摘要：

由于設備的浪涌防護電路既需要通流大的粗防護，又需要精確防護，因此提出了兩種基于壓敏電阻和 TVS 浪涌防護電路的設計方案。對這兩種方案進行測試、分析和實驗驗證，說明了防護器件之間的連接不能僅采用簡單的并聯方式，需要在其中增加退耦器件，以實現浪涌防護器件組合防護。太原防雷檢測

在產品防浪涌設計中，針對應用中可能出現的浪涌應力和測試應力，都進行了相應的器件選型和配合設計。但時常會發生測試不通過，或者應用中防護器件和后端被保護電路被浪涌打壞的現象。本文就此現象，結合了兩種設計方案進行了實際測試、對比分析，并對浪涌防護器件組合防護方式進行了實驗驗證。說明了壓敏電阻和 TVS 之間增加電感的電路設計方案有利于承受較大浪涌，保護電路的有效性。運城防雷檢測

1.1?方案 I 和方案 II 的設計

-48V 供電電路要求浪涌防護能力 ±4kV（組合波1.2/50?μs，8/20μs 波形），因此設計了兩種浪涌防護電路方案進行對比測試和驗證，其原理都是壓敏電阻進行通流大的粗防護，TVS 實現精確防護。方案 I 如圖 1所示，為了保護好后級電路，-48?V（負極）線路上串聯保險絲（A3），48RTN( 正極 ) 線路在入口處接保護地 P，經過壓敏電阻（A2）和 TVS（A1）進行浪涌防護。如圖 2 所示，方案 II 是在方案 I上進行了改進，在壓敏電阻和 TVS之間的 -48V 線纜上增加電感（A4）。兩種方案壓敏電阻和 TVS 同規格型號，不同點就是方案 II多一個電感。忻州防雷檢測

1.2?設計方案的測試方法

針對兩種方案進行浪涌測試，在 -48V 和 48RTN之間施加測試應力，正負極性各施加至少 5 次浪涌沖擊，每次間隔 1分鐘，驗證設計方案的正確性。各參數的測試設置要求如下 ：

2.1?測試結果

對所有樣品的電源口進行浪涌測試，兩種設計方案的測試結果如表 2 所示 ：

（1）測試應力（即浪涌）為 ±1kV，結果方案Ⅰ和方案Ⅱ的 6 個樣品都正常。  呂梁避雷檢測

（2）測試應力（即浪涌）為 ±2kV，方案Ⅰ出現一個樣品突然掉電現象，另外兩個樣品正常。方案Ⅱ所有樣品都正常。朔州防雷檢測

（3）測試應力為 ±4?kV的浪涌，方案Ⅰ另外兩個樣品出現突然掉電現象，方案Ⅱ所有樣品都正常。

2.2?結果分析

對測試結果（2）進行檢查發現，掉電的測試樣品在 -48V 電源區域出現 -48V 和 48RTN 之間 TVS（A1）短路，保險絲（A3）熔斷，從而導致主電路斷路（即掉電）。樣品壓敏電阻（A2）經測試為正常情況，其他器件經過檢查同樣沒有任何損傷現象。更換失效的 TVS和保險絲，樣品重新工作正常。據此推斷，應該是 TVS首先短路，造成 -48V 和保護地（P）之間產生大電流，大電流造成保險絲熔斷，從而造成樣品掉電。測試結果（3）的原因與測試結果（2）相同。  大同避雷檢測

當 TVS 承受的浪涌瞬間能量沖擊超過本身脈沖峰值功率時，確實能造成 TVS 短路失效。但按照本設計方案的原則和初衷，樣品前級有壓敏電阻實現大能量沖擊的粗防護，后級 TVS 實現精確細防護。壓敏電阻應首先動作，保護后面的器件和電路。即使浪涌瞬間沖擊能量大，動作后的壓敏電阻也能將大能量在此環節泄放到大地，到 TVS 的瞬間沖擊能量應該很小了，不足以讓 TVS 損壞。若有器件損壞，首先損壞的應是壓敏電阻。臨汾防雷檢測

可是，目前實際測試情況和設計之初設想的不一樣，壓敏電阻正常，后級細防護的 TVS 卻被打壞了。TVS響應時間比壓敏電阻相應時間快，TVS 可以達到 ps 級，而壓敏響應時間只有 ns 級別。是否存在以下情況 ：在浪涌瞬間能量沖擊時，樣品中的 TVS 先動作，或者和壓敏同時動作，造成 TVS 承受超過本身脈沖峰值功率的能量而損壞？而方案 II 所有樣品表現正常，是否因為多一個電感的作用？  山西避雷驗收

為了驗證上述推測的正確性，決定重新進行浪涌測試，捕捉防護器件動作波形，觀察防護器件的動作和防護情況。取正常的方案 I 樣品和方案 II 樣品各一塊，進行 ±2kV 浪涌測試。分別在壓敏電阻兩端和 TVS 兩端采集浪涌波形。測試波形如圖 3 和圖 4 所示?？梢钥闯?，方案 I 上的壓敏電阻和 TVS 幾乎同時動作，一起分擔浪涌的能量。而方案 II 壓敏電阻動作后，TVS 才開始動作，時間相差 2μs 多，這個時間差讓壓敏電阻承擔了沖擊能量的大部分。驗證了推測的正確性。山西避雷塔

通過對浪涌防護電路設計方案的測試，分析及實驗驗證，可知 ：

（1）由于兩個方案中選用的是最大可單獨承受±1.5kV 浪涌的 TVS，因此當外界沖擊能量較小時，即使 TVS 承受主要的沖擊，也不會被擊穿短路。 山西避雷器

（2）方案 I 防護設計不合理，沒有實現設計初衷。由于TVS 比壓敏電阻的反應快，且在 TVS 與壓敏電阻之間，無器件來阻擋大電流，當受到能量大的浪涌沖擊時，會導致 TVS 被損壞。方案 II 在壓敏電阻和 TVS 之間加電感，起到了延時和對浪涌電流限流的作用，保證了壓敏電阻比 TVS 先動作，滿足了設計要求。晉中防雷檢測

（3）測試過程中方案 I 出現過一個樣品在 ±2kV 浪涌時，TVS 擊穿短路，另外兩個樣品正常的現象。原因是 TVS 性能的個體差異引起的不同現象。后面兩個樣品TVS 在 ±4kV 浪涌時全部損壞是必然，壓敏電阻和 TVS同時承受了能量沖擊，TVS 遠遠超過自身承受能力。  長治避雷檢測