电感:在串联式直流电源防护电路中,馈电线上不能有较大的压降,因此极间电路的配合可以采用空心电感,如下图:
图1 用电感实现两级防护器件的配合
电感应起到的作用:防护电路达到设计通流量时,TVS上的过电流不应达到TVS管的最大通流量,因此电感需要提供足够的对雷击过电流的限流能力。
在电源电路中,电感的设计应注意的几个问题:
1、电感线圈应在流过设备的满配工作电流时能够正常工作而不会过热;
2、尽量使用空心电感,带磁芯的电感在过电流作用下会发生磁饱和,电路中的电感量只能以无磁芯时的电感量来计算;
3、线圈应尽可能绕制单层,这样做可以减小线圈的寄生电容,同时可以增强线圈对暂态过电压的耐受能力;
4、绕制电感线圈导线上的绝缘层应具有足够的厚度,以保证在暂态过电压作用下线圈的匝间不致发生击穿短路。
在电源口的防护电路设计中,电感通常取值为7~15uH。
电阻:在信号线路中,线路上串接的元件对高频信号的抑制要尽量少,因此极间配合可以采用电阻,如下图:
图2 用电阻实现两级防护器件的配合
电阻应起到的作用与前述电感的作用基本相同。以上图为例,电阻的取值计算方法为:测得空气放电管的冲击击穿电压值U1,查TVS器件手册得到TVS管8/20us冲击电流下的最大通流量I1、以及TVS管最高钳位电压U2,则电阻的最小取值为:R≥(U1-U2)/I1。
在信号线路中,电阻的使用应注意的几个问题:
1、电阻的功率应足够大,避免过电流作用下电阻发生损坏;
2、尽量使用线性电阻,使电阻对正常信号传输的影响尽量小。
导线:某些交/直流设备的满配工作电流很大,超过30A,这种情况下防护电路的极间配合采用电感会出现体积过大的问题,为解决这个问题,可以将防护电路分为两个部分,前级防护和后级防护不设计在同一块电路板上,同时两级电路之间可以利用规定长度的馈电线来做配合。
图3 用导线实现两级防器件的配合
这种组合形成的防护电路中,规定长度馈电线所起的作用,与电感的作用是相同的,因为1米长导线的电感量在1~1.6uH之间,馈电线达到一定长度,就可以起到良好的配合作用,馈电线的线径可以根据满配工作电流的大小灵活选取,克服了采用电感做极间配合时电感上不能流过很大工作电流的缺点。