我们在分析电源电路的时候,经常提到“防浪涌”这个词,那么究竟什么是浪涌呢?

什么是浪涌?

大家觉得“海浪”是什么样的?原本平静的海面,突然巨浪袭来,甚至可以把游船拍翻。
你可以把平静的海面类比为正常工作的电压,而海浪就相似于浪涌,瞬时出现的远超正常工作电压的瞬时过电压。

浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,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。

可能引起浪涌的原因也有很多:重型设备、短路、电源切换或大型发动机,咱们最常见的,比如,开发板上电的瞬间,按下电源开关键的时候,甚至是插拔USB头的时候。

浪涌的特点

最大的特点就是——快!
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浪涌产生的时间非常短,大概在微微秒级。
第二个特点就是——猛!
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浪涌出现时,电压电流的幅值超过正常值的两倍以上。

浪涌怎么来的?

简单点来说:
外部:因为雷击,雷神之锤或雷震子路过
内部:用电设备的开关

浪涌也分类?

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怎么抑制浪涌?(几个实例)

实例一

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上图是一个可抗击较强雷电浪涌脉冲电压的电原理图,

  • G1、G2为气体放电管,主要用于对高压共模浪涌脉冲抑制,对高压差模浪涌脉冲也同样具有抑制能力;
  • VR为压敏电阻,主要用于对高压差模浪涌脉冲抑制
  • 以及X于Y两类安规电容,分别针对差模和共模浪涌

经过G1、G2和VR抑制后,共模和差模浪涌脉冲的幅度和能量均大幅度降低。
G1、G2的击穿电压可选1000Vp~3000Vp,VR的压敏电压一般取工频电压最大值的1.7倍。
G1、G2击穿后会产生后续电流,一定要加保险丝以防后续电流过大使线路短路。

实例二

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增加了两个压敏电阻VR1、VR2和一个放电管G3,主要目的是加强对共模浪涌电压的抑制;
由于压敏电阻有漏电流,而一般电子产品都对漏电流要求很严格(小于0.7mAp),所以图中加了一个放电管G3,使平时电路对地的漏电流等于0。
G3的击穿电压要远小于G1、G2的击穿电压,采用G3对漏电隔离后,压敏电阻VR1或VR2的击穿电压可相应选得比较低,VR1、VR2对差模浪涌电压也有很强的抑制作用。

实例三

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G1是一个三端放电管,它相当于把两个二端放电管安装在一个壳体中,用它可以代替上面两个实例中的G1、G2放电管。
除了二端、三端放电管之外,放电管还有四端、五端的,各放电管的用途也不完全相同。

实例四 PCB板上制作避雷装置

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在PCB板上直接制作放电避雷装置,可以代替防雷放电管,可以抑制数万伏共模或差模浪涌电压冲击,避雷装置电极之间距离一般要求比较严格,输入电压为AC110V时,电极之间距离可选4.5mm,输入电压为AC220V时,可选6mm;避雷装置的中间电极一定要接到三端电源线与PCB板连接的端口上。

注意 各种防雷器件的连接

避雷器件的安装顺序不能搞错,放电管必须在最前面,其次是浪涌抑制电感和压敏电阻(或放电管),再其次才是半导体TVS闸流管或X类电容及Y类电容。
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大家记住实例一和最后这个注意就足够了,因为我们针对的毕竟是弱电环境,要求没那么高,而且大家常见的其实也就这一种。
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