嵌入式接口保護(hù)設(shè)計方案

接口是嵌入式設(shè)備中最常見的組成部分，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，它起著?shù)據(jù)傳輸與隔離保護(hù)電路的作用，今天我們一起探討接口保護(hù)設(shè)計一種常見方案。

氣體放電管是一種陶瓷或玻璃封裝的，內(nèi)充低壓惰性氣體(氬氣或氖氣)的短路型保護(hù)器件，主要利用放電管兩金屬極板間的氣體放電實現(xiàn)保護(hù)，氣體放電管的原理圖符號詳見下圖1。

圖 1 氣體放電管常見符號

氣體放電管的工作原理是氣體放電，當(dāng)兩極間電壓足夠大時，極間氣體間隙將被擊穿，由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類似短路。導(dǎo)電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，一般在20～ 50V ，因此可以起到保護(hù)后級電路的效果。氣體放電管的主要指標(biāo)有：響應(yīng)時間、直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量、絕緣電阻、極間電容、續(xù)流遮斷時間等。

圖 2 氣體放電管工作原理

防雷電路的設(shè)計中，應(yīng)注重氣體放電管的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量等參數(shù)值的選取。在普通交流線路上與其他保護(hù)器件配合使用的放電管，要求它在線路正常運行電壓及其允許的波動范圍內(nèi)不能動作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足： min(Ufdc)≥1.8UP。式中， Ufdc為直流擊穿電壓， min(Ufdc )表示直流擊穿電壓的最小值， UP為線路正常運行電壓的峰值。

圖 3 防雷電路設(shè)計

氣體放電管主要可應(yīng)用在交流電源口相線、中線的對地保護(hù)，直流電源的工作地和保護(hù)地線之間的保護(hù);信號口線對地的保護(hù)，射頻信號饋線芯線對屏蔽層的保護(hù)。

氣體放電管的失效模式多數(shù)情況下為開路，因電路設(shè)計原因或其它因素導(dǎo)致放電管長期處于短路狀態(tài)而燒壞時，也可引起短路的失效模式。氣體放電管使用壽命相對較短，多次沖擊后性能會下降。因此由氣體放電管構(gòu)成的防雷器長時間使用后存在維護(hù)及更換的問題。