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2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 3
  打算机网络与通信系统的防雷技术
择要随着打算机和通信技术的快速发展,各行各业都不同水高山创立了打算机网络,通信手段也越来越好,同时,由于雷击而招致打算机与通信系统毁坏的题目也越来越严重。本文将对现有的避雷器件尴尬刁难照阐发,方案合用、无效的避雷系统,并提出打算机与通信系统的防雷要点。
一、小序
晚期的电信设备是用诸如继电器、线圈和真空管等元件构成的,这些传统元件对付突波搅扰是有确定的免疫力,可是,随着这些传统元件被更先进的元器件及设备,如数字环路载体、多路调制器等所代替,分外是随着打算机网络技术的发展,各行各业都不同水高山创立了打算机网络,保护这些智能设备免遭系统瞬态搅扰的影响就变得加倍重要。本文将对现有的避雷器件尴尬刁难照阐发,方案合用的避雷系统,并对打算机房和通信设备系统提出防雷要点。
二、避雷器件与个性阐发
避雷器件是指能吸收由于雷击或利用过电压诱发的脉动能量,从而住手电子设备受毁坏或住手寿命低落的器件,蕴含气体放电管、压敏电阻、抑制二极管和半导体放电管。
气体放电管:气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔确定距离的两个电极构成。其电气机能根本上取决于气体种类、气体压力以及电极距离。若是产生电压袭击,电极间会产生某种电弧,电离气体放电的路子是由高阻抗转向低阻抗。该放电历程禁止一个更高的袭击幅值,此处的弧电压梗概低落10~30V。气体放电管遭到瞬态高能量袭击时,它能以10-6s量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率。
压敏电阻:压敏电阻或金属氧化膜压敏电阻准许标志在其上的最大正弦交流任务电压通过。任何高于这一标志电压值的电压会被恬适的转换,遭到瞬态高能量袭击时,它能以10-9s量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率。压敏电阻可用于中等较高的电压袭击场合。
抑制二极管:抑制二极管与巨大齐纳二极管(稳压管)的任务原理相通。若是高于标志在其上的击穿电压,二极管就会导通。与齐纳管比拟,抑制二极管(简称TVS)有更高的电流导通手段。TVS的两极遭到反向瞬态高能量袭击时,它能以10-12s量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,无效地保护电子路线中的周到元器件,免受各类浪涌脉冲的毁坏。它比应用压敏电阻举办浪涌保护优质得多。具备响应时间快、瞬态功率大、泄电流低、击穿电压错误谬误小、箝位电压较易掌握、体积小等特性。其机能有:
(1)将TVS二极管加在信号及电源线上,能住手微措置器或集成电路因瞬间的脉冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所招致的失灵。
(2)静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能继续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会招致毁坏。利用TVS二极管,可无效吸收对器件毁坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所诱发的雷击等搅扰。
(3)将TVS二极管衔接在信号线及地之间,能住手数据及掌握总线遭到没必要要的噪音影响。
TVS电压-电流个性曲线如图1(a)所示。它的正向个性与巨大二极管类似;反向个性为典范榜样的PN结雪崩器件。图1(b)是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。
在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过TVS的电流,由正本的反向泄电流ID回升到IR时,其两极泛起的电压由额定反向关断电压VWM回升到击穿电压VBR,TVS被击穿。随着脉冲峰值的泛起,流过TVS的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压如下,从此,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极的电压也一向升高,着末回覆到肇端状态,这便是TVS抑制也许泛起的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的全体历程。
TVS器件能够按极性分为单极性和双极性两种,按用途可分为各类电路都合用的通用型器件和稀罕电路合用的公用型器件。如,各类交流电压保护器、4~20mA电流环保护器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及外部布局可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(合用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。
半导体放电管:半导体放电管的任务状态彷佛一个开关。在断开状态下,其泄电流IDRM极小(<5μA),不会影响与其并联的被保护电路的失常任务。当瞬间过电压超过其断态峰值电压VDRM时,产生瞬间雪崩效应,一旦瞬间电流超过开关电流IS,其电压即降为导通电压VT(<5V),大量的瞬间浪涌电流就此傍路,于是保护了并联的敏感电子路线。浪涌今后,当电流降到最小坚持电流IH值之下时,半导体放电管天然回覆,回到其阻断状态。
从以上阐发可见:半导体放电管和TVS管反应速度快,时间为10-12s级;压敏电阻驯顺体放电管的反应速度绝对而言较慢,时间分袂为10-9s和10-6S,而吸收的能量要比半导体放电管和TVS管大。
三、打算机网络与通信系统的避雷器方案
打算机网络与通信系统的避雷器次如果把雷击或利用过电压诱发的暂态搅扰能量实时泄放掉,保护打算机与通信设备不受毁坏,而在失常任务时不影响数据通信。其避雷器构成框图如图2所示。
图中,一级、二级能量泄放模块将雷击或利用过电压诱发的暂态搅扰中的大局部能量吸收泄放上天,而快速限压模块次如果实时增添搅扰电压,省得高电压袭击形成打算机和通信系统内集成块永恒性毁坏。
因半导体放电管和TVS管反应速度为10-12s级,压敏电阻驯顺体放电管的反应时间分袂为10-9s和10-6s,以是避雷器中快速限压模块一般采用半导体放电管或TVS管。一级能量泄放模块采用气体放电管,二级能量泄放模块采用压敏电阻。思索到雷击或利用过电压能量太大时,会诱发避雷元器件爆裂或永恒性毁坏,避雷器能够添加熔丝保护。细心的避雷元器件拔取要领为:
压敏电阻的选用:
对付过电压保护方面的运用,压敏电压值应大于实践电路的电压值,一般用如下公式打算:
V1=av/bc
式中a——电源电压摆荡系数,一般取1.2
v——电路直流任务电压(交流时为无效值)
b——压敏电压偏差,一般取0.85
c——元件的老化系数,一般取0.9
这样打算获得的V1实践数值是直流任务电压的1.5倍。在交流状态下要思索电压峰值,是以打算成就应扩充1.414倍,在运用中可参考此公式通过推行来确定。其它要思索压敏电阻的通流量的拔取,通常产品给出的通流量是按产品标准给定的波形,袭击次数和间隙时间举办脉冲试验时产品压敏电压变化率小于初值的±10%所能经受的最大电流值。产品所能经受的袭击数是波形、幅值和间隙时间的函数。当电流波形幅值低落50%时袭击次数可添加一倍,以是在实践运用中,压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量,以使产品有较高的任务寿命。
TVS的选用:
首先确定被保护电路的最大直流或中缀任务电压,电路的额定标准电压和“高端”容限。TVS的额定反向关断电压VWM应大于或便是被保护电路的最大任务电压,最大箝位电压VC应小于被保护电路的毁坏电压。若选用的VWM过低,器件也许进入雪崩或因反向泄电流太大影响电路的失常任务。TVS并联应历时,由于分流作用而准许总电流添加;勾串时,总电压为各个TVS压降之和。对付数据接口电路的保护,还必须属意拔取具备合适散布电容C的TVS器件。
半导体放电管的选用:
半导体放电管的VDRM值必须大于它所保护的最大任务电压,VS值必须小于被保护器件所准许的瞬间峰值电压,IPP必须大于打算机或通信设备标准的规定值,并要思索断态散布电容的影响。
四、打算机房、通信系统防雷要点
打算机房、通信系统防雷重要由外部防雷系统和外部防雷系统两局部构成。外部防雷蕴含空气截雷系统即避雷针或避雷带、引下线或接地系统,外部防雷系统应在建筑物方案、建筑施工阶段给以高度珍重,以便当用建筑物自己的金属构件达到经济合用的防雷目的;外部防雷系统次如果对建筑物内易受过电压破碎摧毁的设备,如打算机及其通信口、电话机、复印机、UPS、数据传输线及空调机等电子设备加装过电压保护装配,在设备遭到过电压侵袭时,保护装配能快速行径将能量泄放,从而保护设备不受毁坏。细心防雷要点为:
4.1机房的防雷接地要求
认为雷侵入机房及打算机网络系统的路子重要有三方面:于交流380V、220V的电源线进入、信号传输通道引入、地电位还击等。为了确保机房设备及电脑网络系统波动稳定运转,以及包管机房任务人员有恬适任务环境,按照我国及国内无关规范规定,机房地点的全体楼房建筑体的接地应按均压等电位原则方案,即电子设备的任务接地、保护接地(蕴含樊篱接地和建筑物防雷接地)稀罕合用一组接地体的联合接处所式,机房为住手地电位还击,其接地电
阻不应大于1Ω。
4.2机房及信息系统的防雷保护
(1)配电系统采用防雷办法。
(2)打算机外设采用防雷办法,即电源进线并联压敏电阻和TVS管,构成过电压防护,信号线采用信号防雷器引入,信号电涌保护器可按照图2所示的原理构成。
(3)通信系统的信号线经电缆或穿管(埋地)引入室内,在交换机或Modem以前,经过信号电涌保护器,将信号送至收信设备。达到收信设备(传真机、电话机等)后,再采用信号电涌保护器举办最结尾的防护。
(4)打算机网络系统采用防雷办法,主机由UPS供电,UPS经过过电压防护插座插入电源插座,终端办事器若是由UPS供电,防护要领同上;若是电源直接取自市电插座,则也必须经过过电压防护插座插入市电电源插座。主机及办事器的输出接口经过信号电涌保护器再与网络衔接,如需会集监控,监控器电源进线也需经过过电压防护插座再插入电源插座,掌握信号线经过信号电涌保护器再与网络衔接。
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