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基于 PSR-28464 的 48Vdc 直流电源浪涌防护解决方案

发布时间:2014-09-03 责任编辑:stone

【导读】浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲,如果不对其进行防护,就会对设备造成损害。

我们知道,电源在刚开通的那一瞬息会产生强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分会受到本身或外来尖脉冲干扰,而产生浪涌。由于浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲,如果不对其进行防护,就会对设备造成损害。

1、电源浪涌防护设计

这里推荐一种基于 TE 堆叠型 GDT PSR-28464 的室外或基站直流电源浪涌防护解决方案,如图 1 所示。该方案中的第一级雷击电流泻放采用单独的堆叠 GDT 替代传统的 GDT 与 MOV 串联,与第二级防护 MOV 之间的耦合可以根据客户的具体应用采用电感或电阻来实现。

此方案,可以在更小占板面积下,实现高达 20KA 的 8/20us 雷击电流防护。图 2 为基于 PSR-28464 的 48Vdc 电源的实际保护效果。

基于TE PSR-28463 堆叠GDT的48Vdc电源解决方案
 
图1:基于 TE PSR-28463 堆叠 GDT 的 48Vdc 电源解决方案

5KA & 10KA 8/20us 雷击电流测试下输出端的Up电压
 
图 2:5KA & 10KA 8/20us 雷击电流测试下输出端的 Up 电压
 
以上方案验证测试中第二级浪涌防护器件 MOV 的额定直流电压为 100Vdc,其保护电压的峰值低于 500V。当 GDT 击穿导通后,MOV 由于其钳位电压远高于 GDT 的弧光电压而失去钳位能力,此时在电路输出端可以看到保护电压水平大概在 100V 左右,其电压保护效果远优于由 MOV 与 GDT 串联方案下的Up值,后者的保护水平由 MOV 的电压钳位水平决定。而总所周知的是 MOV 的电压钳位能力与流过 MOV 本身的电流大小有关,当流过 MOV 的电流变大时,钳位电压会变得很高,而 GDT 的弧光放电电压则跟每个堆叠的 GDT 和堆叠的层数相关,该电压值远远小于 MOV 的钳位电压,因此其保护的效果也由于后者。

2、优势分析

随着客户对于直流电源防护能力、防护方案的尺寸、以及性价比要求的提高,传统的 GDT 加 MOV 的保护解决方案暴露出其占板面积大、多元器件并联、成本高以及高保护残压等不足。而基于 TE 新型堆叠 GDT 的方案则因其具有以下优势:

(1)、紧凑的堆叠 GDT,长度 B<12mm, 高度 H<9mm,实现 20KA 的 8/20us 防护能力

(2)、直接应用于直流电源,无续流问题,无需 MOV 串联

(3)、高绝缘电阻,低电容

(4)、与多个 MOV 并联解决方案相比,相同的保护能力,其高度降低 50%, PCB 占板面积节省超过 70%

(5)、不存在不同并联支路间不平衡电流的问题

由于多级堆叠 GDT 由于其拥有以上诸多优点,使得它理想适用于各种 48-72Vdc 直流电源的雷击浪涌防护。

因此我们在进行电路设计时,要尽可能的利用浪涌保护器,对电子设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护。使得当在电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

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