瞬态电压保护电容器选择技巧
瞬态电压保护不仅是“很高兴,”而是在许多设备是必需的。电力系统、工业系统、网络设备和更简单的设备和连接器都可以函数没有瞬态保护,但有一个风险,设备发生瞬变时失败。包括瞬态保护需要一些简单的策略,符合你的产品或行业标准,这将改善你的设备的可靠性。
大多数设计师可能不认为电容器是可行的ESD保护组件或瞬态电压保护。然而,有一个长期存在的模型,该模型描述了电容能提供对ESD保护,力量激增,缓慢的瞬态电压切换。在本文中,我们将研究这是如何工作的,应该使用电容的关系从瞬态电压保护。
电容和瞬变
瞬态电压有几种形式,不同的峰值电压、时间常数、衰减率,和电流有关。瞬态电压经常谈到的欠阻尼的振动(如见切换电路开关直流/直流转换器),但他们也可观察到的脉冲。瞬变的类型出现在电子产品包括:
- 防静电-高压,温和的电流、速度非常快(纳秒上升时间)
- 侵入的切换——温和的电流高电压缓慢上升时间(微秒毫秒)
- 力量激增——变化很大但可以创建1000 v过电压与缓慢的上升时间
如上所示,瞬变可以创建从许多不同的来源,不同的峰值电压和上升时间。峰值电压的持续时间也会很长。例如,当切换激发一个电力系统阻尼不足的振荡,振荡可以持续相当一段时间,包括所有切换到下一个事件。一些例子如下图所示。
计算所需的电容
计算所需的电容瞬态保护需要几个输入:
- 能源(电压)的瞬态电压源(Vsource)
- 源的输出电容(C1)
- 应达到的最大电压保护电路(Vcircuit)
建模的瞬态电压源作为一个电容占瞬态电压源的几种类型,如集成电路的输出缓冲区,场效应晶体管,理解的人体模型(HBM)静电。当电压源电容(C1)与保护电容器(CP),所需的值(CP)是:
从瞬态保护电容需要承受高电压源
如果你知道你需要承受的电压,你知道你需要的电容,你能找到一个实际的电容撞到这些规范?
高或低电压?
如果一些示例数据插入上述公式,高电容的一个发现是需要低电压保护。然而,电容器可能仍然需要承受很大的电压在瞬态事件。大电容电压有较大的情况下尺寸,这将有慢反应由于阻力沿瞬变电压的道路。
由于高压电容器的反应较慢,他们是最好的用于减少暂态电压切换事件,比如你会发现在侵入和当一个开关元件绘制当前电路。他们不适合雷击,防静电,或快速激增。
电容器更极端的瞬态电压失败的原因
从上面的图表,它应该清楚电容只是有用的特定子集的瞬态电压。当你超越典型的电容提供的电压等级,你进入的领域静电放电(ESD),瞬态电压峰值可以达到kV范围和有非常快的优势。
在这个范围内,电容会对瞬态电压保护不足,特别是与委托人联系在一起。这是由于这样的事实,高电压的电容器可以有能力评级将有更大的电容大小。然而,更大的尺寸可以有更高的ESR和ESL值,所以他们可能不足够快的响应瞬态电压和失败的结果。
在实践中遇到的极端情况下,传统形式的电路保护是必要的。这通常会包括:
- 金属氧化物压敏电阻(mov)
- TVS二极管
- 反向偏置稳压二极管(上拉和下拉)
- 撬棍电路
这些通常一起使用,原因是,他们将解决多个可能的瞬态电压源一个电路。确保你模拟的各种可能的反应,如果您计划使用这些保护方法在单个组件的倍数。
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