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如何设计大功率可调开关电源防浪涌电路?

常用的大功率可调大功率可调开关电源防浪涌电路有三种计划:

     一、运用传统的防雷元器材组合成大功率可调大功率可调开关电源防浪涌电路,例如TVS管(瞬态按捺二极管),气体放电管,PTC(热敏电阻)等。这些防雷元器材的价格都很低。

     二、光耦合电路。(光隔离器材,价格较低,TPL521-4价格为2元左右。)

     三、磁耦合电路。磁隔离是ADI公司iCoupler专利技能,是根据芯片级变压器的隔离技能。运用该公司出产的相关芯片能够大大简化电路,削减PCB的面积。(adm2483的价格在10元左右,adm3251e的价格在10元~20元之间。)

浪涌的来历:浪涌一般由自然界的雷电、大功率可调大功率可调开关电源体系(特别是带很重的理性负载)开关切换时引起的,浪涌的发生将带来能量巨大的瞬变过压或过流,例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰,其能量可在瞬间焚毁衔接传输线上的悉数器材。

 一般所说的大功率可调大功率可调开关电源防浪涌,有两个耐压目标,一个是共模,一个是差模。自然界雷电或大电流切换时发生的浪涌一般认为是共模的,而差模方式的浪涌往往是因为数据电缆邻近有高压线通过,数据电缆与高压线之间因绝缘不良而发生的,尽管后者比前者发生的电压和电流要小得多,但它不像前者那样只保持很短的几毫秒,而会在数据通信网络中较长期内稳定地存在。光耦或磁耦器材标称的耐压是共模,也就是前端到后端之间的耐压。如果超越这个耐压,前端后端都一起烧坏;器材不会标称差模的耐压,这个由电路的规划来决议,如果超越这个耐压,前端烧坏,后端不会烧坏。

大功率可调大功率可调开关电源防浪涌电路一般分为隔离法和躲避法:

一、隔离法

    光耦合(需求隔离大功率可调大功率可调开关电源)

光耦合器(optical coupler,OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光耦合器以光为前言传输电信号。它对输入、输出电信号有杰出的隔离效果,所以,它在各种电路中得到广泛的运用。现在它已成为品种最多、用处最广的光电器材之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接纳及信号扩大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之宣布必定波长的光,被光探测器接纳而发生光电流,再通过进一步扩大后输出。

只需浪涌发生的电压幅值不超越光耦器材标称的值(一般为2500V),光耦就不会损坏,即便浪涌电压长期地存在也不会对被隔离的设备发生危害。值得注意的是,光耦一般只能按捺共模方式的浪涌,不能按捺差模方式的浪涌。光耦隔离在RS485或RS232通信中运用很广泛。运用光电隔离的优势是能够防止电气或磁场的噪声,而缺陷是传输速度受限于LED的变换速度、高功率散射以及磨损,并且还需求一个隔离型DC-DC大功率可调大功率可调开关电源。

大功率可调开关电源防浪涌电路

二、磁耦合

磁耦根据ADI公司iCoupler磁隔离专利技能的隔离器材,也称为次隔离器。因为磁耦的目的是将输入和输出信号隔离开来,所以变压器初级端电路与变压器次级端电路有必要在隔离的芯片上。变压器自身能够放置在恣意芯片上。

以ADI公司的ADM2682E(适用于RS485)为比如来说明磁耦合在大功率可调大功率可调开关电源防浪涌中的效果。

ADM268E2是具有±15kV ESD维护功用的彻底集成式5kV rm信号和大功率可调大功率可调开关电源隔离数据收发器,合适多点传输线路上的高速通信运用。ADM2682E集成了一个5kV rms隔离DC/DC大功率可调大功率可调开关电源,省去了外部DC/DC隔离模块。

与光耦比较,磁耦不仅仅少了一个隔离型DC-CD大功率可调大功率可调开关电源,还少了一个电平变换芯片,可大大削减PCB的面积。

二、躲避法

主设备的地连在一起构成单点接地,一旦有浪涌出现就能够安全搬运浪涌能量,此外有必要增加一些按捺浪涌的器材。能将浪涌所发生的额有害电流在到达数据端口前泄放到地回路中去的器材,主要有TVS管、压敏电阻、气体放电管,它们都有一个钳位电压,一旦超越该钳位电压,器材就会在衔接点之间发生一个低阻抗,然后搬运有害的电流,详细电路如下:

大功率可调开关电源防浪涌电路防雷器件保护电路图

但这些器材因为搬运的能量很大而不能长期保持。一般这些器材装置在数据线与地之间,关于RS485或RS422体系来说,应该挑选额外电压为6~8V的器材,一起,它们一般会给数据线带来一些容性负载,因此在规划体系时有必要考虑削减整个体系数据线的长度。装置器材时应尽可能地靠近被维护的设备,别的,用户有必要确保被维护设备的接地址与地之间的阻抗十分小,并且接地址与地衔接用的线最好又粗又短,若超出1m,应运用铜带线或编制电缆。

(1)单级防护

数据线只需接一个TVS。

(2)三级防护

榜首级是气体放电管,可泄扩大电流,因为浪涌一起发生十分高的尖峰电压,气体放电管太慢不能维护后边的固态电路;第二级是小电阻,一方面可限流,另一方面在榜首级与第三级发生一个压降;第三级是TVS管,可足够快地维护后边的固态电路,将电压钳位在一个安全的水平,然后维护数据线。

若将隔离法与躲避法相结合,则可更好地维护体系,详细电路如上图。图中,信号地与大地是衔接的,有了隔离器材就可使主设备不受接地址上可能发生的电压降的影响。别的,躲避器材一方面可按捺浪涌维护隔离器材,另一方面也可按捺数据线上发生的差模方式的浪涌。图8中,信号地未与大地衔接,躲避器材可按捺数据线上发生的差模方式的浪涌,一起差模方式的浪涌被平衡转化成共模方式的浪涌,隔离器材正好可按捺它,然后维护主设备。

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