【导读】本文整理自君耀电子的资深工程师在“2014创客集市嘉年华暨开发者论坛”中的演讲。演讲从浪涌的产生以及防护理论出发，通过几个具体的设计案例深入分析了浪涌防护元器件的应用以及解决方案。以下是演讲的精彩文字笔录。
各位朋友，大家上午好！非常感谢大家来参加我们公司举办的浪涌防护元器件以及解决方案的演讲题目。
君耀电子 黄工
浪涌是怎么产生的？
什么是浪涌？大家都知道，目前电子产品基本上超过80%、90%的故障都是来自于各式的浪涌，那浪涌是用什么形式呈现出来的？右边这个图我们可以看到，浪涌它是以一个高压的脉冲，并且它是以一个微秒级别上升速度的脉冲波形。那么这种脉冲波形跟我们平常所说的额定电压或者工作电压是有区分的，它的突出点就是在这个尖峰的电压会非常高，并且脉宽的时间、波前和波中的时间是相对比较短，是以微秒级别形容这种脉冲的。在国内主要是以1.2/50微妙来衡量这种脉冲。
那么浪涌是怎么产生的？浪涌产生的方式有很多种，我这边主要是给大家讲其中两个对我们目前电子产品危害比较大的：
第一个就是所谓直击雷，这边的直击雷我们是防不住的，我们这边直击雷造成的影响就是浪涌电流在我们的接地电阻上所形成的反向的电压，这个电压的衡量也以ue=u×r，在这个方向会有一个反冲的电压，这就是为什么我们通常在二级的地方会有一个几十千伏或者说几百千伏的浪涌来损坏这种设备。
第二种就是闭合环路的感应过电压，我们都知道电磁感应现象，首先要有一根导线，通电导线，这个通电导线在形成一个电磁感应以后，会形成一个电压，这就是我们通常所说的闭合环路的感应过电压。这是一个主要的体现形式。
在远处雷的话我们主要有三点：第一个就是雷击直接打在我们接地的电缆线上，或者说相应的导线上，这时候所形成的一个感应电压；第二种就是云层之间的放电所产生的过电压；第三种就是我们相应的信息传输的一个设备，在这种线路上所形成的一个10：700脉宽的过电压。
如何进行浪涌防护?
既然我们有那么多浪涌，那么这个浪涌要怎么去防护？这个相对来说，在我们的电子设备上大家一直在摸索的课题，其实这个课题并不是太难，浪涌或者过电压它无非是以两种形式进行防护，那么防护的思路主要是两种：第一个就是泻放的思路，目前主要是以放电管的形式来进行泻放；第二种就是以限压过压吸收能力的方式来进行泻放。目前限压的保护器件主要有BOV、TVS DIOOE等等方式，是用得比较多的。
在国内，目前IEC6100-4-5以及IEC6100-4-2主要是针对浪涌里面抗干扰度进行定位的，这个标准里面会涉及到相应的浪涌能力的标准，以及我们相应的脉冲波形的定义。
那么既然它有这么多元器件，以及这些元器件是不是就是说它可以随便用，我只要有浪涌我随便把这些元器件随便挑一个放上去就可以，并不是这样的。所有的浪涌防护器件都有自己的特点，就比如说陶瓷气体放电管，所以在做防护的时候我们通常会做多级的防护，所以通常我们在过相应的标准的时候我们会说一级防护是否OK，两级防护是否OK，两级防护不行是不是可以采用三级防护，那么这些概念的形成是由于我们所有防护元器件它有自身的特点，影响了它器件布局的方式。
以三级防护为例，第一级我们通常采用陶瓷气体放电管、半导体放电管、以及玻璃放电管，在第二级的防护通常我们会采用TSS、MOV以及TVS Diode、TVS Array，这样就尽量降低了它的常压。在第三幅图这边会把这一大段的高压的电压把它泻成这么低的一个电压，这个时候对于大部分电路来说基本上已经满足了我们所有保护电路设计的需要了，但是由于我们现在的产品做得越来越精细，对我们的客户，或者说包括大家在设计这种方案或者这种电路的时候，对这个器件的要求又越来越苛刻，所以说在这个基础上我们会采用三级防护的思路。在第二级限压的效果下再进一步限压，这一步限压就会把电压限制在非常低的水平。第三级防护主要用到的还是我们刚才所说的TVS以及TVS正电，这里为什么要用到TVS正电，这里除了浪涌之外，还有一个限制电压的效果。
设计案例一：机顶盒电源
这里我们可以看到是一个机顶盒的方案，这是我们给创维电视做的一个系统的方案。那么在这个方案里面我们可以看到，包括各个数据接口，以及应视频的传输接口，以及在电源供电的部分我们都做了相应的防护等级，这个防护等级的复杂性，包括它电路搭建的复杂性的话，主要由我们相应的测试标准，或者说客户对产品的可靠性定位来决定的。
那么一个系统要求的这种防护的思路，具体是怎么来实现的呢？我们来看一下Power Spply，这些是一个AC输入部分，如果大家在设计浪涌防护里面相对了解比较多的话，在这一块应该会有一个比较清楚的认识，是三个压敏加一个放电管，这是一个比较经典的电路防护。
今天我还给大家带来的就是我们公司在防护上对电路进一步要求比较苛刻的一个电路，除了“3+1”的模式，那么我们在第二级，就是刚才我们所说到的多级防护里面，我们在第二级给它增加了一个差模的限压，这个限压采用压敏电阻和TVS，如果说采用TVS，大家在后续设计的时候需要关注到这个隔离的装置，这个隔离的装置可以把它理解为限流，这个隔离的装置要相对配合得比较好一些，TVS才不容易损坏，这是第二个。
除了我们传统的、多路的，今天还给大家带来一个更可靠的压敏电阻。那么这个压敏电阻的话，我们集成了我们相应的温控保险丝。大家都知道压敏电阻的失效模式是一个短路失效，那么怎么去规避这个短路失效，怎么规避我的产品着火，我们就给它增加了温控的保险丝，这个我们都给大家搭配好了它相应的组合。
那么温控保险丝它的特点是比较明显的，目前在我们公司的话，它有类似的三种产品：第一种就是这种两个引脚的，单个温控保险丝的；第二种它带有指示功能的，也就说我的产品什么时候坏了，我就知道这个产品大概是一个什么状态。这个指示灯就是为了表征我压敏电阻内部的状态，有可能我们压敏电阻可能是老化了，我们大家可能不知道，可能它还能工作，这是很正常的现象。如果说我们有这么一个指示灯的话，我们就可以知道我们的压敏电阻内部它到底是一个什么样的状态。
接下来我再给大家介绍一下Power supply的DC部分，这个目前用得比较多的还是压敏，这个压敏主要是来吸收浪涌的，这边主要是给大家说一下在我们的保护地以及PE部分，大家可能在很多电路，包括在台湾，包括在国外的电路里面，大家看到比较多的，在这个地方它会增加这么一个放电管。那么这个放电管，很多人跟我说，黄工，你这个放电管是不是加了没用，多加了？是，这个放电管从一定意义上来说它是有一点多加的成分，但是这个放电管可以规避一个风险，就是当你的保护地短缺的时候这个放电管可以对它的高压部分进行一个泻放，形成一个通路，这个放电管的使用在国外的话，或者是说在台湾相对来说应用得比较广，在国内也有人用，但是应用得相对少一些。这是一个对浪涌吸收比较强的保护电缆。
第二个是用TVS，以创维的机顶盒12伏供电为例，我们目前用的就是600瓦的TVS，选择的电压可能在12-15伏之间，就是对浪涌的简单吸收。
除了这种简单的防护，今天我还要给大家带来的就是这两年我们公司在产品上一个非常有创新的产品，这个创新我们叫做ATH系列的TVS管，这个TVS管具有非常高的性能，它的性能主要体现在两个方面：我们刚才说了压敏电阻的前压通常会比较高，如果说压敏电阻比较低，这时候浪涌的IP值就会做得比较小，那么我们这个ATH系列的产品既规避了我们压敏电阻的低压部分的浪涌吸收小的这么一个弱点，又提升了浪涌吸收能力大的这么一个优点；同时它在两端的限制电压，大家在这边可以看到，就是在IPP的条件下它的VC值是非常低的，以我们这个系列的产品为例，我们这个系列现在主要推的比较好用的产品18、24、26、30、33伏的产品，这个系列的产品在我们深圳、上海、北京这几个市场是用得比较广泛的。 这个产品给大家总结一下，它既有当量的吸收能力，低前箝压，就这么两个非常好的特点。
设计案例二：通信设备防护
接下来我简单给大家分享一下我们君耀在给我们客户做的防护里面，简单的一些电路搭建，这是以太网的保护电路，这个保护里面大家可以看到，我中间都接了一个玻璃气体放电管，在我的变压器后面加了一个TVS静电保护器件，这个陶瓷气体放电管主要是对于这种差分线增加放电。所以说在这一块我们共模部分增加了一个玻璃放电管，这个只是针对共模以及静电防护这一块的防护思路，如果说大家需要在差模之间进行防护的话，大家也可以再每一组差分线上增加放电管以起到放电效果的作用。
接下来我们大家再来看一下ADSL这块的防护，这一块的防护，行业里面主要是满足10：700微秒的测试，同时它会有一些比较通用的电力线搭建，由于时间关系，在防护这一块我就给大家做一些简单的介绍，因为这后面的PPT还是比较多，大家如果说有兴趣的话可以私底下找我了解，或者说到我们公司的展台那边，右手边的位置可以具体了解一下。
最后我给大家再说一下我们君耀，君耀主要有三个优势非常明显：第一个是我们有一个高效的团队，我们的销售团队是非常高效的，可以及时为客户提供相应的样品、交期以及非常高性价比的产品；目前我们有非常优势可靠的产品；我们还有相应的技术团队可以给大家提供方案、产品测试，以及现场整改优化的这么一个东西。
