《防雷電路設(shè)計(jì)規(guī)范》PPT課件

1、 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防護(hù)電路設(shè)計(jì)規(guī)范Made by TitanAccess/Compliance;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved. 內(nèi)容概要（第一部分）術(shù)語(yǔ)和定義雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理設(shè)備端口抗浪涌過電壓能力防雷電路中的保護(hù)元器件2;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.術(shù)語(yǔ)和定義（1）1 防雷器：可安裝在設(shè)備端口的保護(hù)器，防止由外部線纜引入設(shè)備的過電壓/過電流損壞設(shè)備。2 防雷器的殘壓：進(jìn)入防雷器的過電

2、壓被限壓保護(hù)元件鉗位后防雷器輸出的剩余過電壓值。被保護(hù)端口自身的抗過電壓水平必須高于防雷器的輸出殘壓并有一定的裕量，防雷器才能真正起到保護(hù)設(shè)備的作用。 3 1.2/50us沖擊電壓：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓的模擬波形，用于設(shè)備端口過電壓耐受水平測(cè)試，主要測(cè)試范圍：通信設(shè)備的電源端口和建筑物內(nèi)走線的信號(hào)線測(cè)試。3;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.術(shù)語(yǔ)和定義（2）4 1.2/50us(8/20us)混合波：是浪涌發(fā)生器輸出的一種具有特定開路/短路特性的波形。發(fā)生器輸出開路時(shí)，輸出波形是1.2/50us的開路電壓波；發(fā)生器輸出短路時(shí)

3、，輸出波形是8/20us的短路電流波。 具有這種特性的浪涌發(fā)生器主要用于設(shè)備端口過電壓耐受水平測(cè)試，主要測(cè)試范圍：通信設(shè)備的電源端口和建筑物內(nèi)走線的信號(hào)線測(cè)試。5 10/700us沖擊電壓：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓的模擬波形。用于設(shè)備端口過電壓耐受水平測(cè)試時(shí)用的波形，主要測(cè)試范圍：建筑物外走線的信號(hào)線（如用戶線類電纜）的測(cè)試。4;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.術(shù)語(yǔ)和定義（3）6 8/20us沖擊電流：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)過電流模擬波形，設(shè)備的雷擊過電流耐受水平測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)波形，主要用于通信設(shè)備的電源口、信號(hào)口、天饋口。 7

4、 10/350us沖擊電流：直流雷電流模擬波形。目前通信設(shè)備端口的防雷測(cè)試較少使用。5;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.模擬雷電過電壓波形1.2/501.2/50s電氣電子設(shè)備絕緣耐受性電氣電子設(shè)備絕緣耐受性能試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)雷電過電壓能試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)雷電過電壓波形波形50s0.1Um0.5Um0.9UmUmt1.2s6;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.模擬感應(yīng)雷電流波形20s0.1Im0.5Im0.9ImImt8s8/20s電流脈沖波形電流脈沖波形8/20s8/20s防雷設(shè)計(jì)

5、和保護(hù)裝置試驗(yàn)防雷設(shè)計(jì)和保護(hù)裝置試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖波形用標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖波形7;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理雷電過電壓雷電過電壓- -直擊雷（地電位升高，反擊）直擊雷（地電位升高，反擊）Uab=L（di/dt）取h=10m，I=100KA（10/350s）假設(shè)有4根引下線分流，即I=25KA則：L=16.7H，di/dt=2.5KA/s Uab 42KVabRiih8;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理雷電過電壓雷電過電壓- -感應(yīng)雷

6、感應(yīng)雷9;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理雷電侵入波10;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理A DeviceB Device5kA通流情況下，1m平行線纜上耦合950V電壓；2m線平行線上耦合1.54kV電壓。11;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.雷電過電壓產(chǎn)生機(jī)理之地電位反擊12;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserv

7、ed.設(shè)備端口抗浪涌過電壓能力 設(shè)備上連接各種線纜（電源線、信號(hào)線）的外端口，需要具備一定的抗雷擊過電壓設(shè)備上連接各種線纜（電源線、信號(hào)線）的外端口，需要具備一定的抗雷擊過電壓的能力。主要有兩方面的含義：的能力。主要有兩方面的含義：1、由線纜引入到設(shè)備端口的雷擊過電壓較小時(shí)，設(shè)、由線纜引入到設(shè)備端口的雷擊過電壓較小時(shí)，設(shè)備自身的雷擊過電壓耐受能力應(yīng)可抵抗得住而不發(fā)生損壞。備自身的雷擊過電壓耐受能力應(yīng)可抵抗得住而不發(fā)生損壞。2、由線纜引入到設(shè)備端、由線纜引入到設(shè)備端口的雷擊過電壓較大時(shí)，設(shè)備的端口需要外加防雷器，這時(shí)設(shè)備自身的雷擊過電壓口的雷擊過電壓較大時(shí)，設(shè)備的端口需要外加防雷器，這時(shí)設(shè)備自身

8、的雷擊過電壓耐受能力應(yīng)高于防雷器的輸出殘壓值，防雷器才能有效的保護(hù)設(shè)備。國(guó)際電工委員耐受能力應(yīng)高于防雷器的輸出殘壓值，防雷器才能有效的保護(hù)設(shè)備。國(guó)際電工委員會(huì)，國(guó)際電信聯(lián)盟等在設(shè)備端口抗雷擊過電壓測(cè)試方面的主要標(biāo)準(zhǔn)是會(huì)，國(guó)際電信聯(lián)盟等在設(shè)備端口抗雷擊過電壓測(cè)試方面的主要標(biāo)準(zhǔn)是IEC 1000-4-5，ITU-T K系列等等，這些標(biāo)準(zhǔn)是抗浪涌方面的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，另外，系列等等，這些標(biāo)準(zhǔn)是抗浪涌方面的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，另外，ETS 300 386是一個(gè)是一個(gè)歐洲的通信設(shè)備歐洲的通信設(shè)備EMC測(cè)試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。13;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Rese

9、rved.設(shè)備端口抗浪涌過電壓能力1 交流電源口過電壓耐受水平 等級(jí)I：差模施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模4kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。 測(cè)試波形： 1.2/50ms8/20ms混合波。 測(cè)試方法：按照IEC 1000-4-5的要求進(jìn)行。交流供電的通信設(shè)備，除滿足以上電源口過電壓耐受水平外，還應(yīng)配有交流防雷裝置。 2 直流電源口過電壓耐受水平 等級(jí)I：差模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。 等級(jí)II：差模：施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。 測(cè)試波形： 1.2/50ms8/20ms混合波， 測(cè)試方法：按照IEC

10、1000-4-5的要求進(jìn)行。 等級(jí)II是通信設(shè)備的直流電源口過電壓耐受水平的基本要求，所有通信設(shè)備的直流電源口都應(yīng)該達(dá)到這一水平。 終端類通信設(shè)備，不一定在各種情況下都要求配直流電源防雷器。若終端設(shè)備不配直流電源防雷器，其直流電源口過電壓耐受水平的要求應(yīng)達(dá)到等級(jí)I。14;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.設(shè)備端口抗浪涌過電壓能力3 信號(hào)口過電壓耐受水平 建筑物內(nèi)信號(hào)互連線：等級(jí)I：差模：施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加4kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。等級(jí)II： 差模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加2kV電壓正負(fù)各5

11、次無(wú)損壞。等級(jí)III：差模：施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。測(cè)試波形： 1.2/50ms8/20ms混合波，測(cè)試方法：按照IEC 1000-4-5的要求進(jìn)行。非平衡線，要進(jìn)行差模及共模的測(cè)試。平衡線，在接口部分沒有保護(hù)電路的情況下，可以只進(jìn)行共模的測(cè)試。等級(jí)III是通信設(shè)備信號(hào)口過電壓耐受水平的基本要求，室內(nèi)走線的通信設(shè)備信號(hào)口（指設(shè)備對(duì)外的信號(hào)口，不包括并柜機(jī)架間的互連線，以及板間、框間互連線）都應(yīng)該達(dá)到這一水平。走線距離可以超過10m，一般不超過的30m的信號(hào)線，在沒有外加防雷器保護(hù)的情況下，信號(hào)端口的過電壓耐受水平建議達(dá)到等級(jí)I的要求。15;.

12、2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.設(shè)備端口抗浪涌過電壓能力3 信號(hào)口過電壓耐受水平 在建筑物外走線的信號(hào)電纜：等級(jí)I：差模：施加沖擊電壓4kV設(shè)備無(wú)損壞；共模： 施加沖擊電壓4kV設(shè)備無(wú)損壞。等級(jí)II： 差模：施加沖擊電壓1kV設(shè)備無(wú)損壞；共模： 施加沖擊電壓1kV設(shè)備無(wú)損壞。測(cè)試波形：10/700ms沖擊電壓試驗(yàn)方法：按照ITU-T K.20。在建筑物外走線的信號(hào)電纜，進(jìn)入機(jī)房后首先應(yīng)經(jīng)過配線架上保安單元的一次保護(hù)。測(cè)試信號(hào)口過電壓耐受水平的要求是：對(duì)設(shè)備的信號(hào)端口自身做測(cè)試，需要滿足等級(jí)II的要求；在信號(hào)端口前連接配線架（帶保護(hù)單元

13、），在配線架前做測(cè)試，需要滿足等級(jí)I的要求。16;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件氣體放電管工作原理：氣體間隙放電主要指標(biāo)有：響應(yīng)時(shí)間 （數(shù)百ns以至數(shù)ms ）、直流擊穿電壓（2050V） 、沖擊擊穿電壓（一般大于600V）、通流容量、絕緣電阻（千M歐以上）、極間電容（小于5pF）、續(xù)流遮斷時(shí)間。17;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.什么是氣體放電管的續(xù)流和遮斷防雷電路中的元器件氣體放電管18;. 2006 Lucent Technologies.

14、All Rights Reserved.使用氣體放電管的注意事項(xiàng)：1 在交流電源電路的相線對(duì)保護(hù)地線、中線對(duì)保護(hù)地線單獨(dú)使用氣體放電管是不合適的 2 在直流電源電路中應(yīng)用時(shí)，如果兩線間電壓超過15V，不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管。 3設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運(yùn)行電壓及其允許的波動(dòng)范圍內(nèi)不能動(dòng)作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足：min(ufdc)大于1.8UP。式中ufdc直流擊穿電壓，min(ufdc)表示直流擊穿電壓的最小值。UP為線路正常運(yùn)行電壓的峰值。 4 氣體放電管構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問題。防雷電路中的元器件氣體放電管19;. 2006 Lucent

15、 Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件壓敏電阻壓敏電阻簡(jiǎn)介 壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。 壓敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量(較大，但小于氣體放電管)、結(jié)電容（幾百幾千nF ）、響應(yīng)時(shí)間（nS級(jí)，快于氣體放電管）等。20;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件壓敏電阻壓敏電阻設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1 壓敏電阻的壓敏電壓（min(U1mA）、通流

16、容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.82)Udc，式中Udc為回路中的直流工作電壓。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(2.22.5)Uac，式中Uac為回路中的交流工作電壓。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。在信?hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.21.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)定。一般而言，壓敏電阻能夠承受兩次電流沖擊而不損壞的通流值應(yīng)大于防雷電路的設(shè)計(jì)通流量。 2 壓敏電阻的失效模式主要是短路，當(dāng)通過的過電流太大時(shí)，也可

17、能造成閥片被炸裂而開路。壓敏電阻使用壽命較短，多次沖擊后性能會(huì)下降。因此由壓敏電阻構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問題。21;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件電壓鉗位型瞬態(tài)抑制二極管（TVS） TVS是一種限壓保護(hù)器件，作用與壓敏電阻很類似。也是利用器件的非線性特性將過電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。TVS管的主要參數(shù)有：反向擊穿電壓、最大鉗位電壓、瞬間功率、結(jié)電容(高幾百幾千nF，低幾pF到幾十pF)、響應(yīng)時(shí)間（pS）等。22;. 2006 Lucent Technologies. Al

18、l Rights Reserved.防雷電路中的元器件電壓鉗位型瞬態(tài)抑制二極管（TVS）TVS管設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1 TVS管的非線性特性比壓敏電阻好，當(dāng)通過TVS管的過電流增大時(shí)，TVS管的鉗位電壓上升速度比壓敏電阻慢，因此可以獲得比壓敏電阻更理想的殘壓輸出。在很多需要精細(xì)保護(hù)的電子電路中，應(yīng)用TVS管是比較好的選擇。TVS管的通流容量在限壓型浪涌保護(hù)器中是最小的，一般用于最末級(jí)的精細(xì)保護(hù)，因其通流量小，一般不用于交流電源線路的保護(hù)，直流電源的防雷電路使用TVS管時(shí)，一般還需要與壓敏電阻等通流容量大的器件配合使用。 TVS管便于集成，很適合在單板上使用。 2 TVS具有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可靈活選用單向

19、或雙向保護(hù)器件，在單極性的信號(hào)電路和直流電源電路中，選用單向TVS管，可以獲得比壓敏電阻低50以上的殘壓。 3 TVS的反向擊穿電壓、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.82)Udc，式中Udc為回路中的直流工作電壓。在信號(hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.21.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。 4 TVS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過的過電流太大時(shí)，也可能造成TVS管被炸裂而開路。TVS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。23;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電

20、路中的元器件TSPD與PPTCTSPD (Thyristor Surge Protector Devices) : 過電壓電路保護(hù)器件有兩種類別，箝制和“轉(zhuǎn)折”，或“急劇短路”器件。如金屬氧化物變阻器（MOV）和二極管的箝制型器件在運(yùn)行中能夠讓電壓上升到設(shè)計(jì)好的箝制水平以流過至負(fù)載。如TSPD和氣體放電管之類的“轉(zhuǎn)折”器件對(duì)應(yīng)于超過擊穿電壓的浪涌電壓情況作為一個(gè)分流器器件來(lái)工作。“轉(zhuǎn)折”型器件提供了優(yōu)于箝制器件的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于某個(gè)給定的故障電流，在TSPD內(nèi)耗散的功率遠(yuǎn)小于如MOV或雪崩二極管的箝制器件內(nèi)所耗散的功率，這是由于“轉(zhuǎn)折”器件兩端的電壓更小。這樣就可使用小尺寸的過電壓器件，并使電容

21、值降低，而這正是高速通訊設(shè)備極為需要的特性之一。 這種基于芯片的器件能夠?qū)舸╇妷哼M(jìn)行精確的設(shè)置，并且不會(huì)在多次故障事件后降低等級(jí)。TSPD還可以按照SMB的表面安裝封裝進(jìn)行供貨，有助于節(jié)約部件密集的印刷電路板上的空間。在電壓超過器件“轉(zhuǎn)折”所需的擊穿電壓時(shí)，將導(dǎo)致一個(gè)低阻抗路徑的形成，從而有效地對(duì)過電壓狀況進(jìn)行短路。器件將在流經(jīng)它的電流降低到其保持額定值以下前保持在這種低阻抗?fàn)顟B(tài)下。在過電壓事件發(fā)生后，器件將恢復(fù)成高阻值狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)正常的系統(tǒng)運(yùn)行。 24;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件TSPD與PPTCTSPD

22、 應(yīng)用注意事項(xiàng)：1. 擊穿電壓：決定器件在哪一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)從高阻抗轉(zhuǎn)入到低阻抗，以保護(hù)負(fù)載。需要進(jìn)行保護(hù)的最低電壓是多少，最大擊穿電壓必須小于此值。2. 關(guān)斷狀態(tài)電壓：器件的最大額定運(yùn)行電壓必須大于系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行電壓，這個(gè)值定義為峰值振鈴（交流）電壓加上直流電壓的總和。3. 峰值脈沖電流：器件的峰值脈沖電流必須大于針對(duì)系統(tǒng)規(guī)定的最大浪涌電流。如果不是這樣，就有可能需要增加額外的電阻值來(lái)減少脈沖電流，讓其處于器件的脈沖額定值范圍以內(nèi)。典型峰值脈沖電壓值在相關(guān)電信標(biāo)準(zhǔn)的雷擊浪涌部分規(guī)定，例如Telcordia GR-1089 和FCC Part 68.4. 保持電流：保持電流決定了過電壓保護(hù)器件將在保時(shí)

23、“復(fù)位”或從低阻抗切換至高阻抗，從而讓系統(tǒng)恢復(fù)正常。該器件的保持電流必須大于系統(tǒng)的電源電流，否則它將保持在低狀態(tài)下。 25;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件TSPD與PPTCPPTC電路保護(hù)器件采用半晶體狀聚合物與導(dǎo)電性顆粒復(fù)合制造。在正常溫度下，這些導(dǎo)電性顆粒在聚合物內(nèi)構(gòu)成了低電阻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)但是，如果溫度上升到器件的切換溫度（TSw）時(shí)，無(wú)論這種狀況是由于部件流過很大的電流造成的，還是由于環(huán)境溫度的上升造成的，聚合物內(nèi)的晶體物質(zhì)將會(huì)融化并成為無(wú)定形物質(zhì)。在晶體相融化階段所出現(xiàn)的體積增長(zhǎng)導(dǎo)致導(dǎo)電性顆粒在液力作用下

24、分隔，并導(dǎo)致器件的電阻值出現(xiàn)巨大的非線性增長(zhǎng)。典型情況下，電阻值將增加3到4個(gè)數(shù)量級(jí)。此電阻值在增加后能夠?qū)⒐收蠗l件下流經(jīng)的電流數(shù)量降低到一個(gè)較低的穩(wěn)態(tài)水平，從而保護(hù)電路內(nèi)的設(shè)備。在故障排除以前以及電路電源斷開以前，PPTC器件將保護(hù)在其閂鎖（高阻值）狀態(tài)下，而故障排除以及電路電源斷開時(shí)，導(dǎo)電性復(fù)合材料冷卻下來(lái)并重新結(jié)晶，將PPTC恢復(fù)成電路內(nèi)的低阻值狀態(tài)，受影響的設(shè)備也恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀況。 PPTC器件在電路中作為串聯(lián)部件使用。此器件所具有的較小外形有助于節(jié)省寶貴的板卡空間。而且與傳統(tǒng)上要求用戶能夠接觸到的熔斷器相反，PPTC器件的可復(fù)位功能允許其布置在無(wú)法接觸到的位置。由于PPTC器件屬

25、于固態(tài)器件，所以也能耐受機(jī)械沖擊和振動(dòng)，從而有助于在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)提供可靠的保護(hù)能力。一旦PPTC器件動(dòng)作，由于它需要有一個(gè)很低的焦耳加熱泄漏電流或外部熱源來(lái)保護(hù)其已動(dòng)作狀況，所以有一個(gè)很小數(shù)值的電流通過。一旦故障狀況被排除，這個(gè)熱源即被消除。這時(shí)器件就可以恢復(fù)到低阻值狀態(tài)，而電路也就恢復(fù)正常。26;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件TSPD與PPTC實(shí)際應(yīng)用電路舉例Ports27;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件TSPD與PPTC

26、實(shí)際應(yīng)用電路舉例Ports（北美）28;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件電壓開關(guān)型瞬態(tài)抑制二極管（TSS） TSS管簡(jiǎn)介： 電壓開關(guān)型瞬態(tài)抑制二級(jí)管與TVS管相同，也是利用半導(dǎo)體工藝制成的限壓保護(hù)器件，但其工作原理與氣體放電管類似，而與壓敏電阻和TVS管不同。當(dāng)TSS管兩端的過電壓超過TSS管的擊穿電壓時(shí)，TSS管將把過電壓鉗位到比擊穿電壓更低的接近0V的水平上，之后TSS管持續(xù)這種短路狀態(tài)，直到流過TSS管的過電流降到臨界值以下后，TSS恢復(fù)開路狀態(tài)。29;. 2006 Lucent Technologies.

27、 All Rights Reserved.防雷電路中的元器件電壓開關(guān)型瞬態(tài)抑制二極管（TSS） TSS管設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1 TSS管在響應(yīng)時(shí)間、結(jié)電容方面具有與TVS管相同的特點(diǎn)。易于制成表貼器件，很適合在單板上使用，TSS管動(dòng)作后，將過電壓從擊穿電壓值附近下拉到接近0V的水平，這時(shí)二極管的結(jié)壓降小，所以用于信號(hào)電平較高的線路（例如：模擬用戶線、ADSL等）保護(hù)時(shí)通流量比TVS管大，保護(hù)效果也比TVS管好。TSS適合于信號(hào)電平較高的信號(hào)線路的保護(hù)。2 在使用TSS管時(shí)需要注意的一個(gè)問題是：TSS管在過電壓作用下?lián)舸┖螅?dāng)流過TSS管的電流值下降到臨界值以下后，TSS管才恢復(fù)開路狀態(tài)，因此TSS管在信

28、號(hào)線路中使用時(shí)，信號(hào)線路的常態(tài)電流應(yīng)小于TSS管的臨界恢復(fù)電流。3 TSS管的擊穿電壓（min(U1mA）、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在信號(hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.21.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。4 TSS管較多應(yīng)用于信號(hào)線路的防雷保護(hù)。5 TSS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過的過電流太大時(shí)，也可能造成TSS管被炸裂而開路。TSS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。30;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.四種常用電路保護(hù)器件特性一覽表氣體放電管壓敏電阻TVSTSS漏電流極小(pA級(jí))小(A級(jí))

29、小(A級(jí))較小(A級(jí))限制電壓點(diǎn)火電壓高， 限制電壓低低中低低通流容量大(10kA級(jí))大(1kA10kA以上)中(100A級(jí))低(10A級(jí))響應(yīng)時(shí)間中慢(0.11us) 較快(25ns)快(1ns)快(1ns)續(xù)流問題有無(wú)無(wú)有電容量低(1pF)中高(500pF)高(1000pF)較低(50pF)正常使用壽命較短 (使用性能降低)較短 (使用性能降低)長(zhǎng)長(zhǎng)成本低高低高高失效模式開路短路短路短路主要應(yīng)用AC/通信系統(tǒng)初級(jí)保護(hù)AC/低壓控制系統(tǒng)低壓控制/通信系統(tǒng)通信/數(shù)據(jù)/信號(hào)系統(tǒng)31;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件

30、熱敏電阻（PTC）簡(jiǎn)介：PTC是一種限流保護(hù)器件，其電阻值可以隨通過PTC電流的增大而發(fā)生急劇的變化。一般串聯(lián)于線上用作過流保護(hù)。當(dāng)外部線纜引入過電流時(shí)，PTC自身阻抗迅速增大起到限流保護(hù)的作用。PTC在信號(hào)線及電源線路上都有應(yīng)用。PTC反應(yīng)速度較慢，一般在毫秒級(jí)以上，因此它的非線性電阻特性在雷擊過電流通過時(shí)基本發(fā)輝不了作用，只能按它的常態(tài)電阻來(lái)估算它的限流作用。熱敏電阻的作用更多的體現(xiàn)在諸如電力線碰觸等出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過流保護(hù)的場(chǎng)合，常用于用戶線路的保護(hù)中。PTC失效時(shí)為開路。目前PTC主要有高分子材料PTC和陶瓷PTC兩種，其中陶瓷PTC的過電壓耐受能力比高分子材料的PTC好，PTC用于單板上防

31、護(hù)電路的最前級(jí)時(shí)，采用陶瓷PTC較好。32;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷電路中的元器件保險(xiǎn)管 熔斷器 空氣開關(guān)保險(xiǎn)管、熔斷器、空氣開關(guān)都屬于保護(hù)器件，用于設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)短路、過流等故障情況 下，能夠斷開線路上的短路負(fù)載或過流負(fù)載，防止電氣火災(zāi)及保證設(shè)備的安全特性。 保險(xiǎn)管一般用于單板上的保護(hù)，熔斷器、空氣開關(guān)一般可用于整機(jī)的保護(hù)。下面簡(jiǎn)單介紹保險(xiǎn)管的使用：對(duì)于電源電路上由空氣放電管、壓敏電阻、TVS管組成的保護(hù)電路，必須配有保險(xiǎn)管進(jìn)行 保護(hù)，以避免設(shè)備內(nèi)的防護(hù)電路損壞后設(shè)備發(fā)生安全問題。用于電源防護(hù)電路的保險(xiǎn)管宜 設(shè)計(jì)在與防

32、護(hù)器件串聯(lián)的支路上，這樣防護(hù)器件發(fā)生損壞，保護(hù)管熔斷后不會(huì)影響主路的 供電。無(wú)饋電的信號(hào)線路、天饋線路的保護(hù)采用保險(xiǎn)管的必要性不大。保險(xiǎn)管的特性主要有：額定電流、額定電壓等。 概括而言，熔絲可以在小于其額定電壓的任何電壓下使用而不損害其熔斷特性。額定電流可以根據(jù)防護(hù)電路的通流量確定。防護(hù)電路中的保險(xiǎn)管，宜選用防爆型慢熔斷保 險(xiǎn)管。33;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.常規(guī)電子器件（電阻 電容 電感 導(dǎo)線）在防雷電路中的使用我們?yōu)槭裁匆诜览妆Ｗo(hù)電路中使用這些常規(guī)器件？ 電感、電阻、電容、導(dǎo)線本身并不是保護(hù)器件，但在多個(gè)不同保護(hù)器件

33、組合構(gòu)成的防護(hù)電路中，可以起到配合的作用。防護(hù)器件中，氣體放電管的特點(diǎn)是通流量大、但響應(yīng)時(shí)間慢、沖擊擊穿電壓高；TVS管的通流量小，響應(yīng)時(shí)間最快，電壓鉗位特性最好；壓敏電阻的特性介于這兩者之間，當(dāng)一個(gè)防護(hù)電路要求整體通流量大，能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)保護(hù)的時(shí)候，防護(hù)電路往往需要這幾種防護(hù)器件配合起來(lái)實(shí)現(xiàn)比較理想的保護(hù)特性。但是這些防護(hù)器件不能簡(jiǎn)單的并聯(lián)起來(lái)使用。 34;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.電阻、電感、電纜防雷應(yīng)用混合型浪涌保護(hù)電路中用于前后級(jí)保護(hù)器件配合的電阻、電感等：L,R一般用于去耦： 為RV的起動(dòng)電壓為鉗位電壓RVUTVSU

34、 TVSRVUdtdiRLU35;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved. 變壓器、光耦、Y電容在防雷電路中的應(yīng)用變壓器、光耦、Y電容本身并不屬于保護(hù)器件，但端口電路的設(shè)計(jì)中可以利用這些器件具有的隔離特性來(lái)提高端口電路抗過電壓的能力。端口雷擊共模保護(hù)設(shè)計(jì)有兩種方法：1、線路對(duì)地安裝限壓保護(hù)器。2、線路上設(shè)計(jì)隔離元件，能夠?qū)崿F(xiàn)這種隔離作用的元件主要有：變壓器、光耦、Y電容等。例如：36;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.印制走線 防護(hù)電路的設(shè)計(jì)常犯的一個(gè)錯(cuò)誤是：防護(hù)電路中的保護(hù)器

35、件達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，但在印制板上的印制走線過細(xì)，降低了防護(hù)電路整體的通流能力。例如：在一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)為5kA的防護(hù)電路中，采用的防護(hù)器件的通流量達(dá)到了8kA，而連接保護(hù)器件的印制走線上的通流量卻只能達(dá)到1kA，則印制走線的寬度成了限制防護(hù)電路通流量的瓶頸。因此在進(jìn)行接口部分電路的布線時(shí)，應(yīng)注意印制走線不要太細(xì)。一般在印制板表層的走線，15mil線寬可以承受的8/20us沖擊電流約1kA。37;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved. 端口防護(hù)概述（第二部分） 電源防雷電路安裝 電源防雷電路的設(shè)計(jì) 信號(hào)防雷電路的設(shè)計(jì)38;. 2006 L

36、ucent Technologies. All Rights Reserved.端口防護(hù)基本原則端口防護(hù)的目的就是要將各種外部線纜引入設(shè)備的過電壓/過電流阻擋在端口之外， 主要是以下兩方面：1、外部線纜引入設(shè)備的過電壓，經(jīng)過防護(hù)電路后電壓值被限制 到后級(jí)電路能夠承受的范圍之內(nèi)；2、外部線纜引入設(shè)備的過電流，絕大部分被防護(hù) 電路短路到大地，僅有極少部分的電流流入后級(jí)電路之中，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。防雷器對(duì)端口的保護(hù)，分為共模保護(hù)和差模保護(hù)兩個(gè)方面。對(duì)一種線纜而言，引入 設(shè)備的過電壓/過電流以線纜對(duì)地的共模為主，線纜間的差模過電壓/過電流相對(duì)小一 些。但在有防護(hù)電路及設(shè)備上廣泛采用等電位連接的情

37、況下，共模的過電壓/過電流 也可以轉(zhuǎn)化成差模。通信設(shè)備防護(hù)能力的強(qiáng)弱，與系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)的關(guān)系也非常密切。防雷設(shè)計(jì)對(duì)接地的 要求中，最根本的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備上電源地、工作地、保護(hù)地的等電位連接。通信 設(shè)備不僅需要良好的端口防護(hù)電路，同時(shí)也需要有合理的系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)，才能達(dá)到 良好防雷效果。防雷器主要分為電源防雷器、信號(hào)防雷器、天饋防雷器。各種防雷 器的保護(hù)效果，與防雷器的安裝方式有很大的關(guān)系。 39;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.電源防雷器的安裝1 串連防雷器2 并聯(lián)防雷器-48V BGND PGND通 信 設(shè) 備去 電 源電 源 避

38、雷 器-48VBGND差 模 過 電 流abcd40;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.電源防雷器的安裝5kA(左)、3kA(右)的8/20us沖擊電流下1米長(zhǎng)導(dǎo)線兩端壓降(試驗(yàn)實(shí)測(cè)值，探頭衰減500倍)41;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.信號(hào)防雷器的接地不正確的信號(hào)防雷器接地方法42;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.防雷器的一般安裝圖示43;. 2006 Lucent Technologies. All Rights Reserved.電源端口的保護(hù)設(shè)計(jì)概述 電源口防雷電路的設(shè)計(jì)需要注意的因素較多，有如下幾方面：1、防雷電路的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)定的防護(hù)等級(jí)要求，且防雷電路的殘壓水平應(yīng)能夠保護(hù)后級(jí)電路免受損壞。2、防雷電路加在饋電線路上，不應(yīng)影響設(shè)備的正常饋電。例如，采用串聯(lián)式電源防雷電路時(shí)，防雷電路應(yīng)可通過設(shè)備滿負(fù)荷工作時(shí)的電流并有一定的裕量。3、防雷電路加在饋電線路上，不應(yīng)給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。例如，應(yīng)避免由于電路設(shè)計(jì)不當(dāng)而使防雷電路存在著火等安全隱患。4、在整個(gè)饋電通路上存在多級(jí)防雷電路時(shí)，應(yīng)注意各級(jí)防雷電路間有良好的配合關(guān)系，不應(yīng)出現(xiàn)后級(jí)防雷電路