【硬件设计】防雷电路的实例分析

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 14
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
防雷保护电路是工业电路板上十分常见的运用电路,终于它的技术运用原理是怎么的呢?不日就让咱们来探一探。
广州致远电子有限公司的环境能源监控系统中,对悉数的端口都举办了防雷保护方案,个中蕴含220V交流电源防雷方案、以太网防雷保护、DI输入端口防雷保护、AI输入端口防雷保护、RS232/RS485防雷保护,上面将对这些防雷保护电路一一举办阐发。
1、220V交流电源防雷保护
环境能源监控系统中电源给与220V交流电源供电,前端所应用的防雷保护电路详见图1。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
图1 220V交流电源防雷保护电路
因为给与了复合对称电路与共模、差模全保护,是以L、N能够容易接,恬适。即便压敏电阻短路失效后与电路脱离,一般也不会哄动怒灾。按照实践的应用教训U2最容易遭遇雷击毁坏,因为压敏电阻本人的老化或经受暂时过电压的多次袭击,压敏电阻的泄电流迅速添加发热招致短路失效。压敏的短路失效将形成全体供电路线的短路阻拦,并诱发着火、爆炸等威胁到人身和财富恬适的严重事务。
本电路因为给与了金属氧化锌压敏电阻U2,是以能无效地住手传统的氧化锌压敏电阻因短路失效也许带来的失火等恬适隐患。与此同时,若是因为雷击毁坏时,其拒却的熔断保险丝将同时熔断,主机CPU能够在LS_Check端检测到相应的信号,从而起到雷击毁坏报警机能。
表1 压敏电阻值决定一览表
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
压敏电阻的压敏电压值可参考表1拔取,压敏电压值能够适被选高一点,这样更恬适、耐用,阻拦率低,但残压略高。尔后按照通流容量要求决定形状尺寸和封装模式,或给与几个压敏电阻并联,属意应筛选压敏电压值邻近的并联,每个压敏电阻都要单独串通温度保险管,以延伸应用寿命和确保恬适。
陶瓷气体放电管的通流容量按照要求的通流容量决定,直流击穿电压为470V~600V。当要求的通流容量≤3KA时,能够用玻璃放电管代替。
压敏电阻驯顺体放电管都必须按袭击10次以上的降额值打算通流容量(压敏电阻为一次袭击通流容量的三分之一左右,气体放电管为最大通流容量的一半左右)。
2、以太网防雷保护
随着以太网技术在基站和机房监控中的运用,带网口的搜聚设备越来越多,曩昔网络设备多数用在机房和大楼的外面,机房和大楼本楼的防雷办法很充实,以是曩昔的带网口的设备根本没有思索防雷的题目,至多在网口处加一些瞬态抑制二极管(TVS管)防浪涌,其保护目标很低(差模500V,共模1000V),当设备应用在基站中时,因如上述启事,大量网络搜聚设备在基站中因被雷击而毁坏。
面临这类题目,用户的措置策略是在网口外加信号防雷器,以进步设备的防雷机能。可是,外加防雷器有许多未便,譬喻,需求从新做设备和防雷器直接的衔接线,这样衔接点从正本的1个,添加为3个,阻拦率也添加了3倍。同时网口传输的是10M/100M高速信号,而外加防雷器的散布电容很大,对网络信号的传输会有影响,这类形势是以殉国传输距离和速度来进步设备的防雷结果。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
图2 以太网口防雷电路
在环境能源监控系统中,供给并给与了一种既能进步防雷结果,住手网络设备因雷击毁坏,又不会影响网络传输机能,能够担保网络传输距离和速度的监控搜聚设备网口防雷电路。详见图2。
在如图2所示的网口防雷电路中,在网络变压器和网口插座之间添加放电管和双向瞬态电压泄放电路构成的两级防护电路,极大的增强了网口的差模防护手段。第一限流电阻R80、R82、R8四、R88驯顺体放电管EA1六、EA17构成为了一级防护电路,对雷击的浪涌电压举办第一级保护,具备泄放雷电暂态过电流和限流过电压作用。一级防护电路能够爆发很大的泄放电流(3KA),大局部入侵能量通过地泄放。
在此基础上,由U31和R81、R83、R8五、R89构成的双向瞬态电压泄放电路构成为了二级防护电路,对差分信号举办双向残压吸收,对雷击的浪涌电压举办第二级保护,渣滓能量经过双向瞬态电压泄放电路泄放,到网络变压器的能量就很小了。在两级防护电路的作用下,本电路具备杰出的防雷结果,能够住手网络设备因雷击而形成的毁坏。
在一级防护电路中,气体放电管的寄生电容很小;在二级防护电路中,给与了由二极管、瞬态电压抑制二极管、二极管串通构成的瞬态电压泄放集成IC,大大低落了二级防护电路中TVS管过大的结电容。以是,本网口防雷电路不会影响网络传输机能,能够担保正本的网络传输距离和传输速度,网络传输距离和网口波形都可惬心规范要求,同时具备杰出的防雷结果。
在如图2所示的网口防雷电路中,在器件选型方面,为了不影响网络波形和传输机能,第一限流电阻的阻值为欧姆级,在本电路中R80、R82、R8四、R88的电阻值为4.7Ω。为了保护网络变压器,又不影响网络传输机能,第二限流电阻(R81、R83、R8五、R89)的阻值能够在0Ω至10Ω之间,最幸好2Ω至3Ω之间,在本电路中R81、R83、R8五、R89的电阻值为2.2Ω。
为了低落电路的体积同时缩小散布电容的影响,本电路给与了由二极管、瞬态电压抑制二极管、二极管串通构成的瞬态电压泄放集成IC(UFS08A2.8L04),因UFS08A2.8L04中含有4条由第一二极管、瞬态单向电压抑制二极管、第二二极管按次串通构成的瞬态电压泄放岔路支路,以是每路网口发送信号线的防雷电路和接管信号线的防雷电路能够共用一个UFS08A2.8L04芯片,大大的减小了电路的体积和散布电容的影响。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
图3 DI端口防雷电路
3、AI/DI输入端口防雷保护
在基站环境中因为AI/DI输入端口是通太长距离的线缆与传感器相连,是以AI/DI端口一样存在防雷保护题目(重要为认为雷),在RMS-500系统中咱们给与气体放电管加TVS管构成的两级防护电路,详见图3和图4。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
图4 AI端口防雷电路
在图3和图4中,咱们能够看到AI防雷保护电路与DI防雷保护电路存在的辨别,在DI防雷保护电路中咱们应用了功率电阻R1(7.5Ω/2W),R1应惬心R1≥(U1 -U2) /I1,个中U1为测得空气放电管的袭击击穿电压值,U2为TVS管最高钳位电压,I1为查TVS器件手册获得TVS管8/20us袭击电流下的最大通流量。
在AI防雷电路中因为需求对4~20mA电流和电压举办丈量,是以咱们在精度范畴内给与电感L1而没有应用电阻,L1应惬心L1≥(U1 - U2) × (T2 - T1) / (I1 /2),电感L1的取值打算要领为:以8/20us袭击电流为准,测得在方案通流容量下压敏电阻的残压值U1,查TVS器件手册获得8/20us袭击电流作用下TVS管的最大通流量I1、以及TVS管最高钳位电压U2,8/20us袭击电流的视在波头时间T1=8us,视在半峰值时间T2=20us。
后台答复关键字【Linux】,查抄嵌入式Linux斥地教程。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
A8工业掌握主板EPC-9600I-L
温州创捷防雷电器有限公司 www.cuaje.com