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浪涌保护器的芯片时代来临了

浪涌保护器的芯片时代来临了

王烔褀:大家好,我是欧申防雷的研发部经理,我今天主要给大家带来了欧申防雷的新技术,今天我给大家介绍一下欧申新技术对于传统的保护电路的异同点和一些改进和创新的应用。
   
请先允许我介绍一下目前传统的浪涌保护技术,因为时间关系,我简单介绍一下,因为前面各家防雷专家都已经介绍了一部分。我把它分为两大类,一种是用单一器件做防护,另外一种是用复合电路做防护,一些单一器件的防护我们把它分为开关型器件和限压型器件,一般性的开关型器件例如气体放电管,这一类产品它主要的优缺点是它的反应速度比较慢,我们一般看到有100纳秒,但是它残压也比较高,并且会有一些续流问题,但是它的优点是电容值相对较低,第二种就是一般性的限压型器件,我们用的最常见的压敏电阻,TVS管之类,压敏电阻相对于气体放电管来说它的反应速度会更快一点,但是残压也比较高,同时电容值比较大,当然它相对于气体放电管最大优势就是由于它是限压型器件它没有续流问题,现在压敏的科技技术一直在发展,现在通流容量也比以前做的大很多,尽管还不如气体放电管那么大。
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第三种主要我们用的TVS管,相对于压敏和气体放电管来说它的反应速度是最快的,更快,它的箝位电压很低,相对于气体放电管和压敏电阻它的箝位电压更低,更精准,并且没有续流,但是现在市面上大部分的TVS管最大的问题就是通流容量较低,不会有压敏电阻和气体放电管那么大,尽管目前市面上也有部分的厂家推出了一些高功率的TVS管,甚至可以达到15千安,20千安,甚至更高,但是这类TVS管价格相对比较昂贵,根本不是在一个数量等级上。以上是单一器件的防护。
   
另外就是组合电路,一般看到的组合电路最经典,最简单的方式,就是前极用气放管,或者MOV大通流容量,加上一个KO的电阻,或者过流保护的产品,然后后极用一个TVS,或者其它一个箝位比较精准小的器件,做一个组合电路,这种电路几集合了单一电路几大优点,它可以做到有TVS的反应速度,TVS的前卫电压,残压很低,同时能达到一个比较高的通流容量,包括达到一个类似气体放电管一个高的通流容量,从而通过其它的外围容量做到它的容值,满足高速传输的要求,但是它的几大缺点有是很明显的,第一个如果在自己研发搭配电路的时候没有考虑周到,没有做完整的测试,可能会产生一个盲点,所谓盲点我们可能打一个产品,打一个组合电路,打一个冲击,举个例子,在10千伏五千安的情况下它是过这个测试,可能在500伏,50安培的时候,只有几百安培的时候,可能组合电路会被打坏,这是存在的所谓的盲点,在我们的REC标准和国家标准内对这个盲点是有一个严格要求的。
   
第二个我们在选择组合电路,包括前面单一器件的时候我们有一个电压等级的选择,我们一般知道,我们防护一个网口的产品,我们大概选用五伏左右的TVS管,我们不可能防护24伏的信号用一个5伏的TVS管,也不可能说防护一个网线的信号,网口的信号,去用一个将近24极的TVS管,要不得到一个防护不会特别完整的防护,残压过高的一个结果,要不就会产生一个误启动的结果,所以我们对每一种电压等级,每一种信号的电压登记要做一个相应的选择。
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第三个就是我们的残压会有一个用组合电路搭出来的电路,冲击之后它的残压输出会有一个脉冲尖峰存在,脉冲尖峰存在的的生成原因和它产生的一个问题,我接下来会做一个详细的介绍。
   
另外就是高隔离,高残压,如果低残压低隔离,什么概念呢?在一些实际应用当中一些线路对隔离有一定的要求,举个例子,你在防爆产品当中它会要求你对地 500伏的隔离,在这个情况下我们传统最简单的做法,加一个气放管,这个时候会导致一个什么结果产生?举个例子,你现在加了一个500的气放管导致你线对地的冲击残压会很高,一定会超过500伏,甚至到一千多伏的一个残压,这是目前组合电流生成的原因。
   
这一幅图是我们标准的最最经典,传统,最最简单的一个组合电路,在这个组合电路中,我们先介绍一下它的输出残压波形,左边一副图是用1.250,820的组合波,20千伏,10千安的组合波进行冲击得出的一个残压波,可以看到它的稳态残压波在13.6伏,如果我们把前面小尖峰,这是10微秒的时间把它拉到 50纳秒的时候,我们看到前面有一个小尖峰,近似于一个放电管放电的小尖峰波,这个尖峰波一般它的峰值在一百多伏左右,主要你看组合电路是怎样搭配的,在以前一些传统的设备上,可能这些小尖峰没有对你的设备造成很大的影响,但是随着现在设备越来越精细化,越来越芯片化,越来越微电子化,它的芯片也会越来越嫩,这个尖峰它的时间不会延续很长,但是由于它的峰值很高,造成过电压和过电流,最终会把你的设备击穿,主要根据你设备的精细程度来看的,举个例子,比如说目前高清的SDR的一些设备,都会由于这个尖峰而损坏,大家可以回去拿自己的组合电路测一下,按照我的方法把时间拉大,看看尖峰的波形是否存在,这个尖峰的存在是由于当我们的雷击冲击的时候,由于TVS和气体放电管配合时间的问题,从而造成了气体放电管在启动的时候造成一个小的浪涌波形,所以我们最新的欧申芯片的技术,为了满足与时俱进芯片微型化的趋势,我们解决一个残压无尖峰的技术,可以看到使用我们欧申芯技术在同样测试条件下,也是27千伏,10千安的测试条件下,我们可以看到前极的小尖峰已经被完全滤除了,没有这个尖峰存在,这个很好保护尖峰导致你芯片损坏原因的产生。第二点是我们芯片技术,我们有一个自适应技术,我们知道在工程师选型的时候要根据系统的工作电压选相应的TVS,或者压敏电阻,或者气体放电管,我们的欧申芯片技术会根据系统本身工作电压来自动调整相适应的保护电压和工作电压,举个例子,你现在是五伏的一个工作电压,我的产品就会,启动电压会调到相应五伏的启动电压,当你的电压慢慢上升到24伏的时候,我也会工作电压和启动电压调到24伏的工况状况,这样我们可以很好的满足客户选型,带来一个很简单的选型,所有的产品,我们不需要考虑电压的变化,或者它的电压到底是几伏的,我直接可以选择,不需要可以考虑那么多,同时对我们采购备货带来很方便的选择,我不需要在我的仓库内备很多品质,一个品种全部解决。
第三种就是我们一个高隔离电压,低残压的技术,我们知道我们平时要达到一个很高的500伏隔离电压,它的启动电压一般都会大于500伏,这时候造成的残压一定大于500伏,举个例子,但是我们做一个芯片技术,它的残压不再局限于它的启动电压,再打500伏隔离的时候我是通过的,我有500最低隔离,但是当真正的雷击浪涌来的时候,我输出的残压,实际残压在48伏工作电压的情况,我输出的实际残压大概在30几伏左右,这就解决了我们平时为了达到一个很高的隔离电压,被迫使提高启动电压造成很高的残压,所以我们这个产品有一个高隔离电压,有一个相应输出的低残压,所以这个技术对于一些在防爆,或者电力行业上的应用是相当有用的。
   
接下来一个特性是我们有一个良好的温度特性和传输特性,可能大家平时不注意,我们平时说一个温度,一个环境的使用温度,大部分厂家可能只是说明,并没有指定说明温度是什么概念,我强调一下,我们欧申的技术不但在我们所承诺的温度范围内它的防雷性能不会变化,同时它的传输特性也不会产生一定的影响,这对我们正常的使用是息息相关的,举个最简单的例子,在前几年的世博会上,一些视频监控的厂家,装了一些网口的避雷器也好,视频的避雷器也好,它装在现场之后,到了中午,因为世博会是在夏天,到了中午的时候它的丢包率大大上升,甚至造成断网的情况,到了晚上它的信号又慢慢回转,我们可以看到在250兆温度对插入损耗的影响,在达到80度的时候它的插入损耗还是小于0.3DB,相应它的曲线也是比较平稳,是及其稳定。
   
然后我介绍一下欧申这个技术所产生的一些我公司防雷产品的衍生品,我先介绍一下欧申选型的原则,我们欧申产品选择是很简单,因为我们是串联在你的线路中的,你先要注意工作电流,你只要确定工作电流直接就可以选择我们的产品了,因为没有工作电压的要求,因为我们自适应的技术,而不需要很严格的控制你的电压。第二个你的接线形式,因为我们公司有一些外置浪涌保护器,刚才有一位先生提到模块化的一个浪涌保护器,你要考虑你是用45口的浪涌保护器,还是用接线端子的,或者是BNG口,还是O型口的,这个需要我们注意。
这上面也是采用两级的防护理念,前面都是用SGA,091M,或者是SGB091M,后面是用2.8/8防护的ESG产品,它是八线保护的一个ESG。
原创文章:"http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/266/sid/65"
接下来大家就来看一下,这个是外置浪涌保护器,有单口的,有针对24口交换机,24口浪涌保护器,也有针对道面监控4口的浪涌保护器,它们一般达到的放电电流达到2.5千安的820波形,平框可以达到250兆和满足千兆网的要求。我这边说的2.5千安是单中心线,我们知道网口是有八根芯线,我这里说的是单根芯线,2.5千安,其实我本身这个电路可以达到更大的放电电流的要求,但是由于考虑到网口本身网口水晶头的物理结构,一般最多单根芯线打三千安,打的再高可能网口的水晶头本身的塑料会熔化,我这里只能承诺打到2.5千安,这是物理线的限制造成的。
   
第二个我们可以看到,这个就是我们接线式的浪涌保护器,它可以达到20千伏,10千安的冲击电流,浪涌保护,同时它可以满足五到48伏所有工作电压的工况,频率可以达到100兆赫兹,同时这个是模块化,它的大小相当于我们现在看到的单位的空开。
    这个就是我们视频监控上所使用的一些信号浪涌保护器,当然还有其它接口的浪涌保护器,具体我们可以会后交流,这个是专门使用SDR高清摄像机上的,它有20千伏,10千安的浪涌冲击可以承受,同时可以达到1500兆赫兹的屏宽。
   
最后我也介绍一下,除了我前面介绍的衍生品之外支持的浪涌保护器是模块化的,这个是用于PCB板上的,我们可以将一个很小的器件,单个器件直接焊在EPC 板上,不需要再安装其它任何的保护元件,一个器件全部搞定,它同时有自适应技术,也可以达到10千安,500安的同流,同时也可以满足一百兆赫兹的频宽,它的外形尺寸可以看到12乘11毫米小体积的尺寸,但是在使用这个器件的时候大家要注意,在PVC板上的布线也有规则要求,尽量我可以达到五千安的放电电流,但是在我的模块前极布线要求,布线宽度,布线厚度,它的要求需要进行一定的设计去考虑。
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