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一個可行的軍工,航空電子設備浪涌及電磁脈沖解決方案

隨著氣象條件的急劇變化,自然或者人為的各種高強度瞬變電磁脈沖,給人類的生命和財產安全造成嚴重威脅。比如:2019年5月,一架俄羅斯蘇霍伊-100噴氣式客機,在著陸前,遭遇雷擊,導致通訊設備失靈,而后硬著陸,造成41人遇難的事故;2005年12月,一場太陽風暴所釋放的X射線使衛星通訊和全球定位系統信號中斷了10分鐘,給全球造成的經濟損失難以估量,本文嘗試對浪涌和電磁脈沖防護進行分析,并給出一個可行的產品解決方案。

(一)浪涌(electrical surge)和電磁脈沖(EMP)介紹

雷擊浪涌:由于直擊雷或者間接雷引起瞬態過電壓。通常會在電力線上感應出很高的電壓,由于雷擊浪涌的能量非常巨大,需要通過分級泄放的方法,一般采取三級到四級保護,將雷擊能量逐步泄放到大地。

電磁脈沖:是另一種瞬態現象,相對于浪涌,能量更小,在時域波形中,是一個納秒或者皮秒級短脈沖信號;具有輻射范圍廣,強度高,頻譜寬的特點,可以通過多種方式進行耦合,對電子設備或系統具有強大的破壞效應。

(二)產品介紹及解決方案

TY630系列濾波器:EMI/EMP濾波器,14Khz~40Ghz,全頻段衰減大于100dB ;電路為穩態電路,EMP衰減值大于30dB(C系列),大于26dB(CL系列),可以充分滿足EMP抑制的要求。優點:濾波器內部沒有瞬態電路,不含有MOV,TVS器件,故不存在老化,劣化問題。缺點:泄漏電流很大,浪涌8/20uS波形測試效果較差。(EMP測試按照MIL188-125-1/2進行)。

TYJ6200T系列濾波器:電路由穩態電路加瞬態電路組成,EMP衰減值大于30dB,可以充分滿足EMP抑制的要求。優點:泄漏電流小,瞬態電路還可以把浪涌電壓鉗位在一個很低的電壓水平(小于350V), 缺點:含有MOV,TVS器件,存在器件老化,劣化問題。

TYJ140系列有源浪涌抑制器:直流浪涌抑制時,TVS具備優異的鉗位功能,一直是工程師的首選,但是按照GJB188,GJB298,鐵路RIA12標準,波形持續時間為30-500mS;TVS管工作時,PN結就會熱擊穿損壞,如下圖。此時,有源浪涌抑制器就是最佳解決辦法。

我司有源浪涌抑制器工作原理如下:產品由MOS管,采樣電路,CPU,泄流電路四部分組成。以28V有源浪涌抑制器為例:通電后,抑制器完成建壓,打開MOS管,使MOS管處于全導通狀態,泄流回路處于待機狀態。如果采樣電路采集到浪涌信號,CPU就會打開泄流電路,并由MOS管將輸出電壓鉗位在35~36V,浪涌結束后,泄流回路又回到待機狀態,持續給后續電路提供一個穩定電壓。如下圖。

諧振腔波導型EMP濾波器:由于此產品不屬于我司業務范圍,在此不做說明。

在本文中,給出了浪涌和電磁脈沖抑制的多種方法,用戶可根據實際情況,選擇合適的產品,改善電子設備或系統的浪涌和電磁脈沖防護能力,順利通過相關測試。

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