時間:2024-11-13 16:32:51來源:21ic電子網(wǎng)
電源適配器作為現(xiàn)代電子設備的重要組成部分,其安全性和穩(wěn)定性直接關系到設備的運行效果和使用壽命。雷電作為一種常見的自然災害,對電源適配器的危害不容忽視。因此,在電源適配器的設計中,防雷措施顯得尤為重要。
一、雷電對電源適配器的危害
雷電是一種強大的自然現(xiàn)象,其蘊含的能量極大,瞬間放電產(chǎn)生的電壓和電流可高達數(shù)萬伏特和數(shù)千安培。雷電主要通過兩種途徑對電源適配器造成危害:直擊雷和感應雷。直擊雷是直接擊中電源適配器的雷電,這種情況雖然較為罕見,但一旦發(fā)生,其破壞力是毀滅性的。感應雷則是雷電在附近放電時,通過電磁感應在電源適配器的線路中產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓,這種情況更為常見。
雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓會對電源適配器的電路造成嚴重的沖擊,可能導致電子元器件損壞、電路短路甚至火災等嚴重后果。因此,采取有效的防雷措施,保護電源適配器免受雷電侵害,是確保設備正常運行的關鍵。
二、壓敏電阻在防雷中的應用
壓敏電阻(Voltage Dependent Resistor,簡稱VDR,或Varistor)是一種具有非線性伏安特性的電阻器件。其主要作用是在電路承受過壓時,進行電壓鉗位,吸收多余的電流,以保護敏感器件。壓敏電阻的電阻體材料通常是半導體,因此它屬于半導體電阻器的一種。
壓敏電阻的工作原理可以概括為:當加在其兩端的電壓低于其閾值(UN)時,流過它的電流極小,相當于一個阻值無窮大的電阻,此時壓敏電阻相當于一個斷開的開關;當電壓超過UN時,壓敏電阻的阻值迅速減小,流過它的電流激增,相當于一個阻值無窮小的電阻,此時壓敏電阻相當于一個閉合的開關。利用這一特性,壓敏電阻可以在電路出現(xiàn)過電壓時,將電壓鉗位在一個相對固定的電壓值,從而保護后級電路不受損害。
在電源適配器中,壓敏電阻通常被用作防雷元件,其主要作用是吸收雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓,防止其對電路造成損害。當雷電產(chǎn)生的高電壓沖擊電源適配器時,壓敏電阻會迅速響應,將過電壓鉗位在一個較低的水平,同時短路引起的過流會燒毀前方的保險管或迫使空氣開關跳閘,從而強制切斷電源,保護電路不受損害。
三、壓敏電阻的選型與參數(shù)
在選擇用于電源適配器防雷的壓敏電阻時,需要考慮多個因素,包括最大連續(xù)工作電壓、壓敏電壓、最大限制電壓、最大能量、最大峰值電流等參數(shù)。
最大連續(xù)工作電壓:這是壓敏電阻在正常工作條件下能夠承受的最大電壓值。在選擇時,應確保最大連續(xù)工作電壓略低于壓敏電壓值,以避免影響壓敏電阻的使用壽命。
壓敏電壓:指通過規(guī)定持續(xù)時間的脈沖電流(通常為1mA,持續(xù)時間小于400ms)時,壓敏電阻器兩端的電壓值。在電源適配器中,壓敏電壓的選擇應根據(jù)設備的工作電壓和可能遇到的過電壓情況來確定。
最大限制電壓:在壓敏電阻能夠承受的最大脈沖峰值電流及規(guī)定波形下,壓敏電阻兩端電壓的峰值。這個參數(shù)決定了壓敏電阻在過電壓沖擊下的保護能力。
最大能量:壓敏電阻在承受過電壓沖擊時所能吸收的最大能量。這個參數(shù)與壓敏電阻的壽命和可靠性密切相關。
最大峰值電流:在特定的脈沖電流波形(如8/20μs)沖擊下,壓敏電阻能夠承受的最大沖擊電流。這個參數(shù)反映了壓敏電阻在極端條件下的承受能力。
此外,還需要考慮壓敏電阻的耐沖擊特性,即壓敏電阻本身應能承受規(guī)定的沖擊電流、沖擊能量以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時的平均功率。同時,壓敏電阻的連續(xù)工作電壓壽命和沖擊壽命也是重要的選型依據(jù)。
四、壓敏電阻在電源適配器中的實際應用
在電源適配器的防雷設計中,壓敏電阻通常與保險絲、過壓保護器等元件配合使用,形成完整的防雷保護電路。例如,在三相四線制供電系統(tǒng)中,第一級防雷通常采用高能避雷器,將雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓短路泄放到大地;第二級防雷則采用過壓保護器,其中就包含了壓敏電阻元件,用于進一步吸收過電壓能量,保護電路不受損害。
在電源適配器的內部電路中,壓敏電阻通常被安裝在輸入端,與保險絲串聯(lián)。當雷電產(chǎn)生的高電壓沖擊電源適配器時,壓敏電阻會迅速響應,將過電壓鉗位在一個較低的水平,同時短路引起的過流會燒毀前方的保險管,從而切斷電源,保護電路不受損害。
五、結論
壓敏電阻作為電源適配器中的重要防雷元件,具有響應時間快、通流容量大、無后續(xù)跟隨電流等優(yōu)點,能夠有效吸收雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓,保護電路免受過電壓的損害。在電源適配器的防雷設計中,應根據(jù)設備的實際情況和可能遇到的過電壓情況,合理選擇壓敏電阻的型號和參數(shù),確保防雷保護電路的有效性和可靠性。同時,還應定期對電源適配器進行檢查和維護,及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的防雷隱患,確保設備的正常運行和使用安全。
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