六大步骤防雷,Hold住雷击不是问题【附电路图】 设备, 产品, 事故原因, 追尾事故, 温州动车

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温州动车追尾事故相关调查结束，事故原因被确实为设备存缺陷——即“雷击破坏设备”。而全球气候变暖使雷电更频繁更猛烈、网络普及导致被雷电损坏的设备量增加、IC随着集成度增加越来越脆弱：雷击似乎越来越显示出它的可怕！雷击确实很有破坏力，但是，采取正确步骤防雷，雷电原本不是问题！这里提出对抗雷击的六大步骤和四大措施，Hold住雷击，远离雷击故障！

步骤一：分析应用环境

不同的环境需要应用不同的防雷产品，防雷环境可分为：室内、室外、户外、野外及高山环境。根据这些标准和应用的环境确定一个防护等级，再根据防护等级来确定它是一级防护还是二级防护。

步骤二：确定测试标准
                     
                    如图所示，不同的地区和不同的应用有不同的标准

步骤三：防护电路的设计与仿真

现在没有任何一种器件可以做到一个器件就解决所有的问题，而需要有专业的保护方案。方案从哪里来？方案就是通过器件的选择和一系列的摆放，达到各种标准的完成。以下分别是防雷的几大措施和几种具体的防雷设计方案。

ps：本博文整理自第九届电路保护与电磁兼容技术研讨会（西安），更详细的内容可以浏览：
http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/review/sid/33

（1）输电设备的防雷措施
                 
在容易受雷击的设备上方安装避雷地线或避雷针，设备的外壳通过防护地线与大地连接，这是最基本的雷电防护方法。但对于一些耐压比较低的电子设备还需要进一步采取雷电防护措施。

避雷地线与防护地不能接在一起，因为雷击时避雷地会产生非常大的电流，而防护地一般是没有电流通过的。

（2）雷电保护原理
               
在电子设备电源线的输入端直接在PCB板上排一个ESD放电装置，比安装什么防雷器件都重要，通过放电装置可以使输入电压降到6000V以下，然后再通过限流电感与Y电容以及X电容进一步降压，基本上就可以避免雷电的损害。

电子元件技术网上的电感论文上提到：限流电感以及Y电容的数值越大，对共模浪涌电流抑制越有效，但Y电容也不能过大， Y电容过大检测设备漏电指标不合格。只要不考虑成本，X电容应该取得大一些为好， X电容越大对差模电压抑制越好。

（3）带防雷功能的EMC滤波电路
                  
在电源线输入端的PCB板上排一个雷电放电装置（一般爬电距离为6mm），可以对1万伏以上的共模脉冲电压放电，再经限流电感L0和C1、C2进一步印制，可使共模脉冲电压降低到1000伏以下。 L0不但可以抑制雷电，同时与C3、L1、C4、L2组合还可以抑制浪涌电压。 C1、C2为Y1类电容，要作用是抑制共模干扰，两个电容之和不能超过4700pF

开关电源的公共端（冷地）不能当地与外壳连接，否则高压将对电路中的整流器件和开关管击穿，并且EMC滤波作用将降低。

（4）对变压器初次级加静电屏蔽
                 
雷电产生的瞬间静电高压脉冲会很容易对MOS电路造成损坏。在变压器初、次级线圈之间加静电屏蔽抑制是静电高压脉冲保护MOS电路的最好方法，屏蔽金属膜最好接大地，或接初级公共地（热地），如果变压器的初、次级线圈之间无法加屏蔽，次好的方法也要选着紧靠初级线圈的次级线圈的引脚接冷地。

在前后级供电的连接线路中加磁环，也是对ESD防护的好方法，磁环相当于一个电感，它可以降低ESD的放电速度，通过分压可以大大降低M1、M2电容（IC器件的输入端电容）的电压幅度，使MOS电路得以保护。

（5）防雷设计方案展示  
              
             
设计好防雷方案之后，需要对防护元器件建立仿真模型进行仿真，如PSPICE建模。

步骤四：选择正确的元器件

好的防雷方案需要将各种多样化的保护器件进行有机的组合，选择最合适的。我爱方案网（http://www.52solution.com/）上面就有很多性价比很高的防雷解决方案，因为合理的成本是很重要的。这就需要了解各种防雷元器件的性能特点，比如开关元件类、限压元件类、防过流和过热保护元件类的不同特性。还需要多了解市场上有哪些性价比高的保护器件新品生产出来了，这些新器件是否能更好的解决问题，比如全球第一款防雷和防ESD一体的TSS，再比如超快反应速度和超低结电容的TVS瞬态抑制二极管。

步骤五：系统测试验证

初步确定方案之后需要严谨的重复测试和认证，比如在电源浪涌实验室、高频浪涌实验室进行雷击浪涌测试、电力线测试、静电测试。

步骤六：现场应用优化

现场的应用与优化非常重要，在方案在应用中会有返修率，返修率是方案最重要的因素，需要进行分析讨论。比如：ADSL的测试等级是否足够？标准的测试波形能否反应真实情况？测试等级越高越好？ 产品的静电防护等级是否足够？和湿度的关系？残压怎么获取？建设湿度净化间等

本博文整理自第九届电路保护与电磁兼容技术研讨会（西安），更详细的内容请浏览：
http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/review/sid/33