【導讀】對于許多電子應用來(lái)說(shuō)，通常被稱(chēng)為功率浪涌、電壓浪涌或電流尖峰的瞬態(tài)電壓和瞬態(tài)電流，是相對頻繁發(fā)生的。這種瞬態(tài)浪涌可能由各種人為或自然因素而引起。
對于許多電子應用來(lái)說(shuō)，通常被稱(chēng)為功率浪涌、電壓浪涌或電流尖峰的瞬態(tài)電壓和瞬態(tài)電流，是相對頻繁發(fā)生的。這種瞬態(tài)浪涌可能由各種人為或自然因素而引起。
其中的人為因素包括電磁脈沖、高功率發(fā)射機、雷達、雷達干擾機、電子對抗(ECM)、出現破壞性故障的變壓器、開(kāi)關(guān)切換、電弧電子設備(電焊機)、工業(yè)電感負載和設計不當的電子設備所引起。而可能導致瞬態(tài)浪涌的自然電磁干擾(EMI)因素則包括照明、太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射(極光)以及其他太陽(yáng)/宇宙天氣條件。
無(wú)論是人為還是自然引起，瞬態(tài)浪涌都可能導致保護不充分的電子設備的電壓和電流條件遭到徹底破壞、損壞或降低。過(guò)壓和過(guò)流是可能導致電子設備故障的一種機制，但如果有足夠持續的高瞬態(tài)電壓/電流，也可能導致設備過(guò)熱和降額。通常對位于國防/航空航天、工業(yè)、汽車(chē)和屋頂/高塔頂部等環(huán)境中的敏感射頻電子設備尤其如此，而在這些環(huán)境中，電子系統可能更容易受到危險的EMI輻射。
通信、雷達和其他傳感設備中，由于在靠近天線(xiàn)附近的射頻電路的下游或射頻前端(FE)中，通常都有敏感的模擬和數字電路，因此，至關(guān)重要的是，如何保護射頻電子設備、并防止瞬態(tài)浪涌級聯(lián)到電子設備/電氣系統中而損壞其他敏感設備。
射頻浪涌保護
有多種方法和技術(shù)用來(lái)保護射頻電路。這些方法可能與用于保護直流或交流電子設備的方法有所不同，因為任何射頻電子浪涌保護技術(shù)，都需要同時(shí)允許高頻信號通過(guò)。常見(jiàn)的射頻電子浪涌防護技術(shù)包括：采用金屬氧化物變阻器(MOV)、硅雪崩抑制二極管(SASD)、濾波器解決方案以及各種氣體放電管。
金屬氧化物壓敏電阻(MOV)
MOV是一種基于半導體的、與電壓相關(guān)的可變電阻器，通常與負載或需要保護的部件相并聯(lián)或旁路。電壓比較低時(shí)，MOV表現出高電阻。而在高電壓時(shí)，MOV呈現出非線(xiàn)性電壓/電流特性，導致其表面電阻要低得多。
圖1：上圖所示為MOV的內部結構。資料來(lái)源：JAK Electronics
將MOV與負載并聯(lián)的結果是，出現峰值高電壓時(shí)，在數微秒時(shí)間內，MOV將躍遷到負載周?chē)牡妥杩孤窂?，甚至可能是直接接地。MOV是雙向的，可以感知到高能量。MOV是有用的保護電路，盡管其動(dòng)作可能比其他解決方案慢一些，但由于在兩個(gè)方向上都可以箝位，故這在各種EMI或瞬態(tài)浪涌出現時(shí)，將是非常有用的。
硅雪崩抑制二極管(SASD)
SASD是真正的固態(tài)半導體浪涌抑制器件。這些器件旨在利用雪崩擊穿現象。該雪崩擊穿現象會(huì )導致導通電流的突然或快速增加。如果SASD被旁路放置在待保護負載或設備/部件的一旁時(shí)，瞬態(tài)過(guò)壓將觸發(fā)雪崩擊穿，并導致旁路接地。與MOV相比，SASD具有極快的響應時(shí)間，這使得它們在網(wǎng)絡(luò )設備中的高速數字、射頻和DC電路中的應用都非常普遍。
與MOV器件一樣，SASD通常不易受到熱失控的影響；并且通?？梢杂谰霉ぷ?，除非超過(guò)其臨界電壓/電流閾值(該閾值通常比同類(lèi)的MOV器件要低一些)。因此，為了實(shí)現兩種器件類(lèi)型各自的優(yōu)點(diǎn)，通?？梢詫⑦@兩種器件一起混用，即將MOV和SASD器件串聯(lián)起來(lái)使用。MOV和SASD器件可用的射頻頻率高達數千兆赫，通常
氣體放電管保護器/避雷器
氣體放電管通常由腔室中的惰性氣體構成。捕獲到浪涌時(shí)，該氣體腔在侵入的瞬態(tài)浪涌和接地線(xiàn)之間實(shí)現電連接。當氣體放電管的兩端明顯存在足夠高的電壓時(shí)，其中的惰性氣體會(huì )發(fā)生電離，并構成一個(gè)與下游電路旁路的高導電通道，而非接地。
圖2：氣體放電管是一種動(dòng)作非?？斓拈_(kāi)關(guān)，其導電特性變化非?？?，因此當發(fā)生擊穿時(shí)，會(huì )從開(kāi)路狀態(tài)迅速轉變?yōu)闇识搪?。資料來(lái)源：Citel
浪涌過(guò)后，分散在氣體放電管中的正負離子重新結合，再次變得不導電。因此，氣體放電管是一種多用途、有效的瞬態(tài)浪涌抑制技術(shù)，尤其適用于雷擊事件。氣體放電管通常也與MOV和SASD裝置一起，被用于混合瞬態(tài)浪涌保護/抑制。氣體放電管可以工作的射頻頻率也能高達幾千兆赫。
濾波器型保護器
與本文前面討論的其他瞬態(tài)浪涌保護/抑制技術(shù)不同，濾波器型瞬態(tài)浪涌抑制器，不是將多余的瞬態(tài)能量分流到地，而是吸收阻性濾波器元件內的能量、或者是從濾波器輸入端口反射過(guò)來(lái)的能量。這樣，這些浪涌抑制器與射頻信號路徑共線(xiàn)，而不是旁路倒地。
實(shí)際上，基于濾波器的瞬態(tài)浪涌抑制器其本質(zhì)就是帶通濾波器，該濾波器只允許特定頻率范圍的信號以極低的插入損耗通過(guò)，但卻對限定頻率范圍之外的信號呈現非常高的衰減。
(參考原文：Four key surge protection methods for RF designs）
本文轉載自：電子工程專(zhuān)輯
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
使用TMT4 PCIe性能綜合測試儀創(chuàng )建PCIe參考模板
第十七屆中國（華南）電池供應鏈及儲能技術(shù)博覽會(huì )邀請函
低功耗藍牙和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)可穿戴設備幫助照看寵物
