概述
近三十年來,隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,信息化設(shè)備得以廣泛地應(yīng)用。然而,隨著技術(shù)的進(jìn)步,信息設(shè)備集成度不斷提高,其耐沖擊能力卻顯著降低。導(dǎo)致因雷電產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖對(duì)電子設(shè)備的損害成逐年上升趨勢(shì)。同時(shí)電氣系統(tǒng)的開關(guān)操作和靜電放電所產(chǎn)生的瞬態(tài)電涌也對(duì)電子設(shè)備造成了極大的危害。
電氣設(shè)備的開關(guān)操作或者由于雷擊放電而產(chǎn)生的過電壓會(huì)對(duì)電子裝置造成損壞。電氣保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,近3到4年之內(nèi),此類設(shè)備由于過電壓而造成的故障總數(shù)已經(jīng)翻了一番。雖然在大多數(shù)情況下,電子設(shè)備使用者在硬件方面的損失,可以從其保險(xiǎn)公司處得到補(bǔ)償,然而軟件方面的損失,以及設(shè)備停機(jī)所造成的巨大損失常常沒有任何賠償。
瞬態(tài)過電壓的產(chǎn)生及作用
瞬態(tài)過電壓分別產(chǎn)生于開關(guān)過程、靜電放電和雷電放電。可以通過電流、電感或電容等耦合途徑由電源、測(cè)量設(shè)備或數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)入電氣設(shè)備或電子設(shè)備內(nèi)部。
房屋內(nèi)部的導(dǎo)線回路由電源線路和數(shù)據(jù)線路共同構(gòu)成,如圖1所示。同樣,也可以僅由數(shù)據(jù)傳輸線路的兩根導(dǎo)線,或者一個(gè)電源線路的兩根導(dǎo)線構(gòu)成導(dǎo)線回路。
(圖1 )
感應(yīng)電壓隨著感應(yīng)回路邊長(zhǎng)的增大而升高。
當(dāng)最初的大型計(jì)算機(jī)計(jì)算中心投入使用的時(shí)候,人們還很少,甚至根本沒有考慮到計(jì)算機(jī)與環(huán)境的電磁兼容性問題,而且也沒有必要。因?yàn)榈谝淮?jì)算機(jī)建造得十分堅(jiān)固(對(duì)可能的干擾作用而言)。以今天的眼光來看,功率相當(dāng)?shù)偷挠?jì)算機(jī)占用了非常大的體積。
由于體積大,計(jì)算機(jī)內(nèi)部可以為兩條導(dǎo)電線路或?qū)к壘€路留出足夠的絕緣或足夠的間距,因而不會(huì)出現(xiàn)不同電位的兩點(diǎn)之間的“火花放電”。
由于電位差大而造成的火花放電在設(shè)備正常工作的情況下不會(huì)出現(xiàn),而是當(dāng)過電壓是由外來干擾源產(chǎn)生才會(huì)出現(xiàn)。
而如今,計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。同樣的存儲(chǔ)容量和計(jì)算速度,幾年前還需要一臺(tái)整個(gè)房間那么大的計(jì)算機(jī)才能達(dá)到,如今只需要一臺(tái)個(gè)人電腦以及同樣微型化的外圍設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)。所以不難理解,在這種個(gè)人電腦中一塊印刷電路板上的兩個(gè)導(dǎo)線軌道之間再也沒有那么大的間距存在了。而可能由外來干擾源引入的過電壓卻仍然具有同樣高的電壓值。
由于不同電位的兩個(gè)點(diǎn)之間的耐壓強(qiáng)度隨著間距的縮小而變得越來越低,新型計(jì)算機(jī)不再能夠在不采取適當(dāng)保護(hù)措施,如防干擾和過電壓保護(hù)措施的情況下,繼續(xù)無故障和無損失地持續(xù)工作。
目前,計(jì)算機(jī)中心或其他高靈敏度電子設(shè)備的使用者中,相信依靠一個(gè)“外部防雷設(shè)備”就可以提供足夠保護(hù)的人已經(jīng)寥寥無幾了。
防雷設(shè)備必須與DIN VDE 0185第100部分或IEC 61024規(guī)定的內(nèi)部防雷設(shè)備配套才能有效地工作。除此以外,外部防雷設(shè)備會(huì)給房屋內(nèi)部的電氣設(shè)備帶有EMC問題。在通過防雷設(shè)備接收和泄放雷電沖擊電流的情況下,會(huì)出現(xiàn)電磁影響,從而導(dǎo)致過電壓進(jìn)入電氣設(shè)備印刷電路板上的導(dǎo)線回路和數(shù)據(jù)導(dǎo)線。如果雷電在電子設(shè)備的附件或通過自然雷電電流通道擊中地下(圖2),也會(huì)以同樣的方式進(jìn)入導(dǎo)線回路。
(圖2)
所有與雷擊通路并行和斜向的導(dǎo)線均會(huì)以此種方式受到影響。高達(dá)幾千伏的干擾電壓進(jìn)入計(jì)算機(jī)電源線路或數(shù)據(jù)線路的情況并不罕見。然后,過電壓并非僅僅產(chǎn)生于雷電放電。每當(dāng)電流變化過快的時(shí)候,根據(jù)感應(yīng)定律所連接的線路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生過電壓。比如在強(qiáng)電設(shè)備短路和開關(guān)操作時(shí),或者在靜電放電過程中,就會(huì)發(fā)生這種情況。在這種情況,產(chǎn)生的過電壓往往很高,可毀壞電子設(shè)備。
在放電過程中,可能出現(xiàn)高達(dá)好幾千安培的放電電流。同時(shí),在多數(shù)情況下,均要求保護(hù)組件即便在放電電流很高的情況下,仍然將輸出電壓限制在盡可能低的值上。為了防止瞬態(tài)浪涌摧毀電氣系統(tǒng),所有處于危險(xiǎn)的接口,如信號(hào)輸入和電源,必須安裝防雷及電涌保護(hù)器。
菲尼克斯電氣瞬態(tài)電涌保護(hù)器產(chǎn)品可以用一個(gè)理念加以概括,即TRABTECH(瞬態(tài)吸收技術(shù))。用戶可以聯(lián)系各自的實(shí)際應(yīng)用情況,以及對(duì)瞬態(tài)過電壓保護(hù)效果的要求,從豐富的TRABTECH保護(hù)器產(chǎn)品中選出適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)元件。
瞬態(tài)過電壓保護(hù)裝置是整個(gè)電磁兼容(EMC)技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)部分。