随着社会的不断进步,安防行业持续高速增长,安防产品得到了广泛应用。无论是公用事业、商业还是民用,安防产品已经渗透到各个领域,这也导致了安防产品功能的多样化和应用环境的复杂化。 随着产品功能越来越多,其功能接口也越来越丰富,如:网络接口(带POE功能)、模拟视频接口、音频接口、报警接口、RS485接口、RS232接口等。功能在不断增加,但对产品体积的要求越来越小,会增加设计难度的同时也让产品面临更多的威胁,比如雨季雷电增多,产品批量受损;设备在冬季安装调试时,由于静电等原因导致设备功能异常。 本文主要介绍常见保护元件在产品中的基本应用,通过保护电路提高产品的抗静电和抗浪涌能力,从而提高产品的稳定性。 常见的保护元件 常见的过压保护元件有TSS(半导体放电管)、TVS瞬态电压抑制二极管和GDT(陶瓷气体放电管)。 (一)浪涌保护 浪涌保护元件可分为两种基本类型:开关器件,如GDT气体放电管和TSS半导体放电管;箝位器件,如TVS二极管、MOV变阻器等。 1.箝位元件 箝位元件响应速度快,但其电流处理能力有限,因为瞬态能量必须通过箝位元件/耗散。此外,箝位元件两端的压降随着通过它的传导电流的增加而降低。因此,较高的箝位电压阈值元件具有较低的峰值电流能力(对于特定系列中的所有元件,额定功率保持不变,但是由于功率是电压和电流的乘积,所以增加电压需要减少电流)。 2.开关元件 开关元件可以处理更高的浪涌电流,因为元件两端的电压在导通状态下非常低。该开关充当“近短路值”路径,以转移受保护设备的瞬态能量。 (二)保护装置 1.GDT气体放电管
GDT气体放电管的优点包括高浪涌电流额定值,其浪涌电阻峰值电流高达20kA,低电容额定值低至 1.5pF,0 V偏压。它们通常用于初级保护,因为它们的浪涌额定值高,但对高频元件的干扰低,因此可以用于高速数据链路。然而,对于信号端口应用,它们也有一些缺点,包括过高的初始电压阈值(这意味着当出现超过系统正常工作电压的浪涌时,它们可能不会在足够低的阈值下被激活以保护电路)、响应速度慢以及占用空间相对较大。 2.瞬态电压抑制(TVS)二极管
瞬态电压抑制(TVS)二极管是一种箝位元件,可提供低电压阈值。然而,由于它们的箝位特性,它们将消耗更高的功率水平,因此它们的尺寸必须扩大,以实现类似于晶闸管箝位元件的浪涌额定值。这种更大的硅封装可以产生更高的断态电容,可能与高带宽信号不兼容。 3.半导体放电管
半导体放电管是一种PNPN元件当它超过峰值关断状态电压(VDRM)时,它将瞬态电压箝位在器件的开关电压(VS)额定值内。然后,一旦流经它的电流超过它的开关电流,它就会迅速切断并模拟短路情况。当流经它的电流小于其载流(IH)时,它将复位并恢复到其高关断状态阻抗。半导体放电管的优点包括响应时间快、电特性稳定、长期可靠性和低电容。而且因为是开关型保护器,不会被电压损坏。 (三)浪涌保护电路
一个完整的电子设备浪涌保护系统一般由二级或三级保护电路组成,利用各种浪涌抑制装置的特性可以实现可靠的保护。常用的浪涌保护系统采用气体放电管、变阻器和瞬态抑制二极管,以及一些电阻和电感,实现对设备的可靠保护。
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矿山电子设备中这类电子元器件属于标配呀!