典型DC24V接口防护电路分析

2019-04-13 14:07发布

典型DC24V接口防护电路分析            1X 2Y R1+R2+VD2为浪涌共模防护 R1+VD1为浪涌差模防护。 其中R1  MOV 为压敏电阻      其中VD为气体放电管    1、为何既使用Y电容又使用共模电感?  两个都是滤共模干扰。 α:使用Y电容的时候要有机壳地。  Y电容是为高频信号提供最快捷的回路通道, β:共模电感用来阻隔共模电流,减小共模电流的传导干扰。   Y电容和共模电感配合使用提高滤共模干扰能力。   X电容  C3对高频干扰容抗小,滤高频干扰。   2、压敏电阻和气体放电管配合使用的原因? 压敏电阻是半导体非线性电阻,没有过电压时呈高阻抗状态,一旦过电压,其阻抗突变为低值,将电压限制在一定范围。 气体放电管是间隙型浪涌保护元件。 当加载在其两端的电压超过一定值时,管子两极开始放电,两极电压迅速下降。 气体放电管具有很强浪涌电压吸收能力,有很高的绝缘阻抗及很小的寄生电容。较多的用在设备的防雷保护中。   配合使用原因:压敏电阻有较大的寄生电容,会产生一定的泄露电流,尤其是在交流电源系统中。 性能较差的压敏电阻在使用一段时间后,由于泄露电流变大的问题,可能会发热自爆。   因此在压敏电阻之间串入气体放电管。      使压敏电阻几乎无泄露电流。 两个串联会带来系统反应时间变长:串联的反应时间是两个之和。   两个共模电感串联使用,提升其滤共模干扰的能力。最好使用一大一小,以滤除不同频段的共模干扰。     为什么使用双向TVS的ESD? 在系统不上电的时候,静电干扰可能从任一方向影响系统,因此需使用双向TVS的ESD。   TVS和ESD的区别?           静电来源途径:人体静电 和  器件静电 TVS一般用于主级和次级的防护。抗冲击能量更高  抗压稍低 响应时间稍慢与ESD     选TVS一般看  封装和功率 ESD一般用于板级保护。  抗冲击能量低些   响应极快   对高速通信的影响极低           ESD看  ESD rating ESD用于放静电,容值通常很低。  TVS的容值相对较高。 ESD选型要考虑被保护信号的速度,当速度越高时,要选择电容C小的器件,再根据信号电压选择合适反向关断电压等。   静电放电的特点:   速率快、放电时的电阻很小,形成瞬时的大电流。 两种破坏机制:大电流下的热失效   高电压下的静电击穿。      普通二极管只能起到钳制电压的作用,不能对高达几百兆频率的ESD脉冲做出响应。 压敏电阻   抗一次ESD脉冲后特性就会改变,而ESD保护器件抗几万次也不会改变特性。   共模电流会产生很强的辐射干扰,为辐射干扰。 共模电流产生的原因有以下三点: 1、外界电磁场在导线中感应出的电压; 2、导线两端的地电位不同; 3、导线中的地和大地的电位差。 4、来自外界电源或信号的串入。   消除共模干扰的方法: 1、采用屏蔽双绞线并有效接地; 2、强电场的地方有必要还需考虑采用镀锌管屏蔽。 3、采用线性稳压电源或高品质开关电源供电。 4、确保接地良好。   消除差模干扰: 1、并联电容。 2、串入差模扼流圈。     相当于串入一个差模电流产生的电感,此电感相当于一个低通滤波元件,从而起到差模抑制作用   差模干扰和共模干扰的对比:         比如LN之间差模干扰 一般情况下 ,差模干扰幅度小,频率低,所造成的的干扰小。                      差模干扰属于对称性干扰。 共模干扰的幅度大,频率高,还可通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。        共模干扰属于非对称干扰。