關(guān)于過電壓抑制
 

瞬變威脅—什么是瞬變,？

電壓瞬變的定義是電能的短時激增,，它們是先前存儲的電能或者通過其他方式（比如大電感負載或雷電）引入的電能的突然釋放的結(jié)果。在電氣或電子電路中,，這種能量可以通過控制開關(guān)動作,，或通過隨機誘導(dǎo)來從外源的電路中以一種可預(yù)測的方式得到釋放。

重復(fù)性瞬變常常歸因于電動機,、發(fā)電機或者反應(yīng)性電路原件的切換,。而另一方面，隨機瞬變通常是由閃電和靜電放電（ESD）引起的,。閃電和ESD的發(fā)生一般是 不可預(yù)知的,，并可能需要對精細監(jiān)測進行精確的測算，特別是當瞬變在電路板層面上誘發(fā)的情況下,。許多電子標準工作組使用公認的檢測或測試方法已經(jīng)對瞬變電壓 進行了分析,。幾種瞬變的關(guān)鍵特性如下表所示：

表1：瞬變來源舉例以及強度,。

瞬變電壓尖峰的特性

瞬變電壓尖峰通常呈現(xiàn)出一個“雙指數(shù)”波動。對于閃電和ESD這兩種瞬變源,，這種波動如下圖所示,。

圖1：閃電瞬變波形。

圖2：ESD測試波形,。

雷擊的指數(shù)上升時間范圍在1.2μsec到10_sec之間（基本上是10%到90%）,，持續(xù)時間在50_sec到1000_sec之間（峰值的50%）。另一方面,，ESD是一種持續(xù)時間更短的事件,。上升時間少于1.0ns也是典型特點。整個持續(xù)時間大約為100ns,。

為什么瞬變愈發(fā)令人擔憂,？

元件小型化導(dǎo)致對電應(yīng)力的敏感性增加。例如,，微處理器具有無法應(yīng)對ESD引起的高電流的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電路徑,。此類元件在非常低的電壓環(huán)境下工作，因此電壓干擾必須加以控制,，以防止設(shè)備中斷以及潛在的或災(zāi)難性故障,。

如今，敏感的微處理器在范圍廣泛的器件中得到普遍應(yīng)用,。從家用電器,，如洗碗機，到工業(yè)控制,，甚至玩具中都會使用微處理器來提高功能性和效率,。

現(xiàn)在大多數(shù)車輛也會采用多個電子系統(tǒng)來控制發(fā)動機、車內(nèi)溫度,、剎車,，或者在某些情況下，控制轉(zhuǎn)向,、牽引系統(tǒng)和安全系統(tǒng),。

許多電器和汽車內(nèi)的子組件或支持組件（如電動馬達或附件）都會將整個系統(tǒng)暴露在瞬變威脅之下。

精心的電路設(shè)計不僅要考慮環(huán)境場景,，還要計入這些相關(guān)組件的潛在影響,。表2列出了各種組件技術(shù)的易損性。

表2：器件易損性的范圍,。

瞬變電壓情境

靜電放電（ESD）

靜電放電的特點是非?？焖俚纳仙龝r間、非常高的峰值電壓和電流,。這種能量是物體之間正負電荷不平衡的結(jié)果,。

日?；顒铀a(chǎn)生的靜電放電會遠遠超過標準半導(dǎo)體技術(shù)的易損性閾值。以下是幾個例子：

● 走過地毯：

35kV @ RH = 20%; 1.5kV @ RH = 65%

● 走過塑料地面：

12kV @ RH = 20%; 250V @ RH = 65%

● 工人在工作臺上工作：

6kV @ RH = 20%; 100V @ RH = 65%

● 乙烯信封：

7kV @ RH = 20%; 600V @ RH = 65%

● 從辦公桌上拿起塑料袋：

20kV @ RH = 20%; 1.2kV @ RH = 65%

閃電感應(yīng)瞬變

一次直接的雷擊顯然是毀滅性的,，然而由閃電引起的瞬變并不是直接雷擊的結(jié)果,。

當雷擊發(fā)生時，雷擊事件可產(chǎn)生能在附近電纜上引起大幅度瞬變的磁場,。云到云的雷擊不僅會影響到架空電纜,，還能影響到埋地電纜,。一個即使是1英里外（1.6 公里）的雷擊也會在電纜上產(chǎn)生70伏的電壓,。在云對地的雷擊中（如下圖所示），所產(chǎn)生的瞬變影響更大,。此圖顯示了感應(yīng)雷電干擾的典型電流波形,。

電感負載切換

電感負載的切換產(chǎn)生高能量瞬變，會隨不斷增加的重負載大幅增加,。當電感負載被切斷時,，崩潰的磁場被轉(zhuǎn)換成呈現(xiàn)為一個雙指數(shù)瞬變的電能。取決于不同的來源,，這些瞬變的強度可高達數(shù)百伏和數(shù)百安,，持續(xù)時間達400毫秒。典型的感應(yīng)瞬變來源包括：

● 發(fā)電機

● 繼電器

● 馬達

● 變壓器

這些實例是電氣和電子系統(tǒng)中所常見的,。由于負載的大小因應(yīng)用而各有不同,，波形、持續(xù)時間,、峰值電流和峰值電壓都是存在于真實世界的瞬變中的變量,。一旦可以對這些變量進行估計，就可以選擇一種合適的抑制器技術(shù),。

下圖顯示了因汽車充電系統(tǒng)的交流發(fā)電機內(nèi)的存儲電流而產(chǎn)生的一次瞬變,。

汽車中其他直流電動機也會導(dǎo)致類似的瞬變。例如,，直流電動機電力設(shè)施,，如電動鎖、電動座椅和電動車窗,。這些直流電動機的不同應(yīng)用會對敏感的電子元件產(chǎn)生與外部環(huán)境中所產(chǎn)生的瞬變一樣有害的瞬變,。

TVS(瞬態(tài)抑制二極管)產(chǎn)品選型指南

TVS二極管(瞬態(tài)抑制二極管)被用于保護半導(dǎo)體元件免受高電壓瞬變損害。它們的pn節(jié)具有比普通二極管的pn節(jié)更大的橫截面積,，使得它們能夠?qū)⒋箅娏鹘?地而不遭受損壞,。Littelfuse供應(yīng)峰值額定功率在200W到30kW范圍、反向斷態(tài)電壓在5V到512V范圍的TVS二極管(瞬態(tài)抑制二極管)產(chǎn) 品,。