迴歸基礎：處理高輸入瞬態問題

對系統的瞬變保護是開發的一個基本環節，但也可能成爲整個設計過程的主要挑戰。

差模

這些供電線路間的瞬態電壓，可能由各種負載突變產生，如開啓/關閉負載的開關、繼電器跳動、電機、短路或電源本身的不穩定等。想象一款功率較大的電機，與您的系統連接在同一個供電電源上。在滿負載下，這款電機從供電電源獲得大量的能源。當負載消失或者電機必須進入立即停機模式這種更惡劣的情況時，該能量會反饋到電源中，而且會產生帶有大量能量的很高過電壓。

關閉感應負載時，也會出現這種情況。根據物理定律，由於電感器存儲了能量，流經電感的電流不能突變。但如果突然斷開所有連接，電壓會極速上升。系統中的阻抗越高，電壓尖峯就越高。有人可能會認爲這種情況只會出現在重工業環境或鐵路應用中，在這些應用中，連接短暫中斷時，甚至可能會在受電弓和接觸網之間出現電弧。但即使在家庭應用中，  保險絲可能也會因過載或短路而燒斷。可能由於供電線纜本身或者供電線上其他的感性設備安裝時，會突然在您的電視機的輸入電壓上產生一個較高的瞬態電壓。

共模

這些瞬態出現在系統輸入線路與大地或者系統機殼之間。典型的來源是靜電放電，有人觸摸系統金屬機殼時，就會發生靜電放電。這通常不會對系統造成任何損害， 但是在設計不合理的系統中，可能會導致短暫中斷。但還有其它來源，比如極強的電磁場，最壞的情況通常是由設備附近的雷擊造成的。

這就引出了另一個需要考慮的問題，即能量含量、瞬態電源阻抗以及瞬態電壓本身的持續時間。雖然在大多數情況下，即使是高的源阻抗，靜電放電也只有較少能量，但可以想象，當閃電擊中系統或供電線路時，即使較低的源阻抗仍會產生極其大的能量。 就像在差模瞬態情況下，10W 電機產生的瞬態脈衝所帶的能量肯定比 100kW 電機的低。

因此，必須在適用的標準中查找針對這些瞬態定義的值。它們基於長期的經驗以及在各種應用和不同工作條件下的實際測量。在這些標準中，它不僅包含最大電壓，也 包含持續時間及能量含量或電源阻抗。Vicor 應用工程師經驗豐富，能幫助您找到正確的標準。下一步是爲系統保護選擇正確的策略。首先，轉換器本身必須在額定標稱輸入電壓下工作，因爲每個瞬態抑制電路只能在有限的時間內保護系統。持續時間只有幾納秒或幾微秒而且能量含量較低的瞬態，可能會被無源濾波器或簡單的有源保護器件（如壓敏電阻或瞬態電壓抑制二極管等）阻止。

對於電壓比最大標稱電源電壓高出2-3倍，有時持續時間長達幾毫秒的較大能量脈衝而言，這種簡單的方法不再可行，需要更復雜的有源箝位電路。在瞬態脈衝期間，系統或者是和輸入源直接斷開連接，或者是使用線性穩壓器限制輸入源的電壓和電流。使用諸如鐵路應用的 FIAM110 等適當的完整濾波器解決方案，系統就將得到保護。