Skip to main content

白皮书

回归基础:处理高输入瞬态问题

对系统的瞬变保护是开发的一个基本环节,但也可能成为整个设计过程的主要挑战。

差模

这些供电线路间的瞬态电压,可能由各种负载突变产生,如开启/关闭负载的开关、继电器跳动、电机、短路或电源本身的不稳定等。想象一款功率较大的电机,与您的系统连接在同一个供电电源上。在满负载下,这款电机从供电电源获得大量的能源。当负载消失或者电机必须进入立即停机模式这种更恶劣的情况时,该能量会反馈到电源中,而且会产生带有大量能量的很高过电压。

关闭感应负载时,也会出现这种情况。根据物理定律,由于电感器存储了能量,流经电感的电流不能突变。但如果突然断开所有连接,电压会极速上升。系统中的阻抗越高,电压尖峰就越高。有人可能会认为这种情况只会出现在重工业环境或铁路应用中,在这些应用中,连接短暂中断时,甚至可能会在受电弓和接触网之间出现电弧。但即使在家庭应用中,  保险丝可能也会因过载或短路而烧断。可能由于供电线缆本身或者供电线上其他的感性设备安装时,会突然在您的电视机的输入电压上产生一个较高的瞬态电压。

共模

这些瞬态出现在系统输入线路与大地或者系统机壳之间。典型的来源是静电放电,有人触摸系统金属机壳时,就会发生静电放电。这通常不会对系统造成任何损害, 但是在设计不合理的系统中,可能会导致短暂中断。但还有其它来源,比如极强的电磁场,最坏的情况通常是由设备附近的雷击造成的。

这就引出了另一个需要考虑的问题,即能量含量、瞬态电源阻抗以及瞬态电压本身的持续时间。虽然在大多数情况下,即使是高的源阻抗,静电放电也只有较少能量,但可以想象,当闪电击中系统或供电线路时,即使较低的源阻抗仍会产生极其大的能量。 就像在差模瞬态情况下,10W 电机产生的瞬态脉冲所带的能量肯定比 100kW 电机的低。

因此,必须在适用的标准中查找针对这些瞬态定义的值。它们基于长期的经验以及在各种应用和不同工作条件下的实际测量。在这些标准中,它不仅包含最大电压,也 包含持续时间及能量含量或电源阻抗。Vicor 应用工程师经验丰富,能帮助您找到正确的标准。下一步是为系统保护选择正确的策略。首先,转换器本身必须在额定标称输入电压下工作,因为每个瞬态抑制电路只能在有限的时间内保护系统。持续时间只有几纳秒或几微秒而且能量含量较低的瞬态,可能会被无源滤波器或简单的有源保护器件(如压敏电阻或瞬态电压抑制二极管等)阻止。

对于电压比最大标称电源电压高出2-3倍,有时持续时间长达几毫秒的较大能量脉冲而言,这种简单的方法不再可行,需要更复杂的有源箝位电路。在瞬态脉冲期间,系统或者是和输入源直接断开连接,或者是使用线性稳压器限制输入源的电压和电流。使用诸如铁路应用的 FIAM110 等适当的完整滤波器解决方案,系统就将得到保护。

相关内容

产品概要:FIAM110 滤波器输入衰减器模块

应用笔记:MIL EMI 和瞬态解决方案

资源

Contact Form

联系Vicor

感谢您与我们联系。

您将在一个工作日内收到答复。