如何提高戶外ACLED產(chǎn)品的抗雷擊浪涌能力

ID:130231 · 發(fā)表于 2017-3-28 20:56

如何提高戶外ACLED產(chǎn)品的抗雷擊浪涌能力，感覺(jué)不錯(cuò)，分享給大家

常見(jiàn)的高壓線性恒流方案成為一種未來(lái)大趨勢(shì)，其發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

1.恒流晶體管+外置MOS

2.恒流管+內(nèi)置MOS+溫度補(bǔ)償電路

3.智能控制IC+外置MOS

4.多通道恒流+內(nèi)置MOS

5.多通道恒流+內(nèi)置MOS+溫度補(bǔ)償電路+過(guò)壓調(diào)節(jié)

縱觀以上高壓線性恒流方案的各個(gè)發(fā)展階段，當(dāng)EMC、諧波、高成本、電流、溫升、靜電、頻閃，所有能用芯片技術(shù)解決的問(wèn)題全部被一一解決之后，唯有雷擊浪涌，這個(gè)必須由功率器件來(lái)解決的問(wèn)題一直困擾著行業(yè)人士。

從高壓線性恒流LED方案發(fā)展的各個(gè)階段可以看出，在不加任何防護(hù)器件的下,1500V的全相位的差模浪涌一定可以把所有的高壓線性恒流方案的LED燈具徹底損壞!雖然用壓敏電阻的不同組合，可以提升高壓線性恒流LED燈具抗雷擊浪涌能力，能滿足室內(nèi)燈具的簡(jiǎn)單要求，但對(duì)于戶外使用的大功率LED燈具仍舊沒(méi)有更好的辦法來(lái)更進(jìn)一步提升其抗雷擊浪涌的能力。GB/T 17626.5建議產(chǎn)品滿足差模2KV、共模4KV的標(biāo)準(zhǔn)。雖然絕大部分廠家用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)安慰自己的產(chǎn)品滿足了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但內(nèi)心也明白，此標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際要求。真正被雷擊打壞時(shí)也是吃了暗虧做不得聲如圖所示的電路，是我公司了解的目前最完整的保護(hù)方案，全相位的差模雷擊浪涌能力不會(huì)超過(guò)3KV，如果是陶瓷基板共模4KV沒(méi)問(wèn)題，如果是鋁基板共模4KV就要做仔細(xì)思考一下。

1.如圖所示：慢熔斷保險(xiǎn)與壓敏電阻的匹配必須滿足以下表格

由以上表格可知，當(dāng)電流保險(xiǎn)絲與壓敏匹配不當(dāng)時(shí)，正常的浪涌吸收過(guò)程可以導(dǎo)致保險(xiǎn)損壞，增加故障率
2.由于貼片限流電阻的功率問(wèn)題，在抗雷擊浪涌的過(guò)程中需要多顆限流電阻并聯(lián)，這不僅增加了元器件數(shù)目，增加了鋁板排板空位，增加了故障率，并且前后限流電阻的功率會(huì)明顯不一樣
3.對(duì)于兩顆壓敏會(huì)選擇相同的電壓等級(jí)，但無(wú)法判斷是前高后低還是前低后高，導(dǎo)致對(duì)浪涌的吸收順序有偏差，增大壓敏電阻和限流電阻的故障率
上述三種情況屬于保護(hù)器件損壞
4.當(dāng)上述電路的壓敏電壓提升較高時(shí)，由470VDC提升到560VDC時(shí)，雷擊浪涌過(guò)程中的高殘壓也會(huì)導(dǎo)致燈具的過(guò)壓損壞，這個(gè)損壞有可能是硅橋、恒流芯片、MOS管或燈珠，這種損壞屬于被保護(hù)對(duì)象的損壞
綜上所述，該電路保險(xiǎn)絲、限流電阻、壓敏的匹配都易成為故障點(diǎn)，并且全相位抗雷擊浪涌能力最大不會(huì)超過(guò)3KV

為了降低這種對(duì)保護(hù)器件和被保護(hù)器件的損壞，在高壓線性恒流LED方案中，最有效的辦法是：增加一個(gè)獨(dú)立的“ACLED過(guò)壓保護(hù)控制器”來(lái)降低雷擊浪涌過(guò)程中的殘壓和提升保護(hù)器件的抗雷擊浪涌能力
怎樣在降低雷擊浪涌殘壓的同時(shí)提升保護(hù)器件的抗雷擊浪涌能力呢？

首先我們知道：相同的浪涌電流流過(guò)不同壓敏電壓的壓敏電阻時(shí)，壓敏電壓越高的
產(chǎn)品殘壓降越大，相同的浪涌電流流經(jīng)相同壓敏電壓不同直徑的壓敏電阻時(shí)，壓敏直徑越大的產(chǎn)品殘壓降越低！

其次我們知道，不同的雷擊浪涌電流流過(guò)相同壓敏電壓的壓敏電阻時(shí)，電流越大殘壓越高！

由此可知，降低壓敏電阻的殘壓有三種辦法：
         1.降低流過(guò)壓敏電阻的電流
         2.增大壓敏電阻的直徑
         3.降低壓敏電阻的壓敏電壓
提升壓敏電阻可靠性也有三種辦法：
      1.降低流過(guò)壓敏電阻的電流
      2.增大壓敏的直徑來(lái)提升流通容量
      3. 提升壓敏電阻的壓敏電壓來(lái)減少雷擊響應(yīng)次數(shù)
但是由此而帶來(lái)四方面的問(wèn)題也不能忽視：
      1.用限流電阻降低流過(guò)壓敏電阻的電流時(shí)帶來(lái)器件故障
      2.增大壓敏電阻直徑帶來(lái)的壓敏裝配問(wèn)題及成本問(wèn)題
      3.電壓波動(dòng)、操作浪涌、雷擊感應(yīng)對(duì)低壓敏電壓的壓敏電阻帶來(lái)的保險(xiǎn)絲故障及壓敏電阻故障
      4.提升壓敏電阻可靠性時(shí)提升壓敏電阻的壓敏電壓給后級(jí)電路帶來(lái)的不作為現(xiàn)象

提升壓敏電阻可靠性必須提升壓敏電壓；
   提升燈具可靠性又必須降低壓敏電壓；
兩者之間如何取舍呢？相信大家都很糾結(jié)
有沒(méi)有一款低壓敏電壓值的壓敏電阻在220VAC的電壓環(huán)境下表現(xiàn)出極大的可靠性呢？或者簡(jiǎn)單點(diǎn)問(wèn)：電壓值為390VDC的壓敏電阻有沒(méi)有可能在220VAC的電壓環(huán)境下可靠使用呢？
在絕大部分硬件工程師的腦海中深刻地印記著這么一個(gè)選擇公式：
            U1mA=(2-2.2)Un

   51黑電子論壇在此告訴大家：U1mA=1.8Un這個(gè)選擇也許成立勁陽(yáng)電子復(fù)合型PTC 熱敏電阻在雷電感應(yīng)及操作浪涌情況表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異的低殘壓特性和耐高過(guò)壓能力正是我們這款A(yù)CLED過(guò)壓保護(hù)器最核心的技術(shù)

由于PTC 熱敏電阻限制了流過(guò)壓敏電阻的浪涌電流，再加上壓敏電阻本身390VDC的低壓敏電壓，使得輸入端在1-10KV/2Ω的浪涌電壓下始終能保持低于600VDC的殘壓。
面對(duì)自然環(huán)境中殘酷的雷擊環(huán)境，相同的雷擊電壓，不同的落點(diǎn)距離對(duì)被保護(hù)對(duì)象的損害程度完全不一樣，上述電路中僅靠復(fù)合型PTC熱敏電阻對(duì)雷擊浪涌的“堵”顯得有些力不從心

為了加強(qiáng)對(duì)雷電的防護(hù)能力，我公司在上述電路增加多一級(jí)防護(hù)電路，加強(qiáng)了對(duì)雷電的“疏”導(dǎo)能力，并在此基礎(chǔ)上防護(hù)增加了共模防護(hù)措施，如圖所示：

在6000V/2Ω雷擊浪涌電壓下的保護(hù)波形如下圖所示：

該款產(chǎn)品的特點(diǎn)：串聯(lián)接入、疏堵結(jié)合、低殘壓、共差模防護(hù)、雙級(jí)聯(lián)動(dòng)、多點(diǎn)響應(yīng)、高流通量，可并聯(lián)使用
該產(chǎn)品的外形如圖所示，尺寸

該產(chǎn)品通過(guò)了CB認(rèn)證，滿足IEC61347-2-11的要求，可直接出口到”CB”認(rèn)證的接受國(guó)家

目前高壓線性恒流ACLED有鋁基板方案及陶瓷基板方案，這兩種方案在對(duì)雷擊浪涌的防護(hù)上各有優(yōu)缺點(diǎn):
1.鋁基板方案尺寸大，可以在鋁基板上排列部分浪涌防護(hù)器件，如限流電阻、壓敏電阻保險(xiǎn)絲等；缺點(diǎn)是差模防護(hù)能力有限，共模防護(hù)能力較弱。共模防護(hù)能力較強(qiáng)時(shí)又會(huì)直接影響芯片的散熱能力帶來(lái)其他一系列問(wèn)題