DATE - 2024/06/05
突波保護 - 基礎知識
PDC抗突波產品
抗突波晶片電阻
SMD突波吸收器
JMV
金屬氧化物電阻（JMV）用於抵制瞬間電壓，JMV具有與二極體相似的非線性電壓電流特性。
由於JMV中的每一晶粒都具有細小的p-n-p結，因此比二極體具有更好且可靠的電性。此外，JMV還具有更好的電氣特性，例如優良的抑制電壓和低漏電流。
DIP 突波吸收器
過電壓保護介紹
如何選用突波吸收器
突波吸收器串聯或並聯使用確認項目
突波保護 - 基礎知識
突波的成因
成因
耦合類型
電流耦合
電感耦合
電容耦合
突波的作用方向
共模電壓
正常模式電壓
突波的影響
潛在危險
保護方案
抗突波晶片電阻
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FPS 厚膜抗突破高功率電阻
厚膜高功率抗脈衝電阻最大提供2瓦特
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| FPS FPF_Triple |
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FNF 厚膜抗突破電阻
厚膜耐浪湧電阻
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| FNF |
SMD突波吸收器
JMV
金屬氧化物電阻（JMV）用於抵制瞬間電壓，JMV具有與二極體相似的非線性電壓電流特性。
由於JMV中的每一晶粒都具有細小的p-n-p結，因此比二極體具有更好且可靠的電性。此外，JMV還具有更好的電氣特性，例如優良的抑制電壓和低漏電流。
靜電放電
ESD對電子產品的傷害一直是不易解決的問題。一般電子產品受到ESD作用時會出現不穩定的狀況，輕微的只需要重開機即可，嚴重可能導致電子產品內的電子元件毀損。靜電無所不在，多是人為造成，例如：電子元件製造過程中、產品組裝、搬運過程、儲存環境等。在乾燥的環境下加上空氣的流動造成分子互相摩擦，也會導致靜電作用更加顯著。
ESD對電子產品的傷害一直是不易解決的問題。一般電子產品受到ESD作用時會出現不穩定的狀況，輕微的只需要重開機即可，嚴重可能導致電子產品內的電子元件毀損。靜電無所不在，多是人為造成，例如：電子元件製造過程中、產品組裝、搬運過程、儲存環境等。在乾燥的環境下加上空氣的流動造成分子互相摩擦，也會導致靜電作用更加顯著。
| JMV-S |
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| JMV-S Automotive |
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| JMV-C |
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| JMV-E |
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| JMV-N |
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| JMV-B |
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DIP 突波吸收器
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JVR | |
| PARAMETER | VALUE | UNIT |
| Size | Ø5～Ø25 | mm |
| Varistor Voltage V1mA | 18～1800 V | Volt |
| Max. Clamping Voltage | 36～1815 V | Volt |
| Withstanding Surge Current ( 8/20μs ) | 100～20000 A | Amp |
| Energy (10/1000μs) | 0.6～1020 J | Joule |
|
JVZ | |
| PARAMETER | VALUE | UNIT |
| Size | Ø5～Ø25 | mm |
| Varistor Voltage V1mA | 18～1100 V | Volt |
| Max. Clamping Voltage | 40～1815 V | Volt |
| Withstanding Surge Current ( 8/20μs ) | 100～20000 A | Amp |
| Energy (10/1000μs) | 0.6～720 J | Joule |
 |
JVT | |
| PARAMETER | VALUE | UNIT |
| Size | Ø5～Ø25 | mm |
| Varistor Voltage V1mA | 18～1100 V | Volt |
| Max. Clamping Voltage | 40～1815 V | Volt |
| Withstanding Surge Current ( 8/20μs ) | 100～20000 A | Amp |
| Energy (10/1000μs) | 0.6～720 J | Joule |
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JVT_Automotive | |
| PARAMETER | VALUE | UNIT |
| Size | Ø5～Ø25 | mm |
| Varistor Voltage V1mA | 18～1100 V | Volt |
| Max. Clamping Voltage | 40～1815 V | Volt |
| Withstanding Surge Current ( 8/20μs ) | 100～20000 A | Amp |
| Energy (10/1000μs) | 0.6～720 J | Joule |
過電壓保護介紹
壓敏電阻在休息狀態時，對於受保護的電子元器件，具有很高的阻抗(數兆歐姆)而且不會改變原設計的電路特性。但當瞬間突波電壓出現(超過壓敏電阻的崩潰電壓時)，該壓敏電阻的阻抗會變低(僅有幾歐姆而已)，並造成原線路短路，因此電子產品或元件而因此受到保護。
如何選用突波吸收器
- 確定突波的來源及迴路
- 確定突波吸收器的連結方式
- 確定所需要的壓敏電壓及最高抑制電壓
- 依突波電壓ㄏ和突波阻抗計算出計算出突波電流的波形
- 檢查突波吸收器的突波耐量和脈衝壽命是否足夠
- 檢查受保護的電子產品所使用的電源變動是否穩定足夠
- 檢查突波吸收器的最大能量和能量壽命是否足夠
- 檢查下列關係是否正確:
- 受保護的電子產品最高耐電壓>突波吸收器的最高抑制電壓>真正產生抑制電壓>突波吸收器的崩潰電壓>受保護電子產品的工作電壓
- 若出現問題先檢查是否原因為漏電流太大
- 檢查突波吸收器連接方式是否適當
- 檢查突波吸收器負荷是否過大
- 檢查突波吸收器於於工作狀態下是否有其他任何問題
- 以受保護電子產品實際操作測試及確認使用的突波吸收器是否適當
- 檢查接地線的連接方式是否適當
| Varistor | 5mm | 7mm | 10mm | 14mm | 20mm |
| Nominal fuse current | ≤1A | ≤3A | ≤5A | ≤10A | ≤10A |
突波吸收器串聯或並聯使用確認項目
| 項目 | 串聯 | 並聯 |
|---|---|---|
| 目的 | 較高電壓 較高能量 (不需挑選) |
較大電流 較高能量 (需要挑選) |
| 應用範圍 | 適用所有突波吸收器的電壓及電流規格 | 適用所有突波吸收器但較大電流的規格 |
| 適用型號 | 需有相同的額定突波耐量 | 適用所有突波吸收器的電壓及電流規格 |
| 注意事項 | 耐浪湧電流額定值需相同 | 必須是單一額定電壓 必須挑選近似的V-I的特性 |
| 影響效果 | 單一元件額定電流需相同 提高額定電壓 提升額定能量 提高殘壓電壓 |
額定電流決定於電流分配的方式 需與單一元件的額定電壓相同 額定能量與電流分配成正比 殘壓決定於合成的V-I曲線 |
突波保護 - 基礎知識
突波的成因
突波 - 到底指的是什麼呢？突波如何產生？突波如何傳遞到您的設備和系統？這些問題對您來說可能一點都不陌生。接下來我們將向您全面介紹突波保護技術領域。
成因
突波通常轉瞬即逝。因此突波又被稱為瞬態電壓或瞬壓。電壓的上升時間只需要幾微秒，而之後的下降則相對緩慢，最多需要 100 微秒。
突波的成因包括：
突波的成因包括：
- 雷電放電 (LEMP)
雷電放電的技術術語為 LEMP， 意為雷電電磁脈衝。
雷暴中發生的雷電放電會引起極高的瞬態突波。這大大高於開關操作或靜電放電引起的突波。但是，其發生頻率遠遠低於其他原因引起的突波。
雷暴中發生的雷電放電會引起極高的瞬態突波。這大大高於開關操作或靜電放電引起的突波。但是，其發生頻率遠遠低於其他原因引起的突波。
- 開關操作 (SEMP)
開關操作的英文縮寫為 SEMP， 意為開關電磁脈衝。
在此，開關操作可以理解為開關高性能機械設備或供電網路發生短路。在此類操作中，從受影響電纜中通過的電流量可在瞬間發生重大變化。
在此，開關操作可以理解為開關高性能機械設備或供電網路發生短路。在此類操作中，從受影響電纜中通過的電流量可在瞬間發生重大變化。
- 靜電放電 (ESD)
靜電放電的英文全稱為 Electrostatic Discharge，簡稱 ESD。
當靜電勢不同的兩個物體互相靠近或發生接觸時，會發生放電並傳輸。常見的例子就是，人走過全鋪式地毯會帶上電荷，然後握住接地的金屬物體（如金屬欄桿）時會發生放電。
當靜電勢不同的兩個物體互相靠近或發生接觸時，會發生放電並傳輸。常見的例子就是，人走過全鋪式地毯會帶上電荷，然後握住接地的金屬物體（如金屬欄桿）時會發生放電。
耦合類型
突波透過各種方式進入回路。這些方式稱為耦合類型。
電流耦合
指的是直接耦合到回路中的突波。比如發生雷擊時就能觀察到這一現象。此時，高振幅的雷電流流經相關建築物的接地電阻，從而產生突波。
所有與中心均壓等電位連接的電纜都會受到這種電壓的影響。傳輸雷電電流的導線中也會產生突波。因為電流上升率較大，可推斷出此次突波主要是因為電纜電阻的電感效應。法拉第電磁感應定律可用作計算法則：u0 = L x di/dt。
所有與中心均壓等電位連接的電纜都會受到這種電壓的影響。傳輸雷電電流的導線中也會產生突波。因為電流上升率較大，可推斷出此次突波主要是因為電纜電阻的電感效應。法拉第電磁感應定律可用作計算法則：u0 = L x di/dt。
電感耦合
依據變壓器原理，透過一條載流導線的磁場產生電感耦合這一過程。直接耦合的突波在受影響的導線中引起增速極快的突波電流。
同時，在導線周圍形成同樣強度的磁場，相當於變壓器的初級繞組。磁場在受其影響的其他導線中感應出突波，相當於變壓器的二次繞組。耦合的突波透過電纜路徑到達所連設備。
同時，在導線周圍形成同樣強度的磁場，相當於變壓器的初級繞組。磁場在受其影響的其他導線中感應出突波，相當於變壓器的二次繞組。耦合的突波透過電纜路徑到達所連設備。
電容耦合
原則上，這類耦合是由於電勢差較大的兩點之間存在電場而產生的。發生雷擊後，透過避雷針的引下線產生高電位。在引下線和其他低電位部件之間產生電場。
這些部件比如可以是電源和訊號傳輸電纜或建築物內部的設備。電荷間的相互作用透過電場傳遞。從而導致電壓上升或最終在受影響的電纜和設備內產生突波。
這些部件比如可以是電源和訊號傳輸電纜或建築物內部的設備。電荷間的相互作用透過電場傳遞。從而導致電壓上升或最終在受影響的電纜和設備內產生突波。
突波的作用方向
突波透過兩個方向對回路產生影響。
共模電壓
帶電導線和大地之間發生突波或高頻干擾電壓時，產生共模電壓 [UL]。也稱之為不對稱共模電壓。
不對稱電壓主要影響位於帶電電位和接地點之間的結構元件，以及帶電電位和大地之間的絕緣體。這會導致 PCB 或導電設備和接地殼體部件之間產生火花放電。
不對稱電壓主要影響位於帶電電位和接地點之間的結構元件，以及帶電電位和大地之間的絕緣體。這會導致 PCB 或導電設備和接地殼體部件之間產生火花放電。
正常模式電壓
回路的帶電導線之間產生突波或高頻干擾電壓時，產生正常模式電壓 [UQ]。也稱之為對稱差模電壓。
對稱突波會危害設備和介面的電壓和訊號輸入， 從而導致電源或訊號處理結構元件的相關設備發生超載或損壞。
對稱突波會危害設備和介面的電壓和訊號輸入， 從而導致電源或訊號處理結構元件的相關設備發生超載或損壞。
突波的影響
在大多數情況下，耦合到回路中的突波會嚴重損壞設施和設備。對於持續使用的設備而言，這項風險尤其高。損壞可能造成極高的費用。
畢竟，不論是重新采購，還是維修損壞的設備，都需要錢。而更慘痛的代價則是長時間的系統停運，甚至是軟體或資料的損失。
畢竟，不論是重新采購，還是維修損壞的設備，都需要錢。而更慘痛的代價則是長時間的系統停運，甚至是軟體或資料的損失。
潛在危險
每條回路都規定了工作電壓。因此，每次一旦電壓超出公差上限，就會產生突波。
損壞範圍在很大程度上取決於所用結構元件的電壓穩定性以及在相關回路中可轉換的能量。
損壞範圍在很大程度上取決於所用結構元件的電壓穩定性以及在相關回路中可轉換的能量。
保護方案
保護回路原理介紹了規避突波的完整措施。請在腦海中畫一個圓，將您要保護的物體圈住。在線路與圓相切的所有位置上都必須安裝突波保護裝置。在選擇保護裝置時請考慮到相應回路的額定資料。如此一來，這個保護回路涵蓋的區域便受到妥善防護，可持續避免受到線路相關突波電壓耦合的影響。
這種保護回路方案可以分成以下幾個方面：
這種保護回路方案可以分成以下幾個方面：
- 電源
- 量測、控制和調節技術
- 資訊技術
- 發送和接收設備
若想進行有效的防護，請務必確定被危及的設備的位置及其在何種影響下會有危險。這張圖以經典單棟住宅為例，顯示了各個安全區域的位置。
縮寫 LPZ 的全稱為 Lightning Protection Zone（避雷區），指的是不同的危險區域。可區分為以下區域：
- LPZ 0A（直接雷擊）：指的是本建築物外面的危險區域。
- LPZ 0B（直接雷擊）：指的是建築物外面受保護的區域。
- __LPZ 1：__指的是建築物內部可能會被高能量突波危及的區域。
- __LPZ 2：__指的是建築物內部可能會被低能量突波危及的區域。
- __LPZ 3：__該區域可能會被設備和導線自身產生的突波和其他影響危及。
限制突波指的是規避高頻電流以及相關的瞬態過程。換言之，起決定性作用的首先不是導線的歐姆電阻，而是其感應電阻。
在將此類突波電流轉移給接地電勢的時候，依據感應定律，會重新在耦合點和接地之間形成突波。
在將此類突波電流轉移給接地電勢的時候，依據感應定律，會重新在耦合點和接地之間形成突波。
u0 = L x di/dt
u0 = 感應電壓（單位：V）
L = 電感 Vs/A（單位：H）
di = 電流變化值（單位：A）
dt = 時間間隔（單位：秒）
只能透過縮短導線長度或平行連接放電線路來降低感應電阻。因此，減小放電路徑的總阻抗從而降低殘餘電壓的理想解決方案就是使用網狀結構的均壓等電位，而且網格越緊密越好。
均壓等電位
u0 = 感應電壓（單位：V）
L = 電感 Vs/A（單位：H）
di = 電流變化值（單位：A）
dt = 時間間隔（單位：秒）
只能透過縮短導線長度或平行連接放電線路來降低感應電阻。因此，減小放電路徑的總阻抗從而降低殘餘電壓的理想解決方案就是使用網狀結構的均壓等電位，而且網格越緊密越好。
只有全部絕緣或使用一個完整的均壓等電位才能實現全面防護。但是在很多實際應用中無法做到全部絕緣，因此只能採用完整的均壓等電位。
為此，請將所有導電零件都連接到均壓等電位系統。透過保護裝置將導電線連接到中央的均壓等電位上。這些保護裝置將在發生突波時導電，並將突波短路。因此可以有效避免突波損失。
均壓等電位系統可以透過不同方式構建：
為此，請將所有導電零件都連接到均壓等電位系統。透過保護裝置將導電線連接到中央的均壓等電位上。這些保護裝置將在發生突波時導電，並將突波短路。因此可以有效避免突波損失。
均壓等電位系統可以透過不同方式構建：
- 線形均壓等電位
- 星形均壓等電位
- 網狀均壓等電位
網狀均壓等電位是最有效的方法，因為所有導電零件都配有一根單獨的導線，而其他導線則透過最短的路徑連接所有端點。這種類型的均壓等電位對於諸如電腦中心之類特別敏感的系統而言十分有用。
適用於電源的多級保護方案
依照選擇的保護裝置以及預計的環境影響，所需的設備和系統保護措施分成兩個或三個級別。原則上，各個級別的保護裝置依照放電容量的大小以及其所屬保護級別對應的電壓保護級別進行劃分。
具有單獨安裝的保護級別的三級保護方案：
具有單獨安裝的保護級別的三級保護方案：
- 1 類：避雷器
電壓保護級別 < 4 kV，常見安裝位置：主配電器 - 2 類：突波保護裝置
電壓保護級別 < 2.5 kV，常見安裝位置：配電盤 - 3 類：設備保護
電壓保護級別 < 1.5 kV，常見安裝位置：在終端設備前面
保護級別 1 和 2 也可以透過一個 1+2 類防雷和突波保護裝置組合實現。這種保護裝置可滿足對 1 類和 2 類保護裝置的要求。主要優勢是易於安裝。且無需考慮特殊的安裝條件。
採用 1+2 類防雷和突波保護裝置組合和 3 類單獨保護裝置的三級保護方案： - 1+2 類防雷和突波保護裝置組合
電壓保護級別 < 2.5 kV，常見安裝位置：主配電器 - 3 類：設備保護
電壓保護級別 < 1.5 kV，常見安裝位置：在終端設備前面
