All Categories

Techniniai Straipsniai

Pagrindinis >  Programavimas >  Techninės Straipsniai

Įtampos perkrova apsaugos įrenginių tyrimas: išsamus TVS diodų, varistorių ir dujų išsisklaidymo lempučių palyginimas

Išsamesnė trijų pagrindinių perkrovinės įtampos apsaugos prietaisų – TVS diodų, varistorių ir dujų išsisklaidymo lempučių – savybių analizė pagal reakcijos laiką, leistiną impulsinę srovę ir įtampos ribojimą padės pasirinkti tinkamiausią perkrovinės įtampos apsaugos sprendimą Jūsų aplikacijai

Įtampos perkrova apsaugos įrenginių tyrimas: išsamus TVS diodų, varistorių ir dujų išsisklaidymo lempučių palyginimas

1. Kodėl perkrovių apsauga nuo žaibo yra būtina?

Per audrą stiprios žaibo iškrova generuoja didelio masto elektromagnetinius impulsus (EMP). Šie trumpalaikiai aukšto įtampos/srovės impulsai gali patekti į vidinius grandines per maitinimo linijas, signalo linijas arba įžeminimo sistemas, todėl atsiranda:

Integruotų grandynų (IC) gedimas ir sugadinimas

Ryšių sistemų sutrikimas

Sensorių rodmenų anomalijos

Perviršinis įrenginių kaitimas ir pažeidimai

Duomenų praradimas atminties/saugojimo vienetuose

Aukštos patikimumo sritims, tokioms kaip pramonės valdymas, energijos sistemos, tinklo įranga ir stebėjimo kameros, naudoti veiksmingus perkrovos apsaugos įrenginius tapo privaloma saugumo dizaino reikalavimu.

2. Trijų pagrindinių įtampos perkrosvykdomų apsaugos prietaisų apžvalga

Įrenginio tipas

Anglų kalbos santrumpa

Darbo tipas

Ar gali būti integruotas

TVS diodas

TVS

Įtampos ribojimo tipas

✅ Galima integruoti

Varistorius

MOV

Įtampos ribojimo tipas

❌ Atskiras

Dujų išlydžio vamzdelis

GDT

Vilkimo tipas

❌ Atskiras

Šie trys komponentai – TVS diodai, varistoriai ir dujų išsisklaidymo vamzdeliai – yra arba svertiniai, arba jungiklio tipo apsaugos prietaisai. Jų funkcija yra greitai nukreipti laikiną aukštą įtampą į žemę arba apeiti, sumažinant likutinę įtampą ir apsaugant pagrindinę grandinę.

3. Branduolinių našumo parametrų gilus palyginimas

3.1 Reakcijos laikas

TVS diodas: < 1 ns (pikosekundės lygis), puikiai tinka naudoti ultra greitam laikinam slopinimui, pvz., ESD ir EFT impulsams.

Varistorius: Tipiškas reakcijos laikas – dešimtys iki šimtai nanosekundžių, tinkamas vidutinio greičio trikdžiams.

GDT: Lėčiausia reakcija (25–100 ns ar ilgiau), tinkamas sugerti aukštos energijos įtampos šuoliams.

Išvada: Greičiausiai reaguojantis – TVS yra geriausias pasirinkimas.

3.2 Įtampos šuolio srovės talpa

TVS diodas: Dešimtys iki šimtų amperų (8/20 μs banga), skirta mažos galios aplikacijoms.

Varistorius: 1 kA–40 kA priklausomai nuo techninių charakteristikų, tinkamas vidutinės galios sistemoms.

GDT: 10 kA–100 kA, labai atsparus pakartotiniam impulsui (>500 kartų).

Išvada: Didelei srovei – GDT yra ideali parinktis.

3.3 Užspaudimo įtampa

TVS diodas: Tikslus įtampos ribojimas, šiek tiek virš pramušimo įtampos.

Varistorius: Įtampos ribojimo reikšmių skirtumai, mažiau tikslus nei TVS.

GDT: Pradeda leisti srovę po pramušimo su maža varža, tačiau lėta atstatymo veikla ir nestabili įtampos ribojimo būklė.

Išvada: Apskritimams, kuriems reikia tikslios įtampos kontrolės, rekomenduojamas TVS.

3.4 Tarnavimo laikas ir patikimumas

TVS diodas: Tinka ribotam perkrovas; rekomenduojami pramoniniai modeliai.

Varistorius: Veikiamas senimo; elektrinės savybės blogėja naudojant.

GDT: Geriausias išlaikymas nuo perkrovų ir ilgas tarnavimo laikas, tinkamas dažnoms perkrovoms.

Išvada: Naudokite GDT aukšto rizikos arba lauko aplinkose.

3.5 Integracija ir konstravimo lankstumas

TVS diodas: Gali būti integruotas su EMI/RFI filtrais; tinka kompaktiškoms konstrukcijoms.

Varistorius ir GDT: Masyvūs atskiri įrenginiai; netinka aukštos kokybės PCB montavimui.

Išvada: TVS yra idealus protingiems įrenginiams ir kompaktiškai elektronikai.

4. Rekomenduojamos pritaikymo sritys

Taikymo sritys

Rekomenduojama konfigūracija

Iliustruoti

USB/HDMI/Aukšto dažnio sąsajos

TVS masyvas

Slopina ESD ir greitus impulsus, apsaugo I/O prievadus

Maitinimo adapteriai/LED driveriai

MOV + TVS

MOV sugeria pagrindinę energiją, TVS fiksuoja likutinį įtampą

RJ45 tinklo prievadai

GDT + TVS + bendrosios schemos choke

Daugiaperspektyvinė apsauga, atitinkanti IEC61000-4-5 standartą

Stebėjimo/pramonės įranga

GDT + MOV + TVS

Viso kelio apsauga, padidina impulsų atsparumą

Telekomunikacijų stotys/aukštos įtampos mazgai

Didelės galios GDT + daugiapakopis TVS

Veiksmingai valdo perkrovas nuo žaibo, padidina sistemos apsaugą

5. Trys etapų apsaugos strategija: didelio patikimumo įtampos šuolio dizainas

Tipiška apsaugos architektūra susideda iš trijų lygmenų:

Pirminė apsauga: naudokite GDT arba perkrovos išlydžio priemones, kad sugertumėte pagrindinę perkrovos energiją

Antrinė apsauga: naudokite MOV, kad sugertumėte likutinę energiją

Tretinė apsauga: naudokite TVS, kad sumažintumėte galutinį likutinį įtampą ir apsaugotumėte mikroschemas (ICs)

Ši architektūra sulygina reakcijos greitį, srovės pralaidumą ir įtampos kontrolę – todėl tai pageidaujamas sprendimas šiuolaikinei perkrovos apsaugai.

6. Išvados

Joks vienas įrenginys negali atitikti visų perkrovos apsaugos reikalavimų:

Greitai reakcijai: pasirinkite TVS

Didelei srovės apkrovai: pasirinkite GDT

Kaina/nauda balansui: pasirinkite MOV

Optimalus dizainas turėtų derinti šiuos tris įrenginius pagal sistemos įtampą, sąsajos tipą ir aplinkos sąlygas, kad būtų pasiektas maksimalus patikimumas.

Ankstesnis

Jokio

All applications Kitas

Techninė standartinių tiltelio lygintuvų gedimų priežasčių analizė ir inžineriniai prevencijos metodai

Recommended Products