浪涌抑制专题

压敏电阻的特点： a）优点：电压范围很宽，可从几伏到几千伏； 吸收浪涌电流可从几十到几千安培，反应速度快， 无极性，无续流，峰值电流承受能力较大，价格低。 b）缺点：钳位电压较高，一般可以达到工作电 压的 2~3 倍；而且，随着受到浪涌冲击次数的增加， 漏电流增加；另外，响应时间较长，寄生电容较大。 c）适用场合：直流电源线、低频信号线，或者 与气体放电管串联起来用在交流电源线上。

压敏电阻的选择： a）从抑制瞬变干扰的角度出发，压敏电压要尽 量降低以接近被保护电路的工作电压； 从提高元件 寿命来看，又要拉开两者差距。一般折衷的选取方 案为：对交流工作电路，压敏电压值为工作电压的2.2 倍；对直流工作电路，压敏电压值为工作电压的 1.5 倍。 b）通流量的选取：在实际应用中，压敏电阻所 吸收的最大浪涌电流应小于它的最大通流量。对同 一应用场合，当最大通流量增加一倍，压敏电阻的 寿命也同步增加一倍。

学习资料：TVS防护电路的典型应用

TVS 为电压箝位型工作方式，亚纳秒级的响应 速度。 TVS 有多种封装方式，可满足不同场合的需 要。 当 TVS 上的电压超过一定的幅度时，器件迅速 导通，通过 PN 结反向过压雪崩击穿将浪涌能量泄放掉。由于这类器件导通后阻抗很小，因此它的箝位电压很平坦，并且很接近工作电压。

特点 a）优点：响应时间短，漏电流小，击穿电压偏 差小，箝位电压低（相对于工作电压），动作精度 高，无跟随电流（续流），体积小，每次经受瞬变电 压后其性能不会下降，可靠性高。 b）缺点：由于所有功率都耗散在二极管的 PN 结上，因此它所承受的功率值较小，允许流过的电 流较小。一般的 TVS 器件的寄生电容较大，如在高 速数据线上使用，要用特制的低电容器件，但是低 电容器件的额定功率往往较小。 c）适用场合：浪涌能量较小的场合。如果浪涌 能量较大，要与其它大功率浪涌抑制器件一同使用， 则把它作为后级防护。

硅瞬变电压吸收二极管的选择 a）最大击穿电压 Vbr(max) ：小于器件最大允许安全电压。 最小击穿电压Vbr(min)：大于器件工作电压； b）最大反向工作电压 VRWM：应不低于电路的最大工作电压，一般略高于电路的工作电压。 （保证正常工作的时候没有漏电流） c）TVS 额定的最大脉冲功率必须大于电路中出 现的最大瞬态浪涌功率。 d）对小电流负载的保护，可在二极管之前串接 适当的限流电阻，从而可选用小的峰值吸收功率的 TVS 来担任这一功能。

（1）Vbr：大于正常工作电压，小于极限承受电压； （2）Vrwm：最大反向工作电压应当不大于极限工作电压。

RS422/RS485通信电气特性，正常工作电压：-6V-+6V(无负载条件下) ，-2V-+2V（有负载条件下）。 芯片极限工作电压：a)选用的RS485芯片极限电压：-7.5V~12.5V；b）选用的RS422芯片的极限电压-8V-12.5V。

共模TVS管：选择TVS二极管厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ6.0CA，Vbr(min)=6.67V，Vbr(max)=7.37V，Vrwm=6.0V。 差模TVS管：选择TVS二极管厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ13CAQ，Vbr(min)=14.4V,Vbr(max)=15.9V,Vrwm=13.0V。

CAN通信电气特性：根据ISO11898和ISO11519不同通信速率下的物理层电气特性可知，正常工作电压CAN_H(max)=5V，CAN_L(max)=2.25V，C_DIFF(max)=3.0V。 CAN接口芯片的极限电压为-40V-+40V。

共模/差模TVS管：选择TVS二极管厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ6.0CA，Vbr(min)=6.67V，Vbr(max)=7.37V，Vrwm=6.0V。

（1）工作电压： 1553b通信电气特性：根据《1573总线收发器datasheet》可知， 接收器：输入电压max 低于发送器电压； 发送器：±5V；

由于电气信号从总线收发器出来后进入隔离变压器，隔离变压器DB2725的匝数比1：1.79，此时信号电压为 接收器：输入电压max 低于发送器电压； 发送器：±9V；(5V*1.79=8.95V)；

【tips】1573总线收发器，输出差分电压为11.6V， a）直接耦合方式：变压器匝数比1：2.5，那么变压器输出的差分电压29V。信号进入盒式耦合器，信号正线和负线均串联55ohm电阻，负载端并联两个70ohm电阻（35ohm负载），实际负载的电压为7V； b）变压器耦合方式：变压器匝数比1：1.79，那么变压器输出的差分电压为20.764V.信号进入盒式耦合器，又有一级变压器匝数比为1：1.4，信号正线和负线差分电压变为29V，均串联55ohm电阻，同样负载端并联两个70ohm电阻（35ohm负载），实际负载的电压为7V；

（2）极限耐压： 发送器：未体现； 接收器：差模14V（变压器入口端）。

共模TVS管：选择TVS二极管厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ13CAQ，Vbr(min)=14.4V，Vbr(max)=15.9V，Vrwm=13.0V。 差模TVS管：选择TVS二极管厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ22CAQ，Vbr(min)=24.4V，Vbr(max)=26.9V，Vrwm=22V。

RS232通信电气特性： 逻辑1：-3～-15V ； 逻辑0：+3～+15V. 对于目前选用的RS232芯片而言： a)承受的极限电压是T_out/GND=±13.2V；R_in/GND=±25V； b)正常工作电压是T_out/GND=±5.5V；R_in/GND=±15V

发送端共模TVS管：厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ6.0CA，Vbr(min)=6.67V，Vbr(max)=7.37V，Vrwm=6.0V。 接收端共模TVS管：厂家为扬州杨杰，型号为SMCJ17CAQ，Vbr(min)=18.9V，Vbr(max)=20.9V，Vrwm=17.0V。

准备选择 厂家：风华； 型号：MLCDI2012L1R0M； 电感值：1uH， 测试频率：1MHz； 自谐振频率：60MHz； 直流电阻：0.14ohm； 额定电流：950mA

（1）以上为准备选用的电路拓扑结构，其中第一级的三端放电管改为CAN_H和GND CAN_L和GND之间两个TSS管。 （2）TVS和电感选型上面已经确定，一级防护的半导体放电管选型在浪涌抑制专题-半导体放电管tss介绍中确定。

当并联型的浪涌抑制器发挥作用时，它将浪涌 能量旁路到地线上。由于地线都是有一定阻抗的， 因此当电流流过地线时，地线上会有电压。这种现象一般称为地线反弹。 当浪涌抑制器的地与设备的地不在同一点，设 备的线路实际上没有受到保护，较高的浪涌电压仍然加到了设备的电源线与地之间。 解决办法：在线路（地）与设备的外壳（地）之间再并联一只浪涌 抑制器，或将两地选择在同一点。 受到保护的设备与其他设备连接在一起，由于 地线反弹的原因，另一台设备就要承受共模电压。 这个共模电压会出现在所有连接设备 1（受保护设 备）与设备 2（未保护设备）的电缆上。解决的方 法是在互连电缆的设备 2 一端安装浪涌抑制器。