首先,我們都知道,電源是用來把電能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式,以使設(shè)備正確運行。常見的電源實例包括:把AC電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的DC電壓的AC到DC轉(zhuǎn)換器;把電池電源轉(zhuǎn)換成要求的電壓電平的DC到DC轉(zhuǎn)換器。而其中智能家居的電源主要為主控電路、信號隔離和顯示電路供電。電源方案為在輸入端口處添加浪涌防護電路,確保電源電路工作的可靠性和穩(wěn)定性。
行業(yè)間的協(xié)調(diào)和標準統(tǒng)一方面目前還不夠成熟,這就要求只能家居系統(tǒng)更多地考慮產(chǎn)品的安全特性,另外智能家居的安裝和布線可能是一次性的,所以系統(tǒng)最好具有極高的可靠性,對應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的雷擊浪涌、電網(wǎng)過電壓、靜電等能夠及時防護。實際應(yīng)用中,智能家居系統(tǒng)的電源接口和信號接口極易受到雷擊浪涌、電網(wǎng)電壓波動、靜電和老化短路、接線錯誤等過電壓及過電流故障侵害,導(dǎo)致系統(tǒng)故障或損壞。為提高系統(tǒng)的安全性和可靠性,需要在設(shè)計時考慮對其相應(yīng)接口做充分的保護。
在了解防護要點之后,就要對浪涌防護電路中所用到的電路保護元器件要有所了解,用于電源防護的電路保護器件有SOCAY碩凱電子的防雷限壓陶瓷放電管、TVS二極管、壓敏電阻、以及過流防護器件PTC自恢復(fù)保險絲等,其中陶瓷放電管、TVS二極管和壓敏電阻都屬于過壓器件,以下是其選型要點:
過壓保護器件選型應(yīng)注意以下四個要點:
1)關(guān)斷電壓Vrwm的選擇。一般關(guān)斷電壓至少要比線路最高工作電壓高10%;
2)箝位電壓VC的選擇。VC是指在ESD沖擊狀態(tài)時通過TVS的電壓,它必須小于被保護電路的能承受的最大瞬態(tài)電壓;
3)浪涌功率Pppm的選擇。不同功率,保護的時間不同,如600w(10/1000μs);300W(8/20μs);
4)極間電容的選擇。被保護元器件的工作頻率越高,要求TVS的電容要越小。
其中尤其要注意的是TVS二極管的選型,由于TVS二極管分為單向和雙向的,因此工程師必須要根據(jù)不同的應(yīng)用接口選擇使用雙向還是單向的TVS。直流電源接口一般使用單向的TVS;交流電源接口和通信接口一般使用雙向的TVS。
PTC自恢復(fù)保險絲選型要點:
1.保持電流要略大于用戶的正常工作電流。
2.Vmax要大于或等于用戶的最大工作電壓。
3.Imax要大于最大故障短路電流。
SOCAY碩凱電路保護元器件能夠提供在短路和過載條件下的安全保護。它們在外形因素、電流額定值、額定電壓、斷流容量和安裝選項上有廣泛的選擇范圍,為設(shè)計工程師在設(shè)計上提供了靈活性。
在整個電源輸入上的金屬氧化物壓敏電阻(MOV)提供過壓鉗位保護。它們的性價比高,且能最大程度地減少可能通入下游電子器件的瞬態(tài)電能。金屬氧化物壓敏電阻的選擇基于一系列參數(shù),包括額定電壓、峰值脈沖電流、器件尺寸和導(dǎo)線配置。
MOV和保險絲需要形成一種協(xié)調(diào)的解決方案,以至于熔斷保險絲元件所需的電能(也稱為“i2t”值)足夠高,能在浪涌電壓條件下允許MOV起作用,而不會使保險絲跳閘。換句話說,在浪涌電能鉗制和耗散的條件下,保險絲不應(yīng)打開。它只應(yīng)在過載或短路情況發(fā)生時跳閘。
即使在交流輸入中具有壓敏電阻,也有電路在浪涌事件中不能幸免的實例。在這些情況下,可以在倒相極的輸入電路添加一個TVS二極管。這個TVS二極管針對瞬變提供了二級保護。從壓敏電阻上“允許通過”的電能將被這個TVS二極管進一步減少到不會使電路失效的水平。
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