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联合式电路保护有助于防止损坏数字视频广

联合式电路保护有助于防止损坏数字视频广

点击数:7126 次   录入时间:03-04 11:38:04   整理:http://www.55dianzi.com   电工基础
过电压电路保护器件有两种类别,箝制和“转折”,或“急剧短路”器件。如金属氧化物变阻器(MOV)和二极管的箝制型器件在运行中能够让电压上升到设计好的箝制水平以流过至负载。如TSPD和气体放电管之类的“转折”器件对应于超过击穿电压的浪涌电压情况作为一个分流器器件来工作。

“转折”型器件提供了优于箝制器件的一项优点。对于某个给定的故障电流,在TSPD内耗散的功率远小于如MOV或雪崩二极管的箝制器件内所耗散的功率,这是由于“转折”器件两端的电压更小。这样就可使用小尺寸的过电压器件,并使电容值降低,而这正是高速通讯设备极为需要的特性之一。

这种基于芯片的器件能够对击穿电压进行精确的设置,并且不会在多次故障事件后降低等级。TSPD还可以按照SMB的表面安装封装进行供货,有助于节约部件密集的印刷电路板上的空间。

图6所示为一款Raychem SiBar TSPD器件的电流/电压曲线。这款器件在击穿电压以下的电压值下通常处于高阻值状态。在此状态下,在器件两端有电压时,只有非常小的电流流过本器件。

在电压超过器件“转折”所需的击穿电压时,将导致一个低阻抗路径的形成,从而有效地对过电压状况进行短路。器件将在流经它的电流降低到其保持额定值以下前保持在这种低阻抗状态下。在过电压事件发生后,器件将恢复成高阻值状态,实现正常的系统运行。

TSPD的设计和运行

TSPD属于双向芯片器件。这种器件的4个对称分层如图7所示。在此“芯片”的横截面图上,其布置方式可以简化成对如图8和图9所 示的2个晶体管和一个P型电阻器的描述。在正常运行中,电压施加到两个接线端的两端。


随着从正极至负极之间的电压增加,PNP晶体管中发生的雪崩击穿让电流能够通过。不断增加的雪崩电流从正极通过PNP晶体管流动,随后通过P电阻器流到负极。P电阻器两端的电压对NPN晶体管施加让其导通的偏压。在NPN晶体管施加偏压而导通后,PNP晶体管将迅速切换成导通状态,导致器件出现“转折”现象。由于PNP晶体管的集电极电流驱动着NPN晶体管的基极,以及与此类似的NPN晶体管的集电极电流驱动着PNP晶体管的基极,该器件处于闩锁状态下。在运行过程中,在电压超过规定的击穿点时,该器件“转折”成一个低阻抗的路径,有效地对过电流状态进行短路。在流经器件的电流降低到规定保持电流以下之前,此器件均保持在这种低阻抗状态下。在过电压事件过去后,器件将复位至高阻抗状态,从而有可能恢复正常的系统运行。


TSPD在设计方面的考虑事项

在TSPD器件选型时应当考虑以下的设计标准:

决定所设计的器件必须满足哪些行业的安全要求,以及为了满足这些要求要采用什么类型的保护方式

击穿电压:决定器件在哪一点应当从高阻抗转入到低阻抗,以保护负载。需要进行保护的最低电压是多少?最大击穿电压必须小于此值。

关断状态电压:器件的最大额定运行电压必须大于系统的持续运行电压,这个值定义为峰值振铃(交流)电压加上直流电池电压的总和。

峰值脉冲电流:器件的峰值脉冲电流必须大于针对系统规定的最大浪涌电流。如果不是这样,就有可能需要增加额外的电阻值来减少脉冲电流,让其处于器件的脉冲额定值范围以内。典型峰值脉冲电压值在相关电信标准的雷击浪涌部分规定,例如Telcordia GR-1089 和FCCPart 68.

保持电流:保持电流决定了过电压保护器件将在保时“复位”或从低阻抗切换至高阻抗,从而让系统恢复正常。该器件的保持电流必须大于系统的电源电流,否则它将保持在低状态下。

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