关于接口电路的浪涌防护设计分析

jksemi

“接口电路的浪涌冲击防护”不同于“手持设备的浪涌冲击防护”， “手持设备的浪涌冲击防护”主要考虑 ESD 问题。而“接口电路的浪涌冲击防护”需要考虑雷电、电快速瞬变脉冲群和ESD三个问题， 相比之下其防护难度要复杂许多。

雷电的防护

随着现代化高新技术的迅速发展，通信设备、数据网络、精密仪器、家用电器等电子电气设备的用量越来越大，各类设备遭受到雷击的事故越来越多，造成重要通信设备损坏、通信中断，使许多网络陷入瘫痪状态，产生巨大的经济损失。

针对雷击浪涌的防护，可采取气体放电管和TVS二者相结合的防护方案。在保护电路前级使用气体放电管，其在正常工作条件下不工作，呈现“高阻抗”，在有雷电冲击时，高压脉冲耦合到电极上，当脉冲电平超过“动态电压门限”时，GDT变为“低阻抗”进入“导通状态”将能量释放到“地”达到保护的目的。由于GDt对雷电的响应是1KV/ms的速度而上升的，“响应速度”较慢，对于快速的雷电来说会造成剩余残压，为此需要采用TVS对这个剩余残压进行箝位处理，既是二级浪涌冲击防护。

电快速瞬变脉冲群的防护

电网存在一次回路和二次回路，各种测控设备基本都挂二次回路上运行。由于一次回路和二次回路存在电磁的联系，可以通过变压器，互感器及空间耦合等方式传递干扰信号， 这些干扰信号称为“电快速瞬变脉冲群”。从能量上看，可达几百伏，它虽然不会造成电路、设备的损坏、失效或故障，但这种传导的干扰会进入交直流电源端口、I/O 端口、通信端口、其电磁骚扰往往会使电路、设备的工作特性产生不希望的改变，使电路、设备的工作不稳定、甚至失常。

在电源线和信号线位置添加具有防护电快速瞬变脉冲群的骚扰的器件，常用器件有：金属氧化物压敏电阻（MOV）、聚合物器件、瞬态电压抑制器（TVS）。

静电放电防护

由于物体的接触分离，静电感应、介质极化和带电微粒的附着等原因，使物体正负电荷失去平衡或分布不均，于是物体带电，当带电物体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，就形成“静电放电”，静电放电产生的电磁辐射对电子元件产生有害影响，对电子装置、通信设备等产生电磁干扰，无论什么时候人员对附近物体发生静电放电时，设备都可能遭受电磁能量的侵害。

静电防护常用器件有：金属氧化物压敏电阻（MOV）、聚合物器件、瞬态电压抑制器（TVS）。

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