專利名稱：瞬態(tài)干擾抑制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種主要主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、 汽車、電子鎮(zhèn)流器，家用電器、電子儀器、儀表、精密設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通
訊設(shè)備、RS232、 485及CAN等通訊端口、 ISDN的保護(hù)、1/0端口、 IC電路保護(hù)、 音/視頻輸入、交/直流電源、電機(jī)、繼電器噪聲、儀器儀表、RS232/422/423/485、 I/O、 LAN、 ISDN、 ADSL、 USB、 MP3、 PDAS、 GPS、 CDMA、 GSM、數(shù)字照相機(jī)的保 護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/ 視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、接觸器噪音的抑制等領(lǐng)域?qū)﹄娐吩?壓峰峰值進(jìn)行快速過壓保護(hù)的瞬態(tài)干擾抑制器。
背景技術(shù)：
各種電子系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)等，經(jīng)常會(huì)受到外來的電磁干擾，這些干擾主要 來自電源線路的暫態(tài)過程、雷擊閃電、以及宇宙射電等。這些干擾會(huì)使得系統(tǒng) 動(dòng)作失誤甚至硬件損壞。因此需要需要考慮靜電或浪涌對(duì)電路的損害，而靜電 的危害不言而喻，靜電放電效應(yīng)能釋放超過IOOOOV、 60A以上的脈沖，并能持 續(xù)10ms，基本可以讓電路中的IC報(bào)廢。
現(xiàn)有技術(shù)中一般輸出矩形波的峰值電壓波直流/直流電壓處理電路，采用 斬波方式輸出直流，且由信號(hào)發(fā)生/控制電路和輸出功率管組成的可調(diào)脈寬調(diào)壓 方式的轉(zhuǎn)換器。由于其輸入和輸出端地?zé)o法隔離，容易串入干擾，該電路輸出 的矩形波且含有較嚴(yán)重的過沖和功率較大含量豐富的諧波，電磁兼容較差而導(dǎo) 致的輸出電壓電流過沖較大，干擾大，帶感性和容性負(fù)載時(shí)容易損壞，容易影 響其他產(chǎn)品的正常工作。尤其在開關(guān)晶體管關(guān)斷的瞬間，由于電磁感應(yīng)會(huì)場(chǎng)生一個(gè)很強(qiáng)的反向峰值電壓。在一功率開關(guān)電路中會(huì)產(chǎn)生120Hz，寬度為4ms，峰 值電流為25A的脈沖群。如果不加限制會(huì)擊穿開關(guān)晶體管。而一般的TTL器件， 遇到超過30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì)導(dǎo)至損壞。為了有效地保護(hù)電子線路中的精 密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞，目前，國內(nèi)不少需進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備 上通常使用由陶瓷壓敏電阻或真空放電管組成的瞬態(tài)干擾抑制器來解決浪涌脈 沖對(duì)電路元件的損壞。壓敏電阻是一種金屬化物變阻器。壓敏電阻反應(yīng)速度僅 有5X10-8，易老化，最高使用溫度115°C，反向漏電流典型值僅有200pA， 箝位因子(VC/VBR) >7 8。而交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花 放電等瞬間干擾信號(hào)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大的瞬態(tài)干擾。 瞬態(tài)干擾會(huì)造成控制系統(tǒng)的電源電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在控制系統(tǒng)的輸 入電壓上，使輸入控制系統(tǒng)的電壓超過系統(tǒng)內(nèi)部器件的極限電壓時(shí)，便會(huì)損壞 控制系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備。目前采用的抑制措施是由硅瞬變吸收二極管組成的瞬態(tài) 干擾抑制器。硅瞬變吸收二極管的工作有點(diǎn)象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾 吸收器件；其應(yīng)用是與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)使用。該瞬態(tài)干擾抑制器件只是將幅度 很高的脈沖電壓頂部削去，殘留的仍是一個(gè)脈沖干擾電壓，只是幅度低些，其 中包含了大量的高頻成分，會(huì)對(duì)電路造成影響，因此并不能完全防止電路工作 異常。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種能吸收功率高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌信號(hào)，響應(yīng)時(shí) 間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小， 減小峰峰值瞬態(tài)干擾的瞬態(tài)干擾抑制器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種瞬態(tài)干擾抑制器， 包括被保護(hù)電路，其特征在于，在被保護(hù)電路與電壓處理電路之間連接有至少 一個(gè)陣列TVS瞬態(tài)抑制二極管和/或串聯(lián)電阻。本實(shí)用新型具有如下有益效果。
本實(shí)用新型采用二極管形式的TVS高效能保護(hù)器件。當(dāng)瞬態(tài)抑制二極管TVS 的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間 的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以極高的速度使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流， 吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上， 從而確保后面的電路元件免受高能量的沖擊而損壞。有效地保護(hù)電子線路中的 精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。當(dāng)脈沖寬度不同時(shí)其峰值功率也不同。 如某600WTVS，對(duì)1000ms脈寬最大吸收功率為600W，但是對(duì)50ms脈寬吸收功 率就可達(dá)到2100W，而對(duì)10ms的脈寬最大吸收功率就只有200W 了。而且吸收功 率還和脈沖波形有關(guān)如果是半個(gè)正弦波形式的脈沖，吸收功率就要減到75%， 若是方波形式的脈沖，吸收功率就要減到66%。反應(yīng)速度10-12s ，無老化現(xiàn) 象，最高使用溫度175"，反向漏電流典型值只有5uA，，箝位因子(VC/VBR) 《1.5它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓 較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

為了更清楚地理解本實(shí)用新型，現(xiàn)將通過本實(shí)用新型實(shí)施例，同時(shí)參照附
圖，來描述本實(shí)用新型，其中
圖1是本實(shí)用新型的瞬態(tài)干擾抑制器電路原理方框圖。
圖2表示本實(shí)用新型瞬態(tài)干擾抑制器在保護(hù)直流穩(wěn)壓電源的一個(gè)實(shí)施例。
圖3 圖6表示本實(shí)用新型保護(hù)直流穩(wěn)壓電源晶體管幾個(gè)具體實(shí)施例的電路 示意圖。
具體實(shí)施方式

圖1中，在被保護(hù)電路與電壓處理電路之間連接有一個(gè)陣列或多個(gè)TVS瞬 態(tài)抑制二極管串聯(lián)和/或串聯(lián)電阻。處理電路將直流電壓由信號(hào)發(fā)生/控制電路和輸出功率管組成。TVS瞬態(tài)抑制二極管串行連接分電壓，并行連接分電流。對(duì) 于數(shù)據(jù)接口電路的保護(hù)，應(yīng)選取具有合適電容C的TVS瞬態(tài)抑制二極管器件； 交流電路選用雙極性TVS瞬態(tài)抑制二極管；多線保護(hù)選用TVS瞬態(tài)抑制二極管 陣列。斬波方式輸出的可調(diào)脈寬調(diào)壓方式的轉(zhuǎn)換器輸出電壓峰峰值形成的瞬態(tài) 干擾的尖峰通過TVS來吸收，這樣通過示波器測(cè)試出的波形就是平滑而無尖峰 的。當(dāng)沒有合適電壓的TVS管供采用時(shí)，可以用多個(gè)TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管 的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個(gè)。而峰值吸收功率等于 這個(gè)電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積。TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線路中使用 的關(guān)鍵因素。在這種情況下， 一般用一個(gè)TVS管與一個(gè)快恢復(fù)二極管以背對(duì)背 的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也 較小，可滿足高頻使用的要求。
其原理是，當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過大電流，峰值為 IPP，端電壓由V鼎M值上升到VC值就不再上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。浪涌 過后，隨時(shí)間IPP以指數(shù)形式衰減，當(dāng)衰減到一定值后，TVS兩端電壓由VC開 始下降，恢復(fù)原來狀態(tài)。最大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱箝位因子Cf ， 表示為Cf二 VC /VBR， VC與VBR之比稱為箝位因子， 一般在1. 2 1. 4之間。
當(dāng)持續(xù)時(shí)間為20mS的脈沖峰值電流IPP流過TVS時(shí)，在其兩端出現(xiàn)的最大 峰值電壓為VC。 VC、 IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。電容量C是由TVS雪崩 結(jié)截面決定的，是在特定的lMHz頻率下測(cè)得的。電容量C的大小與TVS的電流 承受能力成正比，C太大將使信號(hào)衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重 要參數(shù)。最大峰值脈沖功耗PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給 定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功 耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功 耗還與脈沖波形、持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且，TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間之比為0.01%的脈沖重復(fù)頻率。如 果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，可考慮脈沖功率的累積，有可能損壞TVS。對(duì)于高密 度安裝的場(chǎng)合還可以選擇雙列直插和表面貼裝的封裝形式。
圖2是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，并有擴(kuò)大電流輸出的晶體管。該穩(wěn)壓源的穩(wěn)壓 輸出端與非穩(wěn)壓直流輸入連接的電路上，通?？邕B有由三極管、電阻和電壓調(diào) 節(jié)器并聯(lián)的電路。在穩(wěn)壓輸出端與地之間連接有至少一個(gè)陣列TVS瞬態(tài)抑制二 極管。在其穩(wěn)壓輸出端加上瞬變電壓抑制二極管，可以保護(hù)使用該電源的儀器 設(shè)備，同時(shí)還可以吸收電路中晶體管的集電極到發(fā)射極間的峰值電壓，保護(hù)晶 體管。建設(shè)在每個(gè)穩(wěn)壓源輸出端增加一個(gè)TVS管，可大幅度提高整機(jī)應(yīng)用可靠 性。
在圖3 圖6所示的實(shí)施例中，圖3瞬態(tài)干擾抑制器的兩個(gè)TVS管D1、 D2分別 并聯(lián)在穩(wěn)壓電源晶體管輸入、輸出端的地之間。在圖4直流穩(wěn)壓電源電路中，兩 個(gè)TVS管D1、 D2通過輸入端電阻和晶體管的連接接點(diǎn)，跨接于連接晶體管的電感 線圈和地之間。在圖5直流穩(wěn)壓電源電路中，兩個(gè)TVS管D1、 D2分別并聯(lián)在穩(wěn)壓 電源晶體管輸入端兩個(gè)串聯(lián)電阻接點(diǎn)和輸出端的地之間。在圖5直流穩(wěn)壓電源電 路中，在直流電源的輸入端的兩個(gè)串聯(lián)電阻接點(diǎn)和地之間并聯(lián)有有兩個(gè)串聯(lián)的 TVS管D1、 D2，并在兩串聯(lián)電阻與晶體管連接的接點(diǎn)處并聯(lián)有TVS管D3。同時(shí)還 在直流電源的輸出端與地之間還并聯(lián)有TVS管D4。
上述保護(hù)晶體管的描述的各種實(shí)施例。由于穩(wěn)壓電源其各種瞬變電壓能使 晶體管EB結(jié)或CE結(jié)擊穿而損壞，特別是晶體管集電極有電感性(線圈、變壓器、 電動(dòng)機(jī))負(fù)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高壓反電勢(shì)，往往使晶體管損壞。因此用本實(shí)用新型 的上述TVS管作為保護(hù)器，能夠有效地對(duì)電路元件電壓峰峰值進(jìn)行快速過壓保 護(hù)。
權(quán)利要求1.一種瞬態(tài)干擾抑制器，包括被保護(hù)電路，其特征在于，在被保護(hù)電路與電壓處理電路之間連接有至少一個(gè)陣列TVS瞬態(tài)抑制二極管和/或串聯(lián)電阻。
2. 如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，TVS瞬態(tài)抑制二極管串行連接分電壓，并行連接分電流電路。
3. 如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于， 一個(gè)TVS管與一個(gè) 快恢復(fù)二極管以背對(duì)背連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，TVS瞬態(tài)抑制二極管 加在穩(wěn)壓電源電路的輸出端，在穩(wěn)壓輸出端與地之間連接有至少一個(gè)陣列TVS 瞬態(tài)抑制二極管。
5. 如權(quán)利要求l所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，兩個(gè)TVS管分別并聯(lián) 在穩(wěn)壓電源晶體管輸入、輸出端的地之間。
6. 如權(quán)利要求l所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，兩個(gè)TVS管通過輸入 端電阻和晶體管的連接接點(diǎn)，跨接于連接晶體管的電感線圈和地之間。
7. 如權(quán)利要求l所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，兩個(gè)TVS管D1、 D2分 別并聯(lián)在穩(wěn)壓電源晶體管輸入端兩個(gè)串聯(lián)電阻接點(diǎn)和輸出端的地之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的瞬態(tài)干擾抑制器，其特征在于，兩個(gè)串聯(lián)電阻接點(diǎn)和 地之間并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的TVS管，并在兩串聯(lián)電阻與晶體管連接的接點(diǎn)處還并聯(lián) 有TVS管，同時(shí)還在直流電源的輸出端與地之間還并聯(lián)有TVS管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種瞬態(tài)干擾抑制器，在被保護(hù)電路與電壓處理電路之間連接有至少一個(gè)陣列TVS瞬態(tài)抑制二極管和/或串聯(lián)電阻。當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。TVS主要用于對(duì)電路元件進(jìn)行快速過電壓保護(hù)和電壓峰峰值的瞬態(tài)干擾。它能“吸收”高功率的浪涌信號(hào)。TVS具有體積小、功率大、響應(yīng)快、無噪聲、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)，它可以有效地對(duì)雷電、負(fù)載開關(guān)等人為操作錯(cuò)誤引起的過電壓沖擊起保護(hù)作用。
文檔編號(hào)H04M3/18GK201328145SQ20082014058
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者平 李 申請(qǐng)人:成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)電子科技有限公司