防雷電路設(shè)計(jì)規(guī)范

防護(hù)電路設(shè)計(jì)規(guī)范

MadebyTitanAccess/Compliance精品PPT|借鑒參考第一頁(yè)，共五十七頁(yè)。內(nèi)容概要（第一部分）術(shù)語(yǔ)和定義雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理設(shè)備端口抗浪涌過(guò)電壓能力防雷電路中的保護(hù)元器件2精品PPT|借鑒參考第二頁(yè)，共五十七頁(yè)。術(shù)語(yǔ)和定義（1）1防雷器：可安裝在設(shè)備端口的保護(hù)器，防止由外部線纜引入設(shè)備的過(guò)電壓/過(guò)電流損壞設(shè)備。2防雷器的殘壓：進(jìn)入防雷器的過(guò)電壓被限壓保護(hù)元件鉗位后防雷器輸出的剩余過(guò)電壓值。被保護(hù)端口自身的抗過(guò)電壓水平必須高于防雷器的輸出殘壓并有一定的裕量，防雷器才能真正起到保護(hù)設(shè)備的作用。31.2/50us沖擊電壓：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓的模擬波形，用于設(shè)備端口過(guò)電壓耐受水平測(cè)試，主要測(cè)試范圍：通信設(shè)備的電源端口和建筑物內(nèi)走線的信號(hào)線測(cè)試。3精品PPT|借鑒參考第三頁(yè)，共五十七頁(yè)。術(shù)語(yǔ)和定義（2）41.2/50us(8/20us)混合波：是浪涌發(fā)生器輸出的一種具有特定開(kāi)路/短路特性的波形。發(fā)生器輸出開(kāi)路時(shí)，輸出波形是1.2/50us的開(kāi)路電壓波；發(fā)生器輸出短路時(shí)，輸出波形是8/20us的短路電流波。具有這種特性的浪涌發(fā)生器主要用于設(shè)備端口過(guò)電壓耐受水平測(cè)試，主要測(cè)試范圍：通信設(shè)備的電源端口和建筑物內(nèi)走線的信號(hào)線測(cè)試。510/700us沖擊電壓：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過(guò)電壓的模擬波形。用于設(shè)備端口過(guò)電壓耐受水平測(cè)試時(shí)用的波形，主要測(cè)試范圍：建筑物外走線的信號(hào)線（如用戶線類電纜）的測(cè)試。4精品PPT|借鑒參考第四頁(yè)，共五十七頁(yè)。術(shù)語(yǔ)和定義（3）68/20us沖擊電流：雷擊時(shí)線纜上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電流模擬波形，設(shè)備的雷擊過(guò)電流耐受水平測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)波形，主要用于通信設(shè)備的電源口、信號(hào)口、天饋口。

710/350us沖擊電流：直流雷電流模擬波形。目前通信設(shè)備端口的防雷測(cè)試較少使用。5精品PPT|借鑒參考第五頁(yè)，共五十七頁(yè)。模擬雷電過(guò)電壓波形1.2/50μs電氣電子設(shè)備絕緣耐受性能試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)雷電過(guò)電壓波形50μs0.1Um0.5Um0.9UmUmt1.2μs1.2/50μs過(guò)電壓脈沖波形6精品PPT|借鑒參考第六頁(yè)，共五十七頁(yè)。模擬感應(yīng)雷電流波形20μs0.1Im0.5Im0.9ImImt8μs8/20μs電流脈沖波形8/20μs防雷設(shè)計(jì)和保護(hù)裝置試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖波形7精品PPT|借鑒參考第七頁(yè)，共五十七頁(yè)。PPT內(nèi)容概述防護(hù)電路設(shè)計(jì)規(guī)范。發(fā)生器輸出開(kāi)路時(shí)，輸出波形是1.2/50us的開(kāi)路電壓波。取h=10m，I=100KA（10/350μs）。測(cè)試波形：1.2/50ms[8/20ms]混合波。測(cè)試方法：按照IEC1000-4-5的要求進(jìn)行。測(cè)試波形：1.2/50ms[8/20ms]混合波，。若終端設(shè)備不配直流電源防雷器，其直流電源口過(guò)電壓耐受水平的要求應(yīng)達(dá)到等級(jí)I。1.擊穿電壓：決定器件在哪一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)從高阻抗轉(zhuǎn)入到低阻抗，以保護(hù)負(fù)載。在晶體相融化階段所出現(xiàn)的體積增長(zhǎng)導(dǎo)致導(dǎo)電性顆粒在液力作用下分隔，。一旦PPTC器件動(dòng)作，由于它需要有一個(gè)很低的焦耳加熱泄漏電流或外部熱源來(lái)保護(hù)其已動(dòng)作狀。一旦故障狀況被排除，這個(gè)熱源即被消除。中~慢(0.1~1us)。防護(hù)器件中，氣體放電管的特點(diǎn)是通流量大、但響應(yīng)時(shí)間慢、沖擊擊穿電壓高。電源端口的保護(hù)設(shè)計(jì)－－概述。2、防雷電路加在饋電線路上，不應(yīng)影響設(shè)備的正常饋電。交流電源口防雷設(shè)計(jì)－－變型電路之二第八頁(yè)，共五十七頁(yè)。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理雷電過(guò)電壓-直擊雷（地電位升高，反擊）Uab=L（di/dt）取h=10m，I=100KA（10/350μs）假設(shè)有4根引下線分流，即I=25KA則：L=16.7μH，di/dt=2.5KA/μsUab≈42KVabRiih9精品PPT|借鑒參考第九頁(yè)，共五十七頁(yè)。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理雷電過(guò)電壓-感應(yīng)雷10精品PPT|借鑒參考第十頁(yè)，共五十七頁(yè)。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理11精品PPT|借鑒參考第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理ADeviceBDevice5kA通流情況下，1m平行線纜上耦合950V電壓；2m線平行線上耦合1.54kV電壓。12精品PPT|借鑒參考第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理之地電位反擊13精品PPT|借鑒參考第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。設(shè)備端口抗浪涌過(guò)電壓能力設(shè)備上連接各種線纜（電源線、信號(hào)線）的外端口，需要具備一定的抗雷擊過(guò)電壓的能力。主要有兩方面的含義：1、由線纜引入到設(shè)備端口的雷擊過(guò)電壓較小時(shí)，設(shè)備自身的雷擊過(guò)電壓耐受能力應(yīng)可抵抗得住而不發(fā)生損壞。2、由線纜引入到設(shè)備端口的雷擊過(guò)電壓較大時(shí)，設(shè)備的端口需要外加防雷器，這時(shí)設(shè)備自身的雷擊過(guò)電壓耐受能力應(yīng)高于防雷器的輸出殘壓值，防雷器才能有效的保護(hù)設(shè)備。國(guó)際電工委員會(huì)，國(guó)際電信聯(lián)盟等在設(shè)備端口抗雷擊過(guò)電壓測(cè)試方面的主要標(biāo)準(zhǔn)是IEC1000-4-5，ITU-TK系列等等，這些標(biāo)準(zhǔn)是抗浪涌方面的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，另外，ETS300386是一個(gè)歐洲的通信設(shè)備EMC測(cè)試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。14精品PPT|借鑒參考第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。設(shè)備端口抗浪涌過(guò)電壓能力1交流電源口過(guò)電壓耐受水平等級(jí)I：差模施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模4kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。測(cè)試波形：1.2/50ms[8/20ms]混合波。測(cè)試方法：按照IEC1000-4-5的要求進(jìn)行。交流供電的通信設(shè)備，除滿足以上電源口過(guò)電壓耐受水平外，還應(yīng)配有交流防雷裝置。

2直流電源口過(guò)電壓耐受水平等級(jí)I：差模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。等級(jí)II：差模：施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。測(cè)試波形：1.2/50ms[8/20ms]混合波，測(cè)試方法：按照IEC1000-4-5的要求進(jìn)行。等級(jí)II是通信設(shè)備的直流電源口過(guò)電壓耐受水平的基本要求，所有通信設(shè)備的直流電源口都應(yīng)該達(dá)到這一水平。終端類通信設(shè)備，不一定在各種情況下都要求配直流電源防雷器。若終端設(shè)備不配直流電源防雷器，其直流電源口過(guò)電壓耐受水平的要求應(yīng)達(dá)到等級(jí)I。15精品PPT|借鑒參考第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。設(shè)備端口抗浪涌過(guò)電壓能力3信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平建筑物內(nèi)信號(hào)互連線：等級(jí)I：差模：施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加4kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。等級(jí)II：差模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。等級(jí)III：差模：施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模：施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞。測(cè)試波形：1.2/50ms[8/20ms]混合波，測(cè)試方法：按照IEC1000-4-5的要求進(jìn)行。非平衡線，要進(jìn)行差模及共模的測(cè)試。平衡線，在接口部分沒(méi)有保護(hù)電路的情況下，可以只進(jìn)行共模的測(cè)試。等級(jí)III是通信設(shè)備信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平的基本要求，室內(nèi)走線的通信設(shè)備信號(hào)口（指設(shè)備對(duì)外的信號(hào)口，不包括并柜機(jī)架間的互連線，以及板間、框間互連線）都應(yīng)該達(dá)到這一水平。走線距離可以超過(guò)10m，一般不超過(guò)的30m的信號(hào)線，在沒(méi)有外加防雷器保護(hù)的情況下，信號(hào)端口的過(guò)電壓耐受水平建議達(dá)到等級(jí)I的要求。16精品PPT|借鑒參考第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。設(shè)備端口抗浪涌過(guò)電壓能力3信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平在建筑物外走線的信號(hào)電纜：等級(jí)I：差模：施加沖擊電壓4kV設(shè)備無(wú)損壞；共模：施加沖擊電壓4kV設(shè)備無(wú)損壞。等級(jí)II：差模：施加沖擊電壓1kV設(shè)備無(wú)損壞；共模：施加沖擊電壓1kV設(shè)備無(wú)損壞。測(cè)試波形：10/700ms沖擊電壓試驗(yàn)方法：按照ITU-TK.20。在建筑物外走線的信號(hào)電纜，進(jìn)入機(jī)房后首先應(yīng)經(jīng)過(guò)配線架上保安單元的一次保護(hù)。測(cè)試信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平的要求是：對(duì)設(shè)備的信號(hào)端口自身做測(cè)試，需要滿足等級(jí)II的要求；在信號(hào)端口前連接配線架（帶保護(hù)單元），在配線架前做測(cè)試，需要滿足等級(jí)I的要求。17精品PPT|借鑒參考第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－氣體放電管工作原理：氣體間隙放電主要指標(biāo)有：響應(yīng)時(shí)間（數(shù)百ns以至數(shù)ms）、直流擊穿電壓（20～50V）、沖擊擊穿電壓（一般大于600V）、通流容量、絕緣電阻（千M歐以上）、極間電容（小于5pF）、續(xù)流遮斷時(shí)間。18精品PPT|借鑒參考第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。什么是氣體放電管的續(xù)流和遮斷防雷電路中的元器件－氣體放電管19精品PPT|借鑒參考第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。使用氣體放電管的注意事項(xiàng)：1在交流電源電路的相線對(duì)保護(hù)地線、中線對(duì)保護(hù)地線單獨(dú)使用氣體放電管是不合適的2在直流電源電路中應(yīng)用時(shí)，如果兩線間電壓超過(guò)15V，不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管。3設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運(yùn)行電壓及其允許的波動(dòng)范圍內(nèi)不能動(dòng)作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足：min(ufdc)大于1.8UP。式中ufdc直流擊穿電壓，min(ufdc)表示直流擊穿電壓的最小值。UP為線路正常運(yùn)行電壓的峰值。

4氣體放電管構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問(wèn)題。防雷電路中的元器件－氣體放電管20精品PPT|借鑒參考第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－壓敏電阻壓敏電阻簡(jiǎn)介

壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。壓敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量(較大，但小于氣體放電管)、結(jié)電容（幾百～幾千nF）、響應(yīng)時(shí)間（nS級(jí)，快于氣體放電管）等。21精品PPT|借鑒參考第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－壓敏電阻壓敏電阻設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1壓敏電阻的壓敏電壓（min(U1mA））、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.8~2)Udc，式中Udc為回路中的直流工作電壓。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(2.2~2.5)Uac，式中Uac為回路中的交流工作電壓。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。在信?hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.2~1.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)定。一般而言，壓敏電阻能夠承受兩次電流沖擊而不損壞的通流值應(yīng)大于防雷電路的設(shè)計(jì)通流量。2壓敏電阻的失效模式主要是短路，當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí)，也可能造成閥片被炸裂而開(kāi)路。壓敏電阻使用壽命較短，多次沖擊后性能會(huì)下降。因此由壓敏電阻構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問(wèn)題。22精品PPT|借鑒參考第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－電壓鉗位型瞬態(tài)抑制二極管（TVS）

TVS是一種限壓保護(hù)器件，作用與壓敏電阻很類似。也是利用器件的非線性特性將過(guò)電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。TVS管的主要參數(shù)有：反向擊穿電壓、最大鉗位電壓、瞬間功率、結(jié)電容(高－幾百幾千nF，低－幾pF到幾十pF)、響應(yīng)時(shí)間（pS）等。23精品PPT|借鑒參考第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－電壓鉗位型瞬態(tài)抑制二極管（TVS）TVS管設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1TVS管的非線性特性比壓敏電阻好，當(dāng)通過(guò)TVS管的過(guò)電流增大時(shí)，TVS管的鉗位電壓上升速度比壓敏電阻慢，因此可以獲得比壓敏電阻更理想的殘壓輸出。在很多需要精細(xì)保護(hù)的電子電路中，應(yīng)用TVS管是比較好的選擇。TVS管的通流容量在限壓型浪涌保護(hù)器中是最小的，一般用于最末級(jí)的精細(xì)保護(hù)，因其通流量小，一般不用于交流電源線路的保護(hù)，直流電源的防雷電路使用TVS管時(shí)，一般還需要與壓敏電阻等通流容量大的器件配合使用。TVS管便于集成，很適合在單板上使用。

2TVS具有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可靈活選用單向或雙向保護(hù)器件，在單極性的信號(hào)電路和直流電源電路中，選用單向TVS管，可以獲得比壓敏電阻低50％以上的殘壓。3TVS的反向擊穿電壓、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.8~2)Udc，式中Udc為回路中的直流工作電壓。在信號(hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.2~1.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。4TVS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí)，也可能造成TVS管被炸裂而開(kāi)路。TVS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。24精品PPT|借鑒參考第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件—TSPD與PPTCTSPD(ThyristorSurgeProtectorDevices):過(guò)電壓電路保護(hù)器件有兩種類別，箝制和“轉(zhuǎn)折”，或“急劇短路”器件。如金屬氧化物變阻器（MOV）和二極管的箝制型器件在運(yùn)行中能夠讓電壓上升到設(shè)計(jì)好的箝制水平以流過(guò)至負(fù)載。如TSPD和氣體放電管之類的“轉(zhuǎn)折”器件對(duì)應(yīng)于超過(guò)擊穿電壓的浪涌電壓情況作為一個(gè)分流器器件來(lái)工作。

“轉(zhuǎn)折”型器件提供了優(yōu)于箝制器件的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于某個(gè)給定的故障電流，在TSPD內(nèi)耗散的功率遠(yuǎn)小于如MOV或雪崩二極管的箝制器件內(nèi)所耗散的功率，這是由于“轉(zhuǎn)折”器件兩端的電壓更小。這樣就可使用小尺寸的過(guò)電壓器件，并使電容值降低，而這正是高速通訊設(shè)備極為需要的特性之一。

這種基于芯片的器件能夠?qū)舸╇妷哼M(jìn)行精確的設(shè)置，并且不會(huì)在多次故障事件后降低等級(jí)。TSPD還可以按照SMB的表面安裝封裝進(jìn)行供貨，有助于節(jié)約部件密集的印刷電路板上的空間。

在電壓超過(guò)器件“轉(zhuǎn)折”所需的擊穿電壓時(shí)，將導(dǎo)致一個(gè)低阻抗路徑的形成，從而有效地對(duì)過(guò)電壓狀況進(jìn)行短路。器件將在流經(jīng)它的電流降低到其保持額定值以下前保持在這種低阻抗?fàn)顟B(tài)下。在過(guò)電壓事件發(fā)生后，器件將恢復(fù)成高阻值狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)正常的系統(tǒng)運(yùn)行。

25精品PPT|借鑒參考第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件—TSPD與PPTCTSPD應(yīng)用注意事項(xiàng)：

1.擊穿電壓：決定器件在哪一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)從高阻抗轉(zhuǎn)入到低阻抗，以保護(hù)負(fù)載。需要進(jìn)行保護(hù)的最低電壓是多少，最大擊穿電壓必須小于此值。

2.關(guān)斷狀態(tài)電壓：器件的最大額定運(yùn)行電壓必須大于系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行電壓，這個(gè)值定義為峰值振鈴（交流）電壓加上直流電壓的總和。

3.峰值脈沖電流：器件的峰值脈沖電流必須大于針對(duì)系統(tǒng)規(guī)定的最大浪涌電流。如果不是這樣，就有可能需要增加額外的電阻值來(lái)減少脈沖電流，讓其處于器件的脈沖額定值范圍以內(nèi)。典型峰值脈沖電壓值在相關(guān)電信標(biāo)準(zhǔn)的雷擊浪涌部分規(guī)定，例如TelcordiaGR-1089和FCCPart68.

4.保持電流：保持電流決定了過(guò)電壓保護(hù)器件將在保時(shí)“復(fù)位”或從低阻抗切換至高阻抗，從而讓系統(tǒng)恢復(fù)正常。該器件的保持電流必須大于系統(tǒng)的電源電流，否則它將保持在低狀態(tài)下。

26精品PPT|借鑒參考第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件—TSPD與PPTCPPTC電路保護(hù)器件采用半晶體狀聚合物與導(dǎo)電性顆粒復(fù)合制造。在正常溫度下，這些導(dǎo)電性顆粒在聚合物內(nèi)構(gòu)成了低電阻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)但是，如果溫度上升到器件的切換溫度（TSw）時(shí)，無(wú)論這種狀況是由于部件流過(guò)很大的電流造成的，還是由于環(huán)境溫度的上升造成的，聚合物內(nèi)的晶體物質(zhì)將會(huì)融化并成為無(wú)定形物質(zhì)。在晶體相融化階段所出現(xiàn)的體積增長(zhǎng)導(dǎo)致導(dǎo)電性顆粒在液力作用下分隔，并導(dǎo)致器件的電阻值出現(xiàn)巨大的非線性增長(zhǎng)。

典型情況下，電阻值將增加3到4個(gè)數(shù)量級(jí)。此電阻值在增加后能夠?qū)⒐收蠗l件下流經(jīng)的電流數(shù)量降低到一個(gè)較低的穩(wěn)態(tài)水平，從而保護(hù)電路內(nèi)的設(shè)備。在故障排除以前以及電路電源斷開(kāi)以前，PPTC器件將保護(hù)在其閂鎖（高阻值）狀態(tài)下，而故障排除以及電路電源斷開(kāi)時(shí)，導(dǎo)電性復(fù)合材料冷卻下來(lái)并重新結(jié)晶，將PPTC恢復(fù)成電路內(nèi)的低阻值狀態(tài)，受影響的設(shè)備也恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀況。

PPTC器件在電路中作為串聯(lián)部件使用。此器件所具有的較小外形有助于節(jié)省寶貴的板卡空間。而且與傳統(tǒng)上要求用戶能夠接觸到的熔斷器相反，PPTC器件的可復(fù)位功能允許其布置在無(wú)法接觸到的位置。由于PPTC器件屬于固態(tài)器件，所以也能耐受機(jī)械沖擊和振動(dòng)，從而有助于在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)提供可靠的保護(hù)能力。

一旦PPTC器件動(dòng)作，由于它需要有一個(gè)很低的焦耳加熱泄漏電流或外部熱源來(lái)保護(hù)其已動(dòng)作狀況，所以有一個(gè)很小數(shù)值的電流通過(guò)。一旦故障狀況被排除，這個(gè)熱源即被消除。這時(shí)器件就可以恢復(fù)到低阻值狀態(tài)，而電路也就恢復(fù)正常。

27精品PPT|借鑒參考第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件—TSPD與PPTC實(shí)際應(yīng)用電路舉例－Ports28精品PPT|借鑒參考第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件—TSPD與PPTC實(shí)際應(yīng)用電路舉例－Ports（北美）29精品PPT|借鑒參考第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－電壓開(kāi)關(guān)型瞬態(tài)抑制二極管（TSS）

TSS管簡(jiǎn)介：電壓開(kāi)關(guān)型瞬態(tài)抑制二級(jí)管與TVS管相同，也是利用半導(dǎo)體工藝制成的限壓保護(hù)器件，但其工作原理與氣體放電管類似，而與壓敏電阻和TVS管不同。當(dāng)TSS管兩端的過(guò)電壓超過(guò)TSS管的擊穿電壓時(shí)，TSS管將把過(guò)電壓鉗位到比擊穿電壓更低的接近0V的水平上，之后TSS管持續(xù)這種短路狀態(tài)，直到流過(guò)TSS管的過(guò)電流降到臨界值以下后，TSS恢復(fù)開(kāi)路狀態(tài)。30精品PPT|借鑒參考第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－電壓開(kāi)關(guān)型瞬態(tài)抑制二極管（TSS）

TSS管設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1TSS管在響應(yīng)時(shí)間、結(jié)電容方面具有與TVS管相同的特點(diǎn)。易于制成表貼器件，很適合在單板上使用，TSS管動(dòng)作后，將過(guò)電壓從擊穿電壓值附近下拉到接近0V的水平，這時(shí)二極管的結(jié)壓降小，所以用于信號(hào)電平較高的線路（例如：模擬用戶線、ADSL等）保護(hù)時(shí)通流量比TVS管大，保護(hù)效果也比TVS管好。TSS適合于信號(hào)電平較高的信號(hào)線路的保護(hù)。2在使用TSS管時(shí)需要注意的一個(gè)問(wèn)題是：TSS管在過(guò)電壓作用下?lián)舸┖螅?dāng)流過(guò)TSS管的電流值下降到臨界值以下后，TSS管才恢復(fù)開(kāi)路狀態(tài)，因此TSS管在信號(hào)線路中使用時(shí)，信號(hào)線路的常態(tài)電流應(yīng)小于TSS管的臨界恢復(fù)電流。3TSS管的擊穿電壓（min(U1mA））、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在信號(hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min(U1mA)大于(1.2~1.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。4TSS管較多應(yīng)用于信號(hào)線路的防雷保護(hù)。5TSS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí)，也可能造成TSS管被炸裂而開(kāi)路。TSS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。31精品PPT|借鑒參考第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)。四種常用電路保護(hù)器件特性一覽表氣體放電管壓敏電阻TVSTSS漏電流極小(pA級(jí))小(μA級(jí))小(μA級(jí))較小(μA級(jí))限制電壓點(diǎn)火電壓高，限制電壓低低～中低低通流容量大(10kA級(jí))大(1kA~10kA以上)中(100A級(jí))低(10A級(jí))響應(yīng)時(shí)間中~慢(0.1~1us)較快(＜25ns)快(＜1ns)快(＜1ns)續(xù)流問(wèn)題有無(wú)無(wú)有電容量低(1pF)中～高(500pF)高(1000pF)較低(50pF)正常使用壽命較短(使用性能降低)較短(使用性能降低)長(zhǎng)長(zhǎng)成本低～高低高高失效模式開(kāi)路短路短路短路主要應(yīng)用AC/通信系統(tǒng)初級(jí)保護(hù)AC/低壓控制系統(tǒng)低壓控制/通信系統(tǒng)通信/數(shù)據(jù)/信號(hào)系統(tǒng)32精品PPT|借鑒參考第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－熱敏電阻（PTC）簡(jiǎn)介：PTC是一種限流保護(hù)器件，其電阻值可以隨通過(guò)PTC電流的增大而發(fā)生急劇的變化。一般串聯(lián)于線上用作過(guò)流保護(hù)。當(dāng)外部線纜引入過(guò)電流時(shí)，PTC自身阻抗迅速增大起到限流保護(hù)的作用。PTC在信號(hào)線及電源線路上都有應(yīng)用。PTC反應(yīng)速度較慢，一般在毫秒級(jí)以上，因此它的非線性電阻特性在雷擊過(guò)電流通過(guò)時(shí)基本發(fā)輝不了作用，只能按它的常態(tài)電阻來(lái)估算它的限流作用。熱敏電阻的作用更多的體現(xiàn)在諸如電力線碰觸等出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流保護(hù)的場(chǎng)合，常用于用戶線路的保護(hù)中。PTC失效時(shí)為開(kāi)路。目前PTC主要有高分子材料PTC和陶瓷PTC兩種，其中陶瓷PTC的過(guò)電壓耐受能力比高分子材料的PTC好，PTC用于單板上防護(hù)電路的最前級(jí)時(shí)，采用陶瓷PTC較好。33精品PPT|借鑒參考第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)。防雷電路中的元器件－保險(xiǎn)管熔斷器空氣開(kāi)關(guān)保險(xiǎn)管、熔斷器、空氣開(kāi)關(guān)都屬于保護(hù)器件，用于設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)短路、過(guò)流等故障情況下，能夠斷開(kāi)線路上的短路負(fù)載或過(guò)流負(fù)載，防止電氣火災(zāi)及保證設(shè)備的安全特性。保險(xiǎn)管一般用于單板上的保護(hù)，熔斷器、空氣開(kāi)關(guān)一般可用于整機(jī)的保護(hù)。下面簡(jiǎn)單介紹保險(xiǎn)管的使用：對(duì)于電源電路上由空氣放電管、壓敏電阻、TVS管組成的保護(hù)電路，必須配有保險(xiǎn)管進(jìn)行保護(hù)，以避免設(shè)備內(nèi)的防護(hù)電路損壞后設(shè)備發(fā)生安全問(wèn)題。用于電源防護(hù)電路的保險(xiǎn)管宜設(shè)計(jì)在與防護(hù)器件串聯(lián)的支路上，這樣防護(hù)器件發(fā)生損壞，保護(hù)管熔斷后不會(huì)影響主路的供電。無(wú)饋電的信號(hào)線路、天饋線路的保護(hù)采用保險(xiǎn)管的必要性不大。保險(xiǎn)管的特性主要有：額定電流、額定電壓等。

概括而言，熔絲可以在小于其額定電壓的任何電壓下使用而不損害其熔斷特性。額定電流可以根據(jù)防護(hù)電路的通流量確定。防護(hù)電路中的保險(xiǎn)管，宜選用防爆型慢熔斷保險(xiǎn)管。34精品PPT|借鑒參考第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)。常規(guī)電子器件（電阻電容電感導(dǎo)線）在防雷電路中的使用我們?yōu)槭裁匆诜览妆Ｗo(hù)電路中使用這些常規(guī)器件？電感、電阻、電容、導(dǎo)線本身并不是保護(hù)器件，但在多個(gè)不同保護(hù)器件組合構(gòu)成的防護(hù)電路中，可以起到配合的作用。防護(hù)器件中，氣體放電管的特點(diǎn)是通流量大、但響應(yīng)時(shí)間慢、沖擊擊穿電壓高；TVS管的通流量小，響應(yīng)時(shí)間最快，電壓鉗位特性最好；壓敏電阻的特性介于這兩者之間，當(dāng)一個(gè)防護(hù)電路要求整體通流量大，能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)保護(hù)的時(shí)候，防護(hù)電路往往需要這幾種防護(hù)器件配合起來(lái)實(shí)現(xiàn)比較理想的保護(hù)特性。但是這些防護(hù)器件不能簡(jiǎn)單的并聯(lián)起來(lái)使用。35精品PPT|借鑒參考第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)。電阻、電感、電纜防雷應(yīng)用混合型浪涌保護(hù)電路中用于前后級(jí)保護(hù)器件配合的電阻、電感等：L,R一般用于去耦：為RV的起動(dòng)電壓為鉗位電壓36精品PPT|借鑒參考第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)。變壓器、光耦、Y電容在防雷電路中的應(yīng)用變壓器、光耦、Y電容本身并不屬于保護(hù)器件，但端口電路的設(shè)計(jì)中可以利用這些器件具有的隔離特性來(lái)提高端口電路抗過(guò)電壓的能力。端口雷擊共模保護(hù)設(shè)計(jì)有兩種方法：1、線路對(duì)地安裝限壓保護(hù)器。2、線路上設(shè)計(jì)隔離元件，能夠?qū)崿F(xiàn)這種隔離作用的元件主要有：變壓器、光耦、Y電容等。例如：37精品PPT|借鑒參考第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)。印制走線防護(hù)電路的設(shè)計(jì)常犯的一個(gè)錯(cuò)誤是：防護(hù)電路中的保護(hù)器件達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，但在印制板上的印制走線過(guò)細(xì)，降低了防護(hù)電路整體的通流能力。例如：在一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)為5kA的防護(hù)電路中，采用的防護(hù)器件的通流量達(dá)到了8kA，而連接保護(hù)器件的印制走線上的通流量卻只能達(dá)到1kA，則印制走線的寬度成了限制防護(hù)電路通流量的瓶頸。因此在進(jìn)行接口部分電路的布線時(shí)，應(yīng)注意印制走線不要太細(xì)。一般在印制板表層的走線，15mil線寬可以承受的8/20us沖擊電流約1kA。38精品PPT|借鑒參考第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)。端口防護(hù)概述（第二部分）電源防雷電路安裝電源防雷電路的設(shè)計(jì)信號(hào)防雷電路的設(shè)計(jì)39精品PPT|借鑒參考第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)。端口防護(hù)基本原則端口防護(hù)的目的就是要將各種外部線纜引入設(shè)備的過(guò)電壓/過(guò)電流阻擋在端口之外，主要是以下兩方面：1、外部線纜引入設(shè)備的過(guò)電壓，經(jīng)過(guò)防護(hù)電路后電壓值被限制到后級(jí)電路能夠承受的范圍之內(nèi)；2、外部線纜引入設(shè)備的過(guò)電流，絕大部分被防護(hù)電路短路到大地，僅有極少部分的電流流入后級(jí)電路之中，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。防雷器對(duì)端口的保護(hù)，分為共模保護(hù)和差模保護(hù)兩個(gè)方面。對(duì)一種線纜而言，引入設(shè)備的過(guò)電壓/過(guò)電流以線纜對(duì)地的共模為主，線纜間的差模過(guò)電壓/過(guò)電流相對(duì)小一些。但在有防護(hù)電路及設(shè)備上廣泛采用等電位連接的情況下，共模的過(guò)電壓/過(guò)電流也可以轉(zhuǎn)化成差模。通信設(shè)備防護(hù)能力的強(qiáng)弱，與系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)的關(guān)系也非常密切。防雷設(shè)計(jì)對(duì)接地的要求中，最根本的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備上電源地、工作地、保護(hù)地的等電位連接。通信設(shè)備不僅需要良好的端口防護(hù)電路，同時(shí)也需要有合理的系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)，才能達(dá)到良好防雷效果。防雷器主要分為電源防雷器、信號(hào)防雷器、天饋防雷器。各種防雷