瞬變電壓抑制器的典型應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數(shù):1005
    
    
    ◆ tvp 的特性和參數(shù):
    在反向應(yīng)用條件下,當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)大脈沖時(shí),其工作阻抗立即降至很低的導(dǎo)通值,允許大電流通過,同時(shí)把電壓箝制到預(yù)定水平。因此,可有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受損壞。 tvp 所能承受的瞬時(shí)脈沖電流峰值可達(dá)數(shù)百安培,其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為 1 × 10 -12 秒; tvp 所允許的正向浪涌電流,在 25 ℃、 1/120 秒的條件下,也可達(dá) 50-200 安培。另一類是雙向 tvp ,用于交流電路,它正負(fù)兩個(gè)方向均可“吸收”瞬時(shí)大脈沖,把電路電壓箝制到預(yù)定水平。
    圖①為 tvp 的特性曲線。正向特性與一般二極管沒有區(qū)別;反向擊穿拐點(diǎn)近似“直角”,表明器件為典型的 pn 結(jié)雪崩器件。在瞬時(shí)大脈沖條件下,器件的擊穿電壓便升至略高些的箝位電壓值,并保持在這一穩(wěn)定水平上。
    
    
    
    i r ——最大反向漏電流 ( 在工作電壓下測得的流過 tvp 的最大電流 ) ;
    v r ——反向變位電壓, tvp 的最大額定直流工作電壓,這個(gè)電壓約為擊穿電壓 v b 的 85% ;
    i t ——規(guī)定的測試電流 , 一般為 1ma ;
    v b ——擊穿電壓 ,tvp 在此時(shí)阻抗驟然降低 , 處于雪崩擊穿狀態(tài);
    i pp ——最大峰值脈沖電流 , 它反映了 tvp 的浪涌抑制能力;
    v c ——最大箝位電壓,在峰值脈沖電流 i pp 下測得的最大電壓值;
    c r ——箝位因子 , 表示為 c r =v c /v b , 一般箝位因子僅為 1.2 ~ 1.4
    圖②反映了 tvp 的浪涌抑制能力,在承受額定的瞬時(shí)峰值脈沖電流 i pp 時(shí),用特殊的取樣方法觀察 tvp 的特性,得以如那樣的曲線。圖中表明,當(dāng)瞬時(shí)峰值脈沖電流出現(xiàn)時(shí), tvp 被擊穿,并由擊穿電壓上升至預(yù)定的箝位電壓值;在規(guī)定的脈沖時(shí)間內(nèi),穩(wěn)定在最大箝位電壓水平以下。隨著脈沖電流指數(shù)下降,箝位電壓亦下降,恢復(fù)原來狀態(tài)。因此, tvp 將抑制可能是經(jīng)常出現(xiàn)的浪涌沖擊,從而有效地保護(hù)電路。
    tvp 最大允許脈沖功率為: p m =v c · i pp 。顯然,最大允許脈沖功率愈大, tvp 所能承受的峰值脈沖電流愈大;反之,額定的 p m 確定以后, tvp 所能承受的峰值脈沖電流,隨著箝位電壓的降低而增加。因此,如果電路的最大電壓較低(即所要求的箝位電壓較低),那么就允許承受更大的峰值脈沖電流。
    tvp 的最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流及箝位電壓有關(guān)外,還和脈沖波形、脈沖持續(xù)時(shí)間及環(huán)境溫度有關(guān)。對于幾種不同的脈沖波形 p m =k · v c · i pp ,式中 k 為功率系數(shù)。
    圖③中給出了幾種典型波形的 k 值 (exp 波: k=1.00 方波: k=1.40 正弦波: k=2.20 三角波: k=2.80 。 )
    圖④所示為最大允許脈沖功率和脈沖持續(xù)時(shí)間的關(guān)系曲線,圖中描繪了 0.5kw 和 1.5kw 系列 tvp 的最大允許脈沖功率隨脈沖持續(xù)時(shí)間增加的降額曲線,典型的脈沖持續(xù)時(shí)間為 1ms 。
    圖⑤所示為最大允許脈沖功率隨環(huán)境溫度增高的降額曲線 , 環(huán)境溫度超過 25 ℃時(shí) , 最大允許脈沖功率呈線性下降 , 在 175 ℃時(shí),脈沖功率為零。
    一般地說, tvp 所能承受的瞬時(shí)脈沖指的是不重復(fù)的脈沖。而實(shí)際應(yīng)用中,電路里可能出現(xiàn)重復(fù)性脈沖。 tvp 器件規(guī)定,脈沖重復(fù)率(脈沖持續(xù)時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為 0.01% 。如不符合這一條件,脈沖功率的“積累”有可能使 tvp “燒毀” , 電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意這一點(diǎn)。
    tvp 的工作是可靠的。即使長期承受不重復(fù)性大脈沖的高能量沖擊,也不會出現(xiàn)“老化”問題。試驗(yàn)證明, tvp 安全工作于 10000 次脈沖后,其最大允許脈沖功率仍為原值的 80% 以上。
    ◆ 選用 tvp 的原則:
    (1) 確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。
    (2) tvp 的最大箝位電壓 (v c ) 不大于被保護(hù)電路的最大允許電壓。
    (3) tvp 的反向變位電壓 (v r ) 不低于被保護(hù)電路的最大工作電壓。
    (4) 確定電路的干擾脈沖情況 , 根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時(shí)間確定能夠有效抑制干擾的 tvp 峰值脈沖功率。
    (5) tvp 分單向和雙向,
    
    
    ◆ tvp 的特性和參數(shù):
    在反向應(yīng)用條件下,當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)大脈沖時(shí),其工作阻抗立即降至很低的導(dǎo)通值,允許大電流通過,同時(shí)把電壓箝制到預(yù)定水平。因此,可有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受損壞。 tvp 所能承受的瞬時(shí)脈沖電流峰值可達(dá)數(shù)百安培,其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為 1 × 10 -12 秒; tvp 所允許的正向浪涌電流,在 25 ℃、 1/120 秒的條件下,也可達(dá) 50-200 安培。另一類是雙向 tvp ,用于交流電路,它正負(fù)兩個(gè)方向均可“吸收”瞬時(shí)大脈沖,把電路電壓箝制到預(yù)定水平。
    圖①為 tvp 的特性曲線。正向特性與一般二極管沒有區(qū)別;反向擊穿拐點(diǎn)近似“直角”,表明器件為典型的 pn 結(jié)雪崩器件。在瞬時(shí)大脈沖條件下,器件的擊穿電壓便升至略高些的箝位電壓值,并保持在這一穩(wěn)定水平上。
    
    
    
    i r ——最大反向漏電流 ( 在工作電壓下測得的流過 tvp 的最大電流 ) ;
    v r ——反向變位電壓, tvp 的最大額定直流工作電壓,這個(gè)電壓約為擊穿電壓 v b 的 85% ;
    i t ——規(guī)定的測試電流 , 一般為 1ma ;
    v b ——擊穿電壓 ,tvp 在此時(shí)阻抗驟然降低 , 處于雪崩擊穿狀態(tài);
    i pp ——最大峰值脈沖電流 , 它反映了 tvp 的浪涌抑制能力;
    v c ——最大箝位電壓,在峰值脈沖電流 i pp 下測得的最大電壓值;
    c r ——箝位因子 , 表示為 c r =v c /v b , 一般箝位因子僅為 1.2 ~ 1.4
    圖②反映了 tvp 的浪涌抑制能力,在承受額定的瞬時(shí)峰值脈沖電流 i pp 時(shí),用特殊的取樣方法觀察 tvp 的特性,得以如那樣的曲線。圖中表明,當(dāng)瞬時(shí)峰值脈沖電流出現(xiàn)時(shí), tvp 被擊穿,并由擊穿電壓上升至預(yù)定的箝位電壓值;在規(guī)定的脈沖時(shí)間內(nèi),穩(wěn)定在最大箝位電壓水平以下。隨著脈沖電流指數(shù)下降,箝位電壓亦下降,恢復(fù)原來狀態(tài)。因此, tvp 將抑制可能是經(jīng)常出現(xiàn)的浪涌沖擊,從而有效地保護(hù)電路。
    tvp 最大允許脈沖功率為: p m =v c · i pp 。顯然,最大允許脈沖功率愈大, tvp 所能承受的峰值脈沖電流愈大;反之,額定的 p m 確定以后, tvp 所能承受的峰值脈沖電流,隨著箝位電壓的降低而增加。因此,如果電路的最大電壓較低(即所要求的箝位電壓較低),那么就允許承受更大的峰值脈沖電流。
    tvp 的最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流及箝位電壓有關(guān)外,還和脈沖波形、脈沖持續(xù)時(shí)間及環(huán)境溫度有關(guān)。對于幾種不同的脈沖波形 p m =k · v c · i pp ,式中 k 為功率系數(shù)。
    圖③中給出了幾種典型波形的 k 值 (exp 波: k=1.00 方波: k=1.40 正弦波: k=2.20 三角波: k=2.80 。 )
    圖④所示為最大允許脈沖功率和脈沖持續(xù)時(shí)間的關(guān)系曲線,圖中描繪了 0.5kw 和 1.5kw 系列 tvp 的最大允許脈沖功率隨脈沖持續(xù)時(shí)間增加的降額曲線,典型的脈沖持續(xù)時(shí)間為 1ms 。
    圖⑤所示為最大允許脈沖功率隨環(huán)境溫度增高的降額曲線 , 環(huán)境溫度超過 25 ℃時(shí) , 最大允許脈沖功率呈線性下降 , 在 175 ℃時(shí),脈沖功率為零。
    一般地說, tvp 所能承受的瞬時(shí)脈沖指的是不重復(fù)的脈沖。而實(shí)際應(yīng)用中,電路里可能出現(xiàn)重復(fù)性脈沖。 tvp 器件規(guī)定,脈沖重復(fù)率(脈沖持續(xù)時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為 0.01% 。如不符合這一條件,脈沖功率的“積累”有可能使 tvp “燒毀” , 電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意這一點(diǎn)。
    tvp 的工作是可靠的。即使長期承受不重復(fù)性大脈沖的高能量沖擊,也不會出現(xiàn)“老化”問題。試驗(yàn)證明, tvp 安全工作于 10000 次脈沖后,其最大允許脈沖功率仍為原值的 80% 以上。
    ◆ 選用 tvp 的原則:
    (1) 確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。
    (2) tvp 的最大箝位電壓 (v c ) 不大于被保護(hù)電路的最大允許電壓。
    (3) tvp 的反向變位電壓 (v r ) 不低于被保護(hù)電路的最大工作電壓。
    (4) 確定電路的干擾脈沖情況 , 根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時(shí)間確定能夠有效抑制干擾的 tvp 峰值脈沖功率。
    (5) tvp 分單向和雙向,
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