电源之浪涌保护和相关电路案例分析

科技创新给我们的生活带来了很大的变革，智能家居的理念以及市场中现有的智能家居产品，都提倡的在提高生活水平的同时，解放双手。市场中各类家用电器设备的增加，也增加了电源设备的工作负荷，对电源设备的电路保护提出了更高的要求。

浪涌保护主要是保护电子设备免受雷电电涌的危害，也兼而使电子设备免受大部分操作电涌的危害。

电涌是指瞬态电冲击，包括电涌冲击、电流冲击和功率冲击。此处所谓瞬态是指持续时间大大低于工频周期的瞬变过程。对地闪击的雷电流波形的特点是上升时间极短的单极性波。典型操作电涌波形是叠加在工频波形上的几百Hz到上百kHz的振荡波，整个持续时间不过几个工频周期。雷电和操作电涌的峰值与很多因素有关，出现在建筑物内的电涌从近kV到几十kV ，如不加以限制会损坏电子设备。

电子设备遭受雷害会引起电子设备的误动;电源设备和贵重的计算机及各种硬件设备的损坏，造成直接经济损失还可能在微电子芯片中留下潜伏性的隐患，使电子设备运行不稳定和加速老化给有关系统的工作造成无穷的麻烦。

浪涌保护器SurgeProtec2tion Device ，SPD 通过泄放浪涌电流、限制浪涌电压来保护电子设备。泄放雷电流、限制浪涌电压这两个作用都是由其非线性元件（一个非线性电阻或是一个开关元件）完成的。在被保护电路正常工作，瞬态电涌未到来以前，此元件呈现极高的电阻，将浪涌电流旁路，并将被保护设备两端的电压限制在较低的水平。到电涌结束该非线性元件又迅速、自动地恢复为极高电阻。如果这个动作与恢复的过程能迅速而顺利地完成被保护设备和电路就不会遭受雷电或操作电涌的危害其工作也不会被中断。

一般在设备的电源入口处都会设计由浪涌抑制器件（SPD）组成的保护电路，抑制由电源端口侵入的浪涌电压（电流），其基本的思想是在线路上设置一级（或多级）电压限幅环节，泄放浪涌电流，从而达到防护的目的。气体放电管（GDT ）、金属氧化物压敏电阻 （MOV） 和电压瞬变抑制二极管（TVS ）是在电源浪涌保护电路中经常采用的几种电子器件。

选择适当参数的 SPD 器件是设计浪涌防护电路的第一个步骤。需要考虑的参数主要包括：击穿电压（保护电平）、通流能力、连续工作电压、响应时间等。电子保护器件选型的时候，一定要遵循其选型的原则，将参考值控制在允许的范围内。并不是高出参考值，电路防护等级就会高，适合的参数值才是最佳的电路防护方案。同时参数值并不是选型的唯一标准，还要根据产品所适用的产品封装选择贴片或者直插式的电子保护器件。

AC220V电源防护方案

1、此电源方案满足IEC61000-4-5、GBT17626.5 等浪涌测试标准

2、在差模中，采用钳位性器件MOV，响应时间快，降低L和N线之间的浪涌电压

3、在共模防护中，采用MOV 和GDT 串联到PCB 地或者设备外壳，阻止MOV 的漏电流满足安规要求

4、此电源方案可通过1.2/50-8/20μS 组合波差模、共模6.0KV 浪涌测试

注：在有结缘等级耐压测试AC1500V 要求时，GDT 建议换成DC3500V电压

-DC48V基站电源防护方案

1．此方案后级采用反应时间很快，残压较低的MOV

2．前级采用通流量大，断续流能力强，残压低的贴片GDT1

3．中间用6μH~10μH电感L1，L2做退耦，驱动GDT1泄放大电流

4．此电源方案满足I EC61000-4-5、GBT17626. 5等浪涌测试标准

DC12V电源防护方案

1．此方案后级采用反应时间很快，残压较低的TVS

2．前级采用通流量大，体积小，无续流能力的贴片GDT

3．中间用电感L1，L2做退耦，驱动GDT泄放大电流

4．此电源方案满足I EC61000-4-5、GBT17626.5等浪涌测试标准

5．此电源方案可通过1.2/50-8/20μS组合波浪涌测试

AC24V电源防护方案

1．此方案后级采用反应时间很快，残压较低的TVS

2．前级采用通流量大，体积小，无续流能力的贴片GDT

3．中间用电感L1，L2做退耦，驱动GDT泄放大电流

4．此电源方案满足I EC61000-4-5、GBT17626.5等浪涌测试标准

5．此电源方案可通过1.2/50-8/20μS组合波浪涌测试
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