode.

Salīdzinot pārsprieguma aizsardzību

Pārsprieguma ierīces novirza strauju sprieguma enerģiju, piemēram, zibens, bet lielākā daļa pārslodzes ierīču palielina pretestību, lai ierobežotu pārsprieguma strāvu, kas plūst no ilgāka laika strautiem. Pastāv divu veidu sprieguma ierobežojošie aizsargi: komutācijas ierīces, piemēram, GDT, kas iezīmē līniju un stiprinājuma ierīces, piemēram, MOV un TVS (sk. Tabulu). GDT ir ieguvuši popularitāti, pateicoties to ārkārtīgi zemai kapacitātei un zemām noplūdes īpašībām, kā arī to augsto sprieguma strāvas vadīšanas spējas.

TehnoloģijaPārsprieguma tipsPlusiCons
Gāzes izplūdes caurule (GDT)

Crow-Bar

Augsta sprieguma strāvas vadība

Ļoti zema noplūde

Ļoti zems

Lēnāks reakcijas laiks (μs)

Izmērs-Iepakojums

Slikta spēja aizsargāt zemsprieguma līmeni

Metāla oksīdu varistors

Skava

Augsta sprieguma strāvas vadība

Ātrās reaģēšanas laiks (ns)

Lielāks noplūdes laiks laika gaitā

Augsta kapacitāte

Augstas strāvas ierīču izmērs un iepakojums

Pārejošs sprieguma slāpētājs (TVS)

Skava

Augsta sprieguma apstrāde

Ātrās reaģēšanas laiks (ns)

Medium Surge Current apstrāde

Spēj aizsargāt līdz zemam līmenim

Lielāka kapacitāte

Pašreizējā apstrāde ar lielāku izmēru

Parasti tiek novietots ķēdē, lai ierobežotu spriegumu un novirzītu pārsprieguma strāvu uz zemes (kopējā režīmā) vai avotu (diferenciālo režīmu), GDT ir ļoti liela pretestība (> 1 GΩ), tādēļ tā parasti ir neredzama ķēdes laikā normālā operācija. Ja sprieguma traucējumi pārsniedz GDT dzirksteles vērtību, tas pārslēdzas uz virtuālo īsslēgumu, kas pazīstams kā loka režīms, pārslodzes pārsprieguma strāva un iekārtas aizsardzība. GDT parasti ir diezgan lēns reakcijas laiks, jo laiks, kas nepieciešams, lai ionizētu gāzi GDT iekšienē. Tradicionālās GDT ierīces nodrošina stabilu aizsardzību pret pārspriegumu, bet tas notiek par izdevīgu PCB platību.

Efektīva aizsardzība, izmantojot trīspakāpju risinājumu

Dizaineri var izmantot uzlabotu trīspakāpju aizsardzības risinājumu augsta blīvuma konstrukcijām. Tajā izmanto TVS diodes sekundārai aizsardzībai, ātrgaitas aizsargierīces (HSP), kas paredzētas koordinācijai, un primārās aizsardzības GDT, un tas ir optimāls lietojumprogrammām, kas atrodas eksponētas pārejošās vidēs. Tas piedāvā saskaņotu atbildi, lai nodrošinātu augsta līmeņa aizsardzību dažādām telekomunikāciju vai rūpniecības saskarnēm, kas ievērojami pārsniedz vienpakāpes komponentu risinājuma apstrādes spējas.

Tikai TVS diode ir efektīva zema līmeņa pārejas procesos. Tas nometīs pārejas signālus līdz maksimālajam impulsa strāvai, bet nevarēs izturēties virs tā. Tā kā pieaugošā īslaicīgā sprieguma ietekme uz TVS diode palielinās, tā arī attiecas uz pašreizējā ierobežojuma pārsniegšanu. Izmantojot sērijveida izturību, lai aizsargātu televizoru, var radīt pārmērīgu sprieguma kritumu un saziņas gadījumā var ievērojami samazināt cilpas attālumu.

1. attēls. HV pārejošas aizsardzības maksimizēšanai nepieciešams trīspakāpju dizains.

HSP tiek konstruētas, izmantojot MOSFET pusvadītāju tehnoloģiju. Novietojot sēriju starp GDT un TVS, HSP uzrauga strāvu, kas plūst cauri līnijai. Ja strāva pārsniedz iepriekš iestatīto līmeni, ierīce aktivizē un nodrošina barjeru augstajiem spriegumiem un strāvām. Trigeru strāvas no 150 līdz 500 ma ir pieejamas, un maksimālā impulsa sprieguma izturība ir no 650 līdz 850 V. HSP ierīces no Bourns sauc TBU-DT sērija. Tās ir noņemamas ierīces, kas darbojas aptuveni 1 μs. Parastais sērijas pretestība ir no 5 līdz 10 Ω. Ierīcei ierīce parasti ierobežo līnijas strāvu līdz mazāk nekā 1 mA.

Ja iedarbojas uz strauji augošu pārejošu notikumu, ātrāk TVS diode vispirms sāks saskarties un izdosies darboties caur HSP. Kad tiek pārsniegts HSP pašreizējais slieksnis, tas darbojas, lai aizsargātu TVS diode un pakārtotie komponenti. Tas arī ļauj GDT aktivizēt un izmantot lielāko daļu pašreizējo, ko rada straujais notikums. Rezultāts ir ārkārtīgi ātra aizsardzība, kas novērš atsevišķu aizsardzības tehnoloģiju trūkumus.

Projektēšanas inženieri var izmantot šo risinājumu, lai palielinātu pārsprieguma un pārejas aizsardzības līmeni - HSP ierobežo izvadīto enerģiju, TVS diode saglabā signālu maksimālajās robežās, un primārais GDT aizsargā HSP ierīci no pārmērīga pārejoša sprieguma iedarbības.

2. attēls: BURNES FLAT zemas kvalitātes GTD ierīces.

Spēcīga aizsardzība pret telpām ierobežotu dizainu

Tā kā iekārta sašaurina telpas ierobežojumus PCB pieaugumam. GDT parasti ir 8 mm diametra cilindriski iepakojumi. Nesen ir kļuvis pieejams jauns dizains primārajai GDT aizsardzībai ar plakanu disku komplektu. Bourns FLAT GDT piegādā apjoma ietaupījumus 75% apmērā salīdzinājumā ar standarta 8 mm ierīcēm un nāk horizontālā vai vertikālā montāžas versijās (2. attēls). 2-elektrodu ierīces ir pieejamas piecās versijās ar 90 līdz 420 V DC spriegotāju, un tās ir paredzētas 10 000 ieročiem par 8/20 μs vairāk nekā desmit operācijām.

BY BY: JOHAN SCLIEMANN-JENSEN, produktu attīstības inženieris, Bourns, www.bourns.com