該設(shè)備總電源入口的浪涌保護電路原理圖如下圖所示：

如圖中所示，采用兩個壓敏電阻并聯(lián)的差模保護, 共模保護采用兩個氣體放電管并聯(lián)構(gòu)成的保護電路?

在設(shè)計風扇工作電路時, 為了進一步進行浪涌保護, 在直流24V電源輸入端口還并聯(lián)了一個TVS進行差模保護。

風扇工作電路電源入口的原理圖如下圖所示：

第一幕：器件的“三國演義”

[死亡電流路徑]   

浪涌來襲 → TVS率先響應(yīng)(皮秒級) → 獨吞90%能量 → 過載燒毀 → 風扇慘遭殘壓蹂躪

關(guān)鍵證據(jù)：

TVS：響應(yīng)快(皮秒級)但弱小(通流僅幾百安)

壓敏電阻：反應(yīng)慢(納秒級)但彪悍(通流可達數(shù)千安)

氣體放電管：動作最慢(微秒級)卻是雷神(通流可達數(shù)萬安)

下圖給出了三種保護器件的特性比較

第二幕：并聯(lián)的“職場陷阱”

設(shè)備總電源輸入電路板的輸出與風扇工作電路電路板的電源輸入之間直接用電纜連接, 兩者之間沒有任何器件, 而且互連電纜的長度小于 0.4m? 

這樣, 在原理上, 相當于壓敏電阻 RV5 ? RV6 與 TVS VD 直接并聯(lián)?

壓敏電阻與TVS直接并聯(lián) = 菜鳥替大佬擋槍

0.4m短線寄生電感≈0.6μH，完全不足以延遲TVS導(dǎo)通

TVS：我反應(yīng)快也有錯？

由于TVS這種見義勇為的特性，其率先過流損壞? 損壞后, 后一級電路也無法得到保護, 出現(xiàn)風扇損壞的現(xiàn)象 (轉(zhuǎn)速變慢)? 

在此狀態(tài)下, 浪涌測試時, 設(shè)備總電源輸入端口防雷電路輸出后的殘壓在150V 以上? 

當一個設(shè)備要求保護電路具有整體通流量大, 又能夠?qū)崿F(xiàn)精確保護時, 保護電路往往需要這幾種保護器件之間能夠很好地配合使用來實現(xiàn)較理想的保護效果? 

但是這些保護器件之間不能用簡單的并聯(lián)來達到分級保護的目的? 

若將通流量等級相差較大的#壓敏電阻和 #TVS 直接并聯(lián), 即使壓敏電阻通流量的選擇可以滿足設(shè)備總浪涌保護的要求, 在浪涌過電流的作用下, TVS 也會先發(fā)生損壞, 無法發(fā)揮壓敏電阻通流量較大的優(yōu)勢?

其原因是 TVS 的導(dǎo)通較快, 而且在 TVS 導(dǎo)通以后, 在壓敏電阻導(dǎo)通之前, 又沒有阻擋大電流的 “侵襲” 的措施, 導(dǎo)致 TVS 因不能承受過大的浪涌電流而損壞?

因此在直流電源的浪涌保護電路設(shè)計中, 在幾種保護器件配合使用的場合, 經(jīng)常需要電感? 導(dǎo)線等在兩種元器件之間進行配合? 

電感? 導(dǎo)線本身不是浪涌保護器件, 但是在兩個保護器件組合構(gòu)成的保護電路中可以起配合的作用? 其原理圖如下圖所示：

 經(jīng)驗值, 1m 導(dǎo)線長的寄生電感為 1~1.6 μH?

3.處理措施：給浪涌設(shè)計“站位兵法”

防浪涌布局三板斧

1. 串聯(lián)7uH電感：

在TVS前端筑起“電磁減速帶”，強迫電流先走壓敏電阻主路

效果類比：從直搗黃龍變排隊過安檢

2. 改造電流路徑：

[求生電流路徑]   

浪涌 → 壓敏電阻泄放80% → 電感阻擋殘壓 → TVS精細鉗位(僅處理漏網(wǎng)之魚)

3. 風扇滿血復(fù)活：

試驗結(jié)果（見下表）證實了串聯(lián)電感的正確性：

血淚經(jīng)驗包

1. 并聯(lián)是禁忌：

不同響應(yīng)速度器件直接并聯(lián)=死亡競速賽

黃金法則：TVS永遠站在防護鏈最末端

2. 電感是救星：

7μH電感成本＜1元，卻能讓TVS壽命延長10倍

1m導(dǎo)線≈1.6μH寄生電感，短線布局可替代電感

3. 三級防護哲學(xué)：

第一級：氣體放電管(抗雷神)

第二級：壓敏電阻(打怪獸)  

第三級：TVS(清小兵)

舉一反三技巧

氣體放電管? 壓敏電阻? TVS 各有其優(yōu)缺點, 在設(shè)計保護電路時應(yīng)各司其職

遇到多級防護，必查 “響應(yīng)時間差”

重要接口采用三級防護：電阻+TVS+GDT組合拳

直流電路優(yōu)選 “壓敏電阻+電感+TVS” 組合拳