2011年11月9日 星期三

突波吸收器的認識


1. 何謂突波
在電子電路設計上,我們經常可以聽到 "突波" 這個名詞,
但是 "突波" 的真正定義究竟為何?
所謂 "突波" ,顧名思義,就是 "突如其來的電波" ,
它和 "電流脈衝" 、 "電壓脈衝" 所表達的是相同的現象。
從示波器上來看,在穩定的電流或電壓波形中,如果看到特別突出的異樣波形或雜訊,
而且比正常的波幅要大上好幾倍甚至數十數百倍的波形,我們便可以將它判定為突波,
當然先決條件必須是你的示波器可以負荷這樣的突波才行。

2. 突波的產生
一般來說,產生突波的主要原因有兩種:
一種是由打雷閃電所產生的雷突波,
另一種是由電路開閉所造成的開閉突波。
雷突波是由自然界所產生的,
因此如果你所設計的電路必須在容易產生打雷的地區使用時,
那麼加入適當的過載保護是絕對有其必要的;
開閉突波是電路導通的瞬間所產生的突波,當突波產生的時候,
如果你所設計的電路中並沒有所謂的 "突波保護" ,
那麼電路便容易因開閉突波而產生誤動作,
嚴重一點的狀況可能會導致電路因過載而損壞,
或因長時間接受突波的干擾而使電子零件的壽命減短,
因此在電路設計上,我們必須儘量避免突波的產生,如果不能避免,
則必須加入吸收突波的機制。
容易產生突波的電子零件,以控制電路開閉的相關零件為主,
其中包含繼電器(Relay)、開關(switch)、螺管線圈(solenoid)、保險絲(Fuse)、...
而 IC 中含有閘流體(thyristor)的開閉控制元件,或是用電晶體所作的交換式穩壓器,
... 只要有關於開閉控制的多數元件都是突波的產生源。



3. 突波吸收器
為了預防突波對電路所可能造成的損害,
我們有必要加入一些吸收突波的元件作為保護的措施:
對於外來的雷突波,我們可以選用避雷裝置,變阻器來保護電路;
至於內部所產生的開閉突波,
常用的方法可以加入二極體(zener)或氧化金屬變阻器來做保護,
下面便是針對開閉突波的兩種吸收器做介紹:

◆ 二極體箝位(clamp)法
所謂二極體箝位法,是在你所設計的電路中,
在使用繼電器的裝置旁並聯一個穩壓二極體,當繼電器 OFF 時,
繼電器的線圈會產生一個逆向電壓,
這時二極體便會導通短路並穩定電壓,將突波吸收掉。
但是這種方法必須使用在較低反應速度的電路中,
因為在繼電器 OFF的瞬間,二極體會導通使得繼電器繼續維持在 ON 一小段時間,
然後才 OFF,如果系統尚未完全 OFF 便立即 ON,會導致一些誤動作產生,
這點要特別注意。


◆ 變阻器(Varistor)
變阻器(Varistor),俗稱突波吸收器(Surge Absorber),
是一種會隨著電壓值不同而改變電阻值的電阻器,
變阻器當電壓超過額定的電壓值時,變阻器的電阻會急速下降近於短路的狀態,
將突波引導進入變阻器內,以熱的方式散發掉,
藉以達到穩定電壓及吸收突波電壓之功能,
並可因此避免電路元件受到突波電壓之影響而損壞,
就一般情況來說,幾乎所有需要穩壓的電子產品均會使用到變阻器,
整個應用面包括通訊設備、半導體保護、電力傳輸系統、控制系統等相關電子產品內部電路中。
目前相關產品依其所使用之材料,可分為碳化矽變阻器、氧化鋅變阻器及鈦酸鍶變阻器,而依外型則可分為圓板型,晶片型及環型等類別之產品。


◆ 氧化金屬變阻器
由於大多數的突波吸收器其適用場合,是屬於 AC Source 的應用,
所以我們利用上一個實驗的繼電器當做開關,將繼電器接上一個 110V 的電磁閥,
並在電磁閥導電的兩端加上 181K的突波吸收器(適用 115V~150V 之 AC Source),
看看其突波吸收的效果如何。在此要特別說明的是:
因為 AC 實驗的電壓值較高,當突波產生時其放大比率若與直流相似,
那麼電源接通的瞬間可能會產生近 1000V 的突波電壓!操作時請特別小心,
並確定電源的火線與接地正確接上。


==================資料來源=============================

旗威科技有限公司 地址:高雄市三民區昌裕街 18-1 號 網址:http://www.chipware.com.tw
技術專線:07-395-5152 技術支援傳真:07-395-5155 E-mail:chipware@chipware.com.tw





沒有留言:

張貼留言