概述
近三十年來(lái),隨著(zhù)經(jīng)濟快速發(fā)展,信息化設備得以廣泛地應用。然而,隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,信息設備集成度不斷提高,其耐沖擊能力卻顯著(zhù)降低。導致因雷電產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖對電子設備的損害成逐年上升趨勢。同時(shí)電氣系統的開(kāi)關(guān)操作和靜電放電所產(chǎn)生的瞬態(tài)電涌也對電子設備造成了極大的危害。
電氣設備的開(kāi)關(guān)操作或者由于雷擊放電而產(chǎn)生的過(guò)電壓會(huì )對電子裝置造成損壞。電氣保險公司的統計數據表明,近3到4年之內,此類(lèi)設備由于過(guò)電壓而造成的故障總數已經(jīng)翻了一番。雖然在大多數情況下,電子設備使用者在硬件方面的損失,可以從其保險公司處得到補償,然而軟件方面的損失,以及設備停機所造成的巨大損失常常沒(méi)有任何賠償。
瞬態(tài)過(guò)電壓的產(chǎn)生及作用
瞬態(tài)過(guò)電壓分別產(chǎn)生于開(kāi)關(guān)過(guò)程、靜電放電和雷電放電??梢酝ㄟ^(guò)電流、電感或電容等耦合途徑由電源、測量設備或數據傳輸系統進(jìn)入電氣設備或電子設備內部。
房屋內部的導線(xiàn)回路由電源線(xiàn)路和數據線(xiàn)路共同構成,如圖1所示。同樣,也可以?xún)H由數據傳輸線(xiàn)路的兩根導線(xiàn),或者一個(gè)電源線(xiàn)路的兩根導線(xiàn)構成導線(xiàn)回路。
(圖1 )
感應電壓隨著(zhù)感應回路邊長(cháng)的增大而升高。
當最初的大型計算機計算中心投入使用的時(shí)候,人們還很少,甚至根本沒(méi)有考慮到計算機與環(huán)境的電磁兼容性問(wèn)題,而且也沒(méi)有必要。因為第一代計算機建造得十分堅固(對可能的干擾作用而言)。以今天的眼光來(lái)看,功率相當低的計算機占用了非常大的體積。
由于體積大,計算機內部可以為兩條導電線(xiàn)路或導軌線(xiàn)路留出足夠的絕緣或足夠的間距,因而不會(huì )出現不同電位的兩點(diǎn)之間的“火花放電”。
由于電位差大而造成的火花放電在設備正常工作的情況下不會(huì )出現,而是當過(guò)電壓是由外來(lái)干擾源產(chǎn)生才會(huì )出現。
而如今,計算機技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。同樣的存儲容量和計算速度,幾年前還需要一臺整個(gè)房間那么大的計算機才能達到,如今只需要一臺個(gè)人電腦以及同樣微型化的外圍設備就可實(shí)現。所以不難理解,在這種個(gè)人電腦中一塊印刷電路板上的兩個(gè)導線(xiàn)軌道之間再也沒(méi)有那么大的間距存在了。而可能由外來(lái)干擾源引入的過(guò)電壓卻仍然具有同樣高的電壓值。
由于不同電位的兩個(gè)點(diǎn)之間的耐壓強度隨著(zhù)間距的縮小而變得越來(lái)越低,新型計算機不再能夠在不采取適當保護措施,如防干擾和過(guò)電壓保護措施的情況下,繼續無(wú)故障和無(wú)損失地持續工作。
目前,計算機中心或其他高靈敏度電子設備的使用者中,相信依靠一個(gè)“外部防雷設備”就可以提供足夠保護的人已經(jīng)寥寥無(wú)幾了。
防雷設備必須與DIN VDE 0185第100部分或IEC 61024規定的內部防雷設備配套才能有效地工作。除此以外,外部防雷設備會(huì )給房屋內部的電氣設備帶有EMC問(wèn)題。在通過(guò)防雷設備接收和泄放雷電沖擊電流的情況下,會(huì )出現電磁影響,從而導致過(guò)電壓進(jìn)入電氣設備印刷電路板上的導線(xiàn)回路和數據導線(xiàn)。如果雷電在電子設備的附件或通過(guò)自然雷電電流通道擊中地下(圖2),也會(huì )以同樣的方式進(jìn)入導線(xiàn)回路。
(圖2)
所有與雷擊通路并行和斜向的導線(xiàn)均會(huì )以此種方式受到影響。高達幾千伏的干擾電壓進(jìn)入計算機電源線(xiàn)路或數據線(xiàn)路的情況并不罕見(jiàn)。然后,過(guò)電壓并非僅僅產(chǎn)生于雷電放電。每當電流變化過(guò)快的時(shí)候,根據感應定律所連接的線(xiàn)路內就會(huì )產(chǎn)生過(guò)電壓。比如在強電設備短路和開(kāi)關(guān)操作時(shí),或者在靜電放電過(guò)程中,就會(huì )發(fā)生這種情況。在這種情況,產(chǎn)生的過(guò)電壓往往很高,可毀壞電子設備。
在放電過(guò)程中,可能出現高達好幾千安培的放電電流。同時(shí),在多數情況下,均要求保護組件即便在放電電流很高的情況下,仍然將輸出電壓限制在盡可能低的值上。為了防止瞬態(tài)浪涌摧毀電氣系統,所有處于危險的接口,如信號輸入和電源,必須安裝防雷及電涌保護器。
菲尼克斯電氣瞬態(tài)電涌保護器產(chǎn)品可以用一個(gè)理念加以概括,即TRABTECH(瞬態(tài)吸收技術(shù))。用戶(hù)可以聯(lián)系各自的實(shí)際應用情況,以及對瞬態(tài)過(guò)電壓保護效果的要求,從豐富的TRABTECH保護器產(chǎn)品中選出適當的保護元件。
瞬態(tài)過(guò)電壓保護裝置是整個(gè)電磁兼容(EMC)技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)部分。