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嘉峪检测网 2021-04-24 16:49
一、引言
在汽车类电子的传导抗扰测试中,有一个测试项目是P5脉冲抗扰度测试,这个测试项目的测试目的是衡量汽车电子、电气设备在抛负载的情况下的使用性能正常性。具体的P5脉冲发生在正在放电的电池被松开的瞬间,而这时交流发电机正在对蓄电池进行充电,与此同时,其他的负载仍然接在交流发电机上。
而应对P5的脉冲干扰,一般是解决方案是用大功率的TVS管,如下图所示:
TVS管对设备的保护原理就不多说了,虽然我们有各种不同功率的TVS管来应对不同的脉冲干扰等级,但是实际情况中可能遇到的情况很复杂,整改的时候不一定能够及时的找到相对应型号的器件(手中的器件防护标准等级达不到机器的需要),这个时候可以用其他的组合方式来替代方案。
二、非常规手段替代方案
方案1:把两个参数相同的TVS同方向并联起来使用:
这种方法很好理解,多加上一个TVS,相当于多给了瞬时大电流一个流走的通道,让电流可以从两个通道流走。本质上对后端电路造成伤害的就是瞬时大电流,如果一个TVS管不能及时的把这些大电流导走,那么就多增加一个。在测试时,瞬时电流就是由测试电压除以输出电阻产生的。那么并联两个TVS后就可以把瞬时大电流加快导走,在一定的程度上通过的7637测试等级就会更高一些。
但是这种方案有一定的局限性,首先需要两个TVS的型号规格等参数是相同的,来保证在瞬时电流到来的时能够同时动作。如果动作时间不相同,那么可能会造成其中一颗TVS管率先被打坏,而另一颗还没有开始动作(先动作的那一颗TVS承受不住瞬时大电流)。
注意两个TVS并联的时候是同方向的。接反的话会直接造成短路。
方案2:把两个TVS串联起来接在电路中间:
根据 Ipp=P/Vc 可以知道,在器件功率不变的情况下,减小其钳位电压,则其通过的最大峰值电流就会增大。而把两颗TVS串联,在保证总的钳位电压不变的前提下,其总的通流能力更大。
如果我们把两个TVS串联起来,举个例子,假设原本一颗6.8KP22A(通流能力为191A左右)的TVS能通过的7637测试等级为87V、4Ω、350ms。现在把两颗一样的TVS(6.8KP12A)同方向串联在一起,在保证组合之后的钳位电压还是35.5V的情况下,单颗TVS的钳位电压已经降低(18V左右),那么单颗的通流能力也就增大了(377A的通流),通流能力的增大就意味着通过的测试等级可以增高(实际测试可以通过的等级为87V、0.5Ω、350ms)。
PS:注意两个单向TVS的串联方向,是同方向串联,方向弄反的话则会使这两个单向的TVS组成一个双向的TVS。这跟只接一个单向的TVS没什么区别了。
方案三:TVS前端加电感:
电感对于电路来说有着抑制电流变化的作用。
在7637等级测试不通过的时候,可以考虑在TVS的前端加上一个电感,电感具有储能的作用,在电路中会储存电量,由于电感有着通直阻交的特性,会阻碍电流的变化,因此测试电压过来的时候,电感可以把电流通过TVS管的时间变长,这样TVS管就能在原来的通过的等级基础上,更进一层。但是要注意考虑电感的通流量及饱和度。
三、总结
当手中没有足够防护能力的TVS器件时,有时候可以考虑使用一些非常规手段来替代之前的方案,总结下来大概就是分为两种:分压和扩流,在TVS的前端一些常规器件使到达TVS时的电压降低(电阻、电感),或者是通过扩大电流导出的通道和增加电流导出的路径(串联、并联)。
因为TVS的防护能力其实可以理解为通过TVS把电压钳位到一个后端被保护电路能够承受得住的值,或者说通过TVS及时的把瞬时大电流导走,从而保护后端电路,只要基于这两点去考虑就能够想到一些应对方法。
来源:韬略科技EMC