適用于機載車載的高性能,高可靠性的瞬態(tài)抑制解決方案
在電子線路中,間接雷擊,或者感應(yīng)電磁脈沖引發(fā)的瞬態(tài)過電壓(浪涌),尖峰電壓對電子設(shè)備或系統(tǒng)具有強大的破壞效應(yīng),這就是一種瞬態(tài)現(xiàn)象。同時,在機載、車載領(lǐng)域,諸如:交流發(fā)電機、暖通空調(diào)、交直流電機、燃油泵、旋轉(zhuǎn)信標,大功率負載的投切,線路中的“拋負載現(xiàn)象”… 都是瞬態(tài)噪聲的來源。
電子電氣設(shè)備的大規(guī)模集成化,智能化,人機交互功能的普及,空間電磁環(huán)境越發(fā)復(fù)雜,帶來更多電磁敏感性方面的問題。
國軍標,機載彈載,車載領(lǐng)域,涉及的瞬態(tài)測試項目主要有以下幾個項目:如下表(表述不嚴謹)。
按照GJB181/298開展相關(guān)的浪涌試驗時,問題普遍存在,在GJB151B有關(guān)的CS101/106/115/116測試時(其中,CS101屬于低頻瞬態(tài)干擾),出現(xiàn)敏感性問題的概率也是非常高。
瞬態(tài)干擾具有隨機性,寬頻譜,高峰值,高疊加特性,且上升沿以及脈沖寬度,重復(fù)頻率隨機。傳統(tǒng)的瞬態(tài)抑制技術(shù)和產(chǎn)品多使用GDT,MOV,TVS等器件,由于器件的高殘壓,高損耗缺陷,導(dǎo)致高可靠性和長壽命無法得到保證;同時,基于幅值對瞬態(tài)波形進行衰減,無法在頻域響應(yīng)瞬態(tài)波形,故無法實現(xiàn)瞬態(tài)波形的大衰減,高性能也無法實現(xiàn)(直流小電流(Ir≤3A)EUT,由于自身的高阻抗特性,TVS具有相對于EUT小得多的阻抗,按照基爾霍夫KCL定律,TVS可分流絕大多數(shù)能量,此時,TVS為最佳選擇 )。
目前,國外航空航天以及軍工領(lǐng)域流行的解決方案如下:
在過去二十年,高性能,高可靠性的瞬態(tài)抑制技術(shù),經(jīng)過了多次迭代,終于得到比較完美的解決。
其中以lone star aviation(USA) 與ASCO(USA)貢獻最大。lone star aviation在2000年初率先開展了直流瞬態(tài)抑制器(第三代技術(shù))研發(fā),大約在2010年左右完成商業(yè)化。由于直流瞬態(tài)抑制器較有源浪涌抑制器性能好,適應(yīng)性強,用途廣,所以在美國航空機載領(lǐng)域迅速取得領(lǐng)導(dǎo)地位。有源浪涌抑制器的市場地位迅速式微。lone star把該產(chǎn)品命名為:Eliminator filter,我司命名為直流瞬態(tài)抑制器。
ASCO公司率先實現(xiàn)了交流瞬態(tài)抑制器的商業(yè)化,把交流瞬態(tài)抑制器命名為:Sine wave trucking filter,我司暫時命名為交流瞬態(tài)抑制器。相對于第一代:EMC濾波器+ 基于MOV,GDT的組合電路,交流瞬態(tài)抑制器不僅具有連續(xù)信號、調(diào)制信號的抑制能力,對各種瞬態(tài)干擾(脈沖)的抑制能力得到了極大的改善,克服了MOV,GDT器件殘壓高,損耗快的缺點,可靠性及長壽命的問題均得以解決。如下圖。
?? 附件1:
交流瞬態(tài)抑制器與EMI濾波器使用數(shù)據(jù)對比圖表:
附件2:
正弦波跟蹤浪涌抑制技術(shù)介紹: 普通浪涌抑制器,在浪涌到來時,只響應(yīng)一個過電壓或者電壓變化;作為前沿技術(shù),正弦波跟蹤技術(shù),具有普通浪涌抑制器的功能,還響應(yīng)于頻率的變化,即不論浪涌疊加在正弦波相位的何處,都起同樣的抑制作用,具體區(qū)別如下圖所示。
在本文中,給出了浪涌和電磁脈沖抑制的多種方法,用戶可根據(jù)實際情況,選擇合適的產(chǎn)品,改善電子設(shè)備或系統(tǒng)的浪涌和電磁脈沖防護能力,順利通過相關(guān)測試。