瞬態過電壓的產生及電壓保護

　　概述

　　近三十年來，隨著經濟快速發展，信息化設備得以廣泛地應用。然而，隨著技術的進步，信息設備集成度不斷提高，其耐沖擊能力卻顯著降低。導致因雷電產生的雷擊電磁脈沖對電子設備的損害成逐年上升趨勢。同時電氣系統的開關操作和靜電放電所產生的瞬態電涌也對電子設備造成了極大的危害。

　　電氣設備的開關操作或者由于雷擊放電而產生的過電壓會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，此類設備由于過電壓而造成的故障總數已經翻了一番。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有任何賠償。

　　瞬態過電壓的產生及作用

　　瞬態過電壓分別產生于開關過程、靜電放電和雷電放電?？梢酝ㄟ^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入電氣設備或電子設備內部。

　　房屋內部的導線回路由電源線路和數據線路共同構成，如圖1所示。同樣，也可以僅由數據傳輸線路的兩根導線，或者一個電源線路的兩根導線構成導線回路。

　　感應電壓隨著感應回路邊長的增大而升高。

　　當最初的大型計算機計算中心投入使用的時候，人們還很少，甚至根本沒有考慮到計算機與環境的電磁兼容性問題，而且也沒有必要。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路或導軌線路留出足夠的絕緣或足夠的間距，因而不會出現不同電位的兩點之間的“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出現，而是當過電壓是由外來干擾源產生才會出現。

　　而如今，計算機技術已經有了很大的發展。同樣的存儲容量和計算速度，幾年前還需要一臺整個房間那么大的計算機才能達到，如今只需要一臺個人電腦以及同樣微型化的外圍設備就可實現。所以不難理解，在這種個人電腦中一塊印刷電路板上的兩個導線軌道之間再也沒有那么大的間距存在了。而可能由外來干擾源引入的過電壓卻仍然具有同樣高的電壓值。

　　由于不同電位的兩個點之間的耐壓強度隨著間距的縮小而變得越來越低，新型計算機不再能夠在不采取適當保護措施，如防干擾和過電壓保護措施的情況下，繼續無故障和無損失地持續工作。

　　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“外部防雷設備”就可以提供足夠保護的人已經寥寥無幾了。

　　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，外部防雷設備會給房屋內部的電氣設備帶有EMC問題。在通過防雷設備接收和泄放雷電沖擊電流的情況下，會出現電磁影響，從而導致過電壓進入電氣設備印刷電路板上的導線回路和數據導線。如果雷電在電子設備的附件或通過自然雷電電流通道擊中地下(圖2)，也會以同樣的方式進入導線回路。

　　所有與雷擊通路并行和斜向的導線均會以此種方式受到影響。高達幾千伏的干擾電壓進入計算機電源線路或數據線路的情況并不罕見。然后，過電壓并非僅僅產生于雷電放電。每當電流變化過快的時候，根據感應定律所連接的線路內就會產生過電壓。比如在強電設備短路和開關操作時，或者在靜電放電過程中，就會發生這種情況。在這種情況，產生的過電壓往往很高，可毀壞電子設備。

　　在放電過程中，可能出現高達好幾千安培的放電電流。同時，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。

　　菲尼克斯電氣瞬態電涌保護器產品可以用一個理念加以概括，即TRABTECH(瞬態吸收技術)。用戶可以聯系各自的實際應用情況，以及對瞬態過電壓保護效果的要求，從豐富的TRABTECH保護器產品中選出適當的保護元件。

　　瞬態過電壓保護裝置是整個電磁兼容(EMC)技術領域中的一個部分。