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[技术心得]电子防护解决之道的过压防护方案设计 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2012-06-30

这个内容主要分两块,第一块一直在谈防护,为什么要防护,我们总是有原因的,第二我们如何去防护,这是一个很重要的原因。我相信下面的内容可能解释到刚才几位提出的一些问题。

这边有看到,应该来说,雷击灾害从90年代到现在日益严重,从电磁保护会议的规模也能看得出,到现在办了五届了,参加人员越来越多,而且争论的问题越来越多。

这边可以看到,我们从中国气象局看到的数据,从97年到06年这个数据是突飞猛进的形式,右边这一幅图是我们实际客户拿过的一个板子损坏情况,这边看到已经被直接损坏掉了。为什么损坏呢?有下面几个原因。
第一个就是气候的原因,这个是没有办法避免的,很多的情况我发现,今年6月份的时候,东方明珠好象被雷击了一次,好象蛮严重的。
第二点我们现代化的社会,科技含量越来越高,网络的普及性越来越高,包括我们这个会场有FY信号,FY连接到网络当中去,包括现在提到物联网的概念。

第三点尤为重要的,我们90年代的IC个头非常大,到现在体积非常小,最早摩托罗拉的手机叫大哥大,现在个头很小,又可以写画,还有一个原因,我们这么多设备的应用,从这个城市已经逐渐的往外扩,城乡结合到农村,因为整个国民经济的条件有很好的上升,现在家电下乡正是符合这样一个特点,很多农村人都开始用电脑,电脑是用起来了,但是整个农村的应用环境是很危险的,包括某些山区,以上几点给我们带来很严重的情况,我们要面对这个危机,我们要想办法解决它。
说到这里,顺便做下自我介绍:我是来自深圳槟城电子的FAE工程师李亚文,有很多的专家和老师帮我们分析了关于器件和电路方面的问题,我作为槟城电子的一个代表,我从另外一个角度跟大家分享一下槟城用十年总结的一些心得和体会,谢谢。同时感谢本次电路保护与电磁兼容研讨会的主办方上海电子展( www.aidzz.com )、电子元件技术网(www.cntronics.com)和我爱方案网(www.52solution.com)!
话说回来、下面就是一个方法,这一句话是我们在前面说过的,唯有系统整合者,才能成为解答者,槟城从另外一个角度,把我的器件放到你的设备里面,把你的设备放到系统里面整个来看,我不仅能够知道我器件怎么用的,我也知道你的设备是怎么用的,我们很清楚你的设备的应用环境。
后边是具体的东西,我们叫槟城防护解决之道,这算是为客人解决的一个工具,分六步,第一步叫环境分析,任何东西都有它的环境,包括室内室外的环境,两种环境使用不一样的,刚才有人提到半导体器件选择电流是多大,这跟你设备所在的环境是有关系,如果你在室外根据室外的条件,算出来雷是多大,如果在室内没有那么大雷,就缩小。

第二步根据环境确定电流是多少,就是测试标准,通讯测试标准相对来说比较健全,还有其它的行业,比如安防行业目前还没有比较成熟的标准,可能还要沿用其它的标准来做。标准有了之后我们就要开始进行一个电路的设计,这个时候电路设计你要对端口有清楚的了解,包括后续的发展,从传统的电话接口,到现在的ADSL,ESD,很多高端的东西都出来了,前面的东西有了之后,我们就做元器件选择,我们会根据电路的形式,这个测试标准,我们会选择一个合适的器件,刚才前面几位老师都有讲,过压防护器件分两种,一种开关式器件,一种钳位器件,每一种器件有不同的特点,能够发挥它最好的优点是我们希望看到的。

前面的东西都有了之后,我们槟城还有一个更周期的特定,叫实验室,我们04年就建成了一个雷击实验室,现在在大陆建成了,我们在台湾也建成了实验室,整个测试都是非常OK,通过实验室的测试把很多设备都能暴露出来,包括安全距离,都会有,说实话防雷是蛮偏的行业,通过实践手段我想得出我哪里需要去改进。
通过这个实验室测试以后可能把你的设备80%,甚至90%的问题全部暴露出来,因为实际环境始终是人类不可预知的,我的设备放在外面去,要接受时间的检验,检验之后还会有实际的问题暴露出来,这个时候到这边来,应用分析,我们查找原因为什么它有损坏,是我们没有考虑到,还是环境恶劣了,还是测试标准没选对,一般两到三个循环下来之后,我相信这些产品都是非常可靠的,不管它在哪个位置都是非常可靠,这是我们的槟城防护解决之道。

下面又是一些具体的环境,简单看一下,这种环境是室内环境,这是中心机房的情况,走线都是非常好,包括GAD都是非常规范,出了很多的标准来指导大家这样做。像这种就不一样了,这种安全监控,现在上海市每一个街头都有这种监控,公安设备,不可避免把线缆拉到机房去,这个时候它就比较危险。一种是在户外,这种很多线缆交叉的使用,很多商用线缆都在一起,这种时候很多情况会发生,都是我们没有办法去猜测的,这是另外一个等级,户外等级。
还有一些极端的,我们故意把这些东西放到山上去,我要让我的手机能够通信,还有平原输油管道的检测,这个时候遭受雷击可能性非常大的,或者像基站的情况,这个塔是走下来的,而且你的线是往上走的,这个时候距离很近,这个时候需要新的环境,需要我们怎么评估它,来选择更好的一个方案。

这边是测试标准,测试标准的选定,刚才讲到,通信行业的测试标准已经非常成熟了,主要分国际上的-4,-5。国际电信联盟给出的标准,它有很多的标准,目前已经到K72了,这边主要看到的K20,K21,一个是极端的测试标准,还有K45中继的测试标准,这个通常会在亚太地区和欧洲地区用的很多。然后北美有GR1089,它是很严格的一个标准,但是不可否认,这个标准是非常好的标准,它把设备所有的情况全部给评估出来,1449针对电源,可能要求更高一点。

槟城已经从08年开始就已经参与到国家标准的研讨和制定上面,现在是中国通讯标准化委员会的全权会员,每年到北京,参加三到四次的标准讨论,也提出自己的看法,算是为这个行业做出一些贡献。
这是防护电路的设计,过压电路有很多种,气放管,还有半导体,每一种器件都有它自己的特点,我们发挥它自己的特点就好,并不是把某些器件淘汰了,或者怎么样,这边可以看到,通常TVS放在最后一级来使用。关于防护电路的更多内容可以参考电子元件技术网的元器件知识库( http://www.cntronics.com/public/baike )栏目或是我爱方案网的知识堂 ( http://www.52solution.com/knowledge )频道!
简单介绍一下我们公司的新器件,这一颗叫视频端口的防护,它的优点是同时能够防雷,防静电,它能正常满足通讯的需要,我们已经出了更新的产品,正在做测试,是它一半的容值都可能,这边是我们做的一个简单对比,这是我们自己的,就是我们同行的,它的确会有一些差异在,目前在全国前五大DVR厂商已经大规模使用了,而且普遍反馈都比较好。
这边是我们公司做了很久,这个项目一反常态,因为常规气放管有一个蓄流的问题,都不可以加到电源上面,我们新研发的器件,可以彻底解决蓄电管蓄流的问题,这个华为基站已经测试通过了,它的通流量很大,采用一个特殊的触发结构在里面。

这边是电源端口,电源端口大家认为是蛮普通的一个器件,但是现在我们发现,很多我的客人都开始需求,不仅仅局限于一个雷击浪的测试,在深圳那边有好多厂家在这样做,我接触很多做家用电器,开始规范这个测试,我们这个器件已经满足两种需要,一种是雷击测试,都可以满足的,这是三千伏的气体放电管,而且体积非常小。
这个也一反常态,叫SLIS防护,我们公司跟芯片原厂都有合作,目前我们推出两款叫固定电压的防护,目前在斯迪克口使用,这个目前有原厂的支持,挺不错,而且这个成本比较厉害。

这边是网口,网口我们现在是用低成本的方案,网口为什么要防护,可能之前大家有看到,很多标准法规上都有写,它的测试等级只有一千伏,实际我们发现,我们电脑产品开始下乡,电脑到乡下以后不满足一千伏的环境了,联想提出一个需求,要达到四千伏,甚至六千伏,都是它经过市场搜集的信息,反馈给我们,我们跟他一起合作,给他做比较好的方案。这是百兆口的防护,这个方案在联想一体机上可以看到,按标准可以达到六千伏都没有问题。
自动粘贴原研讨会地址: http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/121/sid/23
这边是针对TOE的需求,前两天我看到电信发出一个消息说,让大家都可以上网,随时随地都通过WAF上网,它有一个问题,现在很多WAF都是通过千兆口,千兆口防护比较困难的,有很多人提出很多方法,防护量不够,我们也用这种方式,后面用TVS来做,现在在深圳几个做基站测试的比较好,目前在北京移动和上海电信都测试通过了。
另外2012最新的 第十二届电路保护与电磁兼容研讨会正在火热筹备中,现在在线抢注,可以免费获得价值300元的研讨会入场卷。在线报名地址是: http://www.cntronics.com/public/seminar/
下面这一款器件可能有点奇怪,因为我们槟城本身做元器件的,现在做出防雷器,这个最早的需求是联想提出来,因为它有些PC机不能更改板子的设计,我们就给它做了一个防雷器,它用两个弹片做GAD,目前可以达到一万伏,从千兆到百兆都可以测试,包括它的传导辐射都已经测过了,都没有问题。
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