五條金律讓工程師輕松搞定雷擊浪涌防護方案設計

如果你有幸認識一個電子工程師朋友，那么你肯定知道，他們的工作除了測試還是測試，這個測試可能是測試電路保護器件的產品性能參數，也可能是測試產品是否符合行業標準，但更多的是為客戶進行防護方案的測試，通過對測試數據的分析來優化防護方案，提高其安全可靠性。在電路保護解決方案中，雷擊浪涌防護是電子工程師尤為關注的一個防護重點，本篇五條金律將教您輕松搞定設計。

第一條、搞清楚雷擊浪涌的危害

浪涌是沿線路或電路傳送的電流、電壓或功率的瞬態波，其特征是先快速上升后緩慢下降。就通信線路和電力線路的浪涌危害來看，較為明顯的表現是系統暫停、死機、被損壞，嚴重時可能引發事故，而看不見的危害則是線路內部的性能下降、使用壽命減短、可靠性降低等影響。

第二條、理清雷擊浪涌防護方案的設計目的

常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內部結構高度集成化(VLSI芯片)，從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，系統較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入電腦設備，知道了雷擊浪涌的形成和雷擊浪涌對電腦設備以及其他電子/電力設備的損壞，雷擊浪涌防護電路設計要達到兩個目的：一是要將線路中感應的雷擊浪涌電流泄放到大地，二是要使被保護設備端的浪涌電壓限制在允許的安全電壓以下。

第三條、熟悉雷擊浪涌防護器件的性能參數

電路保護器件作為被動元件，一直默默的為各類設備提供雷擊浪涌、過壓、過流等防護，確保主動元件及整個電路、設備的使用安全。工程師都知道，只有選擇參數特性及防護等級合適的電路保護器件才能夠達到上述的保護目的，一旦選型不合理，不但不能起到保護電路的作用，甚至有可能會造成整個電路、設備的癱瘓。

雷擊浪涌防護中常用到的電路保護器件主要有開關型防雷限壓器件、半導體放電管、玻璃放電管；鉗位型防雷限壓器件TVS瞬態抑制二極管、壓敏電阻、貼片壓敏電阻、ESD靜電放電二極管以及過流防護器件PTC自恢復保險絲。在前面小碩有詳細提到過電路保護器件的作用及選型，本篇就不再贅述。

第四條、理論性的過一遍防護方案，預想防護方案效果

對于什么是“正常”和“異常”的運行情況，我們需作出合理設想，例如，你無法選用一個在6A下動作的過流保護器件，而期望你的設計在 5.99999A下正常運作，這根本就沒有足夠的余量。如果你的設計在正常運行情況下消耗6A電流，你必須選用一個在8A或更高電流下動作的過流保護器件PTC自恢復保險絲。不僅如此，你必須了解最大工作電壓、最高環境溫度，以及故障電壓、故障電流和故障持續時間，才能做出正確的選擇。

當然，電子工程師們必須要清楚任：何保護是不可能做到100%的。如果你設計保護一個特定事件，但是總有可能發生一些更加嚴重的事件。例如，電信雷電規范所描述的危害比直接雷擊要輕微得多，要保護產品防止直接雷擊造成的危害是有可能的，但這樣做卻非常昂貴。

第五條、在產品研發前期就要優先考慮電路保護

為確保市場中每一個成熟電子/電力產品設備的都具高安全可靠性，在設計開始時就要規劃電路保護方案，雖然電路保護器件比過往小了許多，但是在PCB設計完成之后，如果沒有充足的空間就不可能添加電路保護器件。如果電子/電力產品設備在研發周期沒有及時考慮電路保護，而后期又因為PCB板空間的問題致使防護方案的實現無能，就相當于沒有保護層，其雷擊浪涌防護能力基本為零，產品性能會持續下降、使用壽命減短、可靠性也逐步降低，嚴重影響產品質量及市場口碑，反之，在產品研發前期就積極的規劃了電路保護方案，并結合碩凱EMC實驗室的測試數據進行方案優化，產品可靠性得到有效保障，產品的質量和市場口碑自然也不會受到任何不利影響。

電子產品高性能和高可靠性設計的設計趨勢，使得開發者對電路保護與電磁兼容設計技術的要求不斷提升。以上五條金律，除了能夠讓新手電子工程師輕松搞定雷擊浪涌防護方案設計，還可以有技巧性的應用到其他類型的防護方案設計及整改過程中，從而設計出色的防護方案，更好的為設備服務。致力于為各行各業產品提供專業的安全防護產品和解決方案。