不怕雷擊 大功率TVS為重要供電設(shè)備保駕護航

三年前的“7•23”動車事故帶給人們無盡的悲傷，當時的事故原因調(diào)查顯示，雷擊導(dǎo)致了列車控制中心設(shè)備和軌道電路發(fā)生故障，錯誤地控制信號顯示，使行車 處于不安全狀態(tài)。如果那時的動車機車上能夠安裝高可靠的防雷擊設(shè)備，也許悲劇就不會發(fā)生，只是已經(jīng)沒有如果……

痛定思痛，天災(zāi)不應(yīng)該成為我們自我安慰的借口，雷擊也不應(yīng)該再次成為引發(fā)事故的元兇。“我們有能力通過技術(shù)手段使得列車設(shè)備在運行過程中，即使出現(xiàn)百年一遇的雷電天氣和浪涌電流也不會發(fā)生供電故障而使得行車面臨危險。Littelfuse(力特)的AK系列器件能夠抵御高達15kA(tp=8/20μs)的高能浪涌電流，從而為重要供電設(shè)備保駕護航。”Littelfuse中國核心代理商世強產(chǎn)品經(jīng)理張永龍先生表示。

Littelfuse——浪涌保護技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者

Littelfuse的大功率瞬態(tài)抑制二極管(TVS)浪涌保護器件產(chǎn)品線——AK家族——專用于保護貴重和重要設(shè)備，如電信基礎(chǔ)設(shè)備、工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)(TVSS)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)方案相比，它壽命更長、保護電壓更低、體積更小。

“Littelfuse生產(chǎn)TVS二極管的歷史悠久，目前出貨量排在全球前兩位。而TVS二極管也是Littelfuse最具特色與核心價值的產(chǎn)品，特別 是大功率TVS二極管。其被用于保護半導(dǎo)體元件免受高電壓瞬變損害，它們的PN結(jié)具有比普通二極管的PN結(jié)更大的橫截面積，因而能夠?qū)⒋箅娏鹘拥兀员苊?遭受損壞。” 張永龍指出。

Littelfuse是浪涌保護技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，其瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品家族十分龐大，從小功率到大功率的產(chǎn)品都有，可以做到很高的功率(30kW)，這 是很少公司能夠做到的。Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。如下圖1所示，完整的AK產(chǎn)品家族包括AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列，客戶如果有特殊的要求還可以定制。

圖1. Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。

AK系列大功率瞬態(tài)抑制二極管符合RoHS標準，符合UL認證，且不含鉛(Pb)，具有以下獨特優(yōu)勢：

●最高15kA浪涌性能(8x20μs波形)

●完整的AK產(chǎn)品家族，包括：AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列

●能夠支持極低的鉗位電壓

●精準的擊穿電壓(VBR的±5%范圍內(nèi))

●快速響應(yīng)(響應(yīng)時間不到1微秒)

●低斜率電阻

●泄漏電流低(微安級)

●Foldbak技術(shù)可提供卓越的箝位特性

●在峰值脈沖電流的額定范圍內(nèi)工作時，不會出現(xiàn)磨損。

Foldbak專利技術(shù)提供卓越鉗位電壓特性

Littelfuse之所以在大功率防雷方面受到市場的普遍認可，這源于他們獨創(chuàng)的Foldbak專利技術(shù)。如下圖2所示，采用Foldbak專利技術(shù)，二極管擊穿的形式先是雪崩擊穿，然后是齊納擊穿，最后電壓穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。

圖2. Littelfuse獨家的Foldbak技術(shù)將鉗位電壓降低到設(shè)備雪崩態(tài)值以下，可提供更強的保護。

“很多人以前將這種擊穿稱為硅雪崩，就是一開始的工作模式并非在雪崩模式，當電壓到達雪崩電壓Vbr的時候開始處于雪崩工作模式，在此模式中，TVS管上會有電流流過，會將大部分電流引流到大地，使電壓箝位一個低水平的位置，當TVS大反向電壓如果很大，電流一下子到達Ipp，此時TVS會將大電流泄放到大地，同時將電壓箝位在最大的箝位電壓Vc上，保護后一級電路不被高壓浪涌損傷。” 張永龍表示。

本質(zhì)上來看，只需一個AK系列的TVS二極管便可替代一大串為了獲得相同的浪涌電流保護水平而并聯(lián)起來的分立TVS二極管。因此AK系列可節(jié)省大量電路板 空間，簡化了設(shè)計并減少了組件數(shù)量，且在一個單一的通孔封裝(高達15kA浪涌)或一個SMD封裝(高達10kA浪涌)中便能做到這些。

AK系列是集成了Foldbak專利技術(shù)的TVS二極管產(chǎn)品，能夠提供高達15kA的保護，且是市面上能提供最低鉗位電壓的產(chǎn)品。此外，其精準的擊穿電壓可在電氣線路發(fā)生瞬態(tài)現(xiàn)象時快速響應(yīng)。

一個器件可替換一個模組

據(jù)了解，AK3已經(jīng)被大批量應(yīng)用在基站中，例如華為將其用在電源端防雷和抗浪涌保護。因為基站一般位于很容易受到嚴重雷擊和浪涌電流損壞的戶外環(huán)境。浪涌 電流會導(dǎo)致基站無法正常工作，更為嚴重的是，如果對浪涌電流不加以阻止，任其到達電子系統(tǒng)的線路和電子部件內(nèi)部，將導(dǎo)致火災(zāi)危險。

“以前基站都有一個機房，現(xiàn)在機房的面積越來越小，有的甚至都沒有了。好多就放在我們的一些塔上或者放在室內(nèi)，室內(nèi)的話就需要器件做的越來越小，以前是用 的SPD做浪涌的保護或防雷擊的模組，而現(xiàn)在用AK系列的一個器件就可以替換掉以前的一個模組。” 張永龍指出。

圖3. 用大拇指大小的一個AK系列TVS二極管器件就可以替代掉一個有1本書那么大的SPD模組。

如上圖3所示，采用AK系列的一個大拇指大小的TVS二極管的器件就可以替代掉一個大概有1本書那么大的SPD模組，進而可節(jié)省空間，提升系統(tǒng)性能。

此外，傳統(tǒng)的防雷電模塊通常用一年左右的時間就要更換，而采用該半導(dǎo)體保護器件，不易老化，用幾十年都沒問題，目前已經(jīng)應(yīng)用在了很多通信系統(tǒng)中。 Littelfuse還是全世界最早將TVS二極管應(yīng)用在基站中的廠商，而其現(xiàn)在主推的，也是目前業(yè)界反應(yīng)最好的一款產(chǎn)品就是AK系列。

張永龍還特別指出，在通信領(lǐng)域，AK系列除了在基站中得到廣泛使用外，服務(wù)器、刀片服務(wù)器、云存儲及數(shù)據(jù)中心等也都是其用武之地。

雷擊再強也不怕——AK6為重要供電設(shè)備護航

AK系列既可以應(yīng)用于通信設(shè)備中，也可用在工控領(lǐng)域，保護貴重和重要設(shè)備，如應(yīng)用于工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。能夠取代大體積、笨重的防雷電模塊，只用一個手指大小的器件就搞定了。

而在關(guān)乎人們生命安全的動車機車中，在靜電防護與防雷擊設(shè)計上，特別要求器件較小的尺寸、較大的雷電吸收能力，這是很高的設(shè)計要求。AK系列TVS產(chǎn)品提 供幾乎無限制次數(shù)的浪涌吸收能力，標稱范圍內(nèi)無疲勞損傷，長時間可靠工作，非常適用于在火車的控制系統(tǒng)中起到浪涌防護，抗干擾的重要作用。

“和競爭對手相比，AK系列產(chǎn)品的抗雷擊的等級更高，由于器件表面采用防火材質(zhì)，更加的安全可靠。我很高興的告訴大家，在世強的積極推動和技術(shù)支持下，AK6-170C已經(jīng)在株洲南車批量使用了，并且AK6-170C符合國家標準：IEC-61000-4-2 ESD ,15kV(Air), 8kV (Contact)。”張永龍進一步指出：“我們在南車的電子類設(shè)備的測試條件如下圖4所示，可以看到我們的參數(shù)高于國標的要求。”

圖4.抗擾度實驗要求。

此外，對比傳統(tǒng)的GDT、MOV方案，AK系列產(chǎn)品更加穩(wěn)定，可靠性更高，鉗位電壓更低，大大提升了產(chǎn)品的系統(tǒng)性能。

“在另一個人命關(guān)天的領(lǐng)域——大型醫(yī)療設(shè)備中，如核磁共振和大型的生命體征監(jiān)護儀等中也更加需要AK系列的保護。” 張永龍?zhí)貏e強調(diào)。

本文小結(jié)

AK系列瞬態(tài)抑制二極管面向大電流雙向設(shè)備打造，專為交/直流線路保護應(yīng)用而設(shè)計，可防止大型工業(yè)設(shè)備在開關(guān)時產(chǎn)生的浪涌。其設(shè)計極為緊湊，這意味著它的 體積只有傳統(tǒng)無源器件的1/10。因此簡化了電路設(shè)計，并減少了在電路板上占用的空間，同時總成本也大大降低。

“將AK系列應(yīng)用在動車控制系統(tǒng)中是世強提供給客戶的獨特價值，也是除通信設(shè)備外，AK系列產(chǎn)品的最重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。此外，由于抗雷擊的實驗對設(shè)備的要 求非常高，世強還能夠協(xié)調(diào)原廠，安排客戶在東莞、上海、蘇州的專門的抗雷擊實驗室進行免費的測試。最后，針對不同客戶的需求，我們甚至可以提供定制化的電 路保護解決方案及測試方案。” 張永龍表示。

本文小結(jié)

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