基於 PSR-28464 的 48Vdc 直流電源浪湧防護解決方案
發布時間:2014-09-03 責任編輯:stone
【導讀】浪湧是發生在僅僅幾百萬分之一秒時間內的一種劇烈脈衝,如果不對其進行防護,就會對設備造成損害。
我們知道,電源在剛開通的那一瞬息會產生強力脈衝,由於電路本身的非線性有可能高於電源本身的脈衝;或(huo)者(zhe)由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)或(huo)電(dian)路(lu)中(zhong)其(qi)它(ta)部(bu)分(fen)會(hui)受(shou)到(dao)本(ben)身(shen)或(huo)外(wai)來(lai)尖(jian)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao),而(er)產(chan)生(sheng)浪(lang)湧(yong)。由(you)於(yu)浪(lang)湧(yong)是(shi)發(fa)生(sheng)在(zai)僅(jin)僅(jin)幾(ji)百(bai)萬(wan)分(fen)之(zhi)一(yi)秒(miao)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)一(yi)種(zhong)劇(ju)烈(lie)脈(mai)衝(chong),如(ru)果(guo)不(bu)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)防(fang)護(hu),就(jiu)會(hui)對(dui)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)損(sun)害(hai)。
1、電源浪湧防護設計
這裏推薦一種基於 TE 堆疊型 GDT PSR-28464 的室外或基站直流電源浪湧防護解決方案,如圖 1 所示。該方案中的第一級雷擊電流瀉放采用單獨的堆疊 GDT 替代傳統的 GDT 與 MOV 串聯,與第二級防護 MOV 之間的耦合可以根據客戶的具體應用采用電感或電阻來實現。
此方案,可以在更小占板麵積下,實現高達 20KA 的 8/20us 雷擊電流防護。圖 2 為基於 PSR-28464 的 48Vdc 電源的實際保護效果。

圖1:基於 TE PSR-28463 堆疊 GDT 的 48Vdc 電源解決方案


圖 2:5KA & 10KA 8/20us 雷擊電流測試下輸出端的 Up 電壓
以上方案驗證測試中第二級浪湧防護器件 MOV 的額定直流電壓為 100Vdc,其保護電壓的峰值低於 500V。當 GDT 擊穿導通後,MOV 由於其鉗位電壓遠高於 GDT 的弧光電壓而失去鉗位能力,此時在電路輸出端可以看到保護電壓水平大概在 100V 左右,其電壓保護效果遠優於由 MOV 與 GDT 串聯方案下的Up值,後者的保護水平由 MOV 的電壓鉗位水平決定。而總所周知的是 MOV 的電壓鉗位能力與流過 MOV 本身的電流大小有關,當流過 MOV 的電流變大時,鉗位電壓會變得很高,而 GDT 的弧光放電電壓則跟每個堆疊的 GDT 和堆疊的層數相關,該電壓值遠遠小於 MOV 的鉗位電壓,因此其保護的效果也由於後者。2、優勢分析
隨著客戶對於直流電源防護能力、防護方案的尺寸、以及性價比要求的提高,傳統的 GDT 加 MOV 的保護解決方案暴露出其占板麵積大、多元器件並聯、成本高以及高保護殘壓等不足。而基於 TE 新型堆疊 GDT 的方案則因其具有以下優勢:
(1)、緊湊的堆疊 GDT,長度 B<12mm, 高度 H<9mm,實現 20KA 的 8/20us 防護能力
(2)、直接應用於直流電源,無續流問題,無需 MOV 串聯
(3)、高絕緣電阻,低電容
(4)、與多個 MOV 並聯解決方案相比,相同的保護能力,其高度降低 50%, PCB 占板麵積節省超過 70%
(5)、不存在不同並聯支路間不平衡電流的問題
由於多級堆疊 GDT 由於其擁有以上諸多優點,使得它理想適用於各種 48-72Vdc 直流電源的雷擊浪湧防護。
因此我們在進行電路設計時,要盡可能的利用浪湧保護器,對電子設備、儀器儀表、通(tong)訊(xun)線(xian)路(lu)等(deng)提(ti)供(gong)安(an)全(quan)防(fang)護(hu)。使(shi)得(de)當(dang)在(zai)電(dian)氣(qi)回(hui)路(lu)或(huo)者(zhe)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)中(zhong)因(yin)為(wei)外(wai)界(jie)的(de)幹(gan)擾(rao)突(tu)然(ran)產(chan)生(sheng)尖(jian)峰(feng)電(dian)流(liu)或(huo)者(zhe)電(dian)壓(ya)時(shi),浪(lang)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)能(neng)在(zai)極(ji)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)導(dao)通(tong)分(fen)流(liu),從(cong)而(er)避(bi)免(mian)浪(lang)湧(yong)對(dui)回(hui)路(lu)中(zhong)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)的(de)損(sun)害(hai)。
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