工业电子与系统设备的防雷和静电保护

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下面有请蒋浩峰先生为大家介绍，工业电子与系统设备的防雷和静电保护。大家欢迎。

蒋浩峰：大家上午好。我是Littelfuse工程师，我叫蒋浩峰，我是从深圳过来，主要是负责华南区的工作。今天讲的主要是力特保护和防雷方面一些新产品和新的技术，希望对大家有所帮助。我们是专业做保护器件的一个公司，有过流保护，还有过压保护，目前分为两大块，第一个ESD的保护，还有一个雷击的保护。这上面是过压的保护，不是长时间的过压保护。目前的两大技术都有两个工作原理，第一个是嵌位的技术，就是这个元件在保护以后电压非常高，比如说选个50伏的保护器件，来了一千伏的就到70伏等等。还有就是一个开关的技术，就是相压降很低，电压非常低。工程师选的时候要考虑这两个技术对电路的要求。所以说这个大家一定要注意一下。

好，我们先说个比较简单一点的，就是过雷击，一般是以6100-4-2为标准，目前的ESD大家都知道，都是6100-4-2的标准。我们两大类技术，刚刚分成了不同类别的产品。力特的产品领域比较广、比较宽，目前整个市场的趋势也是倾向于这几大类技术。第一是雷击的保护，目前有四种技术做雷击的保护。大家看到两种技术，第一就是开关的技术，还有一个就是气体放电管的技术。在雷击保护里面，有另外两大部分，第一个大家非常熟悉的MOV，还有一个TVS管的技术。这个应用的领域越来越广，我们还有一种专业技术，就是做雷击保护的。TVS管相对来说是比较少的，一般不能做雷电的保护，有很大的同流量时，一般TVS做不了，我们力特有一个专业的产品，可以做雷击的保护，是日前在电源里面应用非常多的一种技术。后面我们可以看到，那么这个是雷击的保护。

后面是ESD保护，你们可以看到，现在整个市场上，基本上都没有这种技术，都是用嵌位的技术来做保护，目前市场上ESD保护有三大类产品，第一个是 LMV，就是压力电阻，因为前面的MV，常被我们用来做雷击保护，这里LMV是贴片形式的。它主要的应用是做静电保护。那么ESD保护，除了MLV电阻以外，还有TVSdiode Array。这里TVS管，也是一个保护，只是倾向于静电保护，因为体积小，做的贴片形式。下面专业的产品，叫PGB，是一种高分子的产品，也是贴片形式，做静电保护使用。那么你们会问到，这三种技术有什么差别，我这里给大家做一个简单的归纳和介绍。另外就是要对本次研讨会的主办方电子元件技术网(www.cntronics.com)和我爱方案网(www.52solution.com)说声感谢，组织这么大型的电子工程师聚集的研讨会并不是件容易的事！谢谢！
第一个是MLV，是从MOV延伸出来的，是新的技术，这个产品特点最大的特点就是价格非常便宜，但是它有一个缺点，就是会衰减、老化，可靠性不高。然后它的产品，电容值一般是比较大的，一般是几百个，还有几个的，目前新的技术有一个PF左右，成本就上去了，那就是大概应用的领域。你们知道TVS是做过电压保护的，ESD是做静电保护的窗口，如果加上元器件在这个信号下，元器件的电容值很大，这个信号是真的，讲核心的技术，就是电容值的大小，所以根据我们刚才的介绍，MLV主要是低频的部分，比如说手机键盘，笔记本键盘里面，应用比较多，但是比较便宜。目前在市场上，看得到最多的TVS管，就是二极管阵列的技术，目前应用非常多，一般做半导体的都有这种产品线，做静电保护用的。很明显看到这种产品，是半导体的技术，你也知道可靠性是非常非常高的，还有反应时间，和TVS管来比较的话，这个时间其实我觉得没有大的差别，其实也就几十纳秒，在61000-4-2应用中没有什么问题，但是可靠性不可比较，还有一个注意核心的技术，就是嵌位电压非常低。目前TVS管最低可以做到3000，所以在你们应用的时候，要考虑这个问题，有的芯片，嵌位以后，电压有特别的要求，要求电压低的话，可能用下面产品都保护不了。

那么这个时候这个技术嵌位做的很低，有更强的保护。TVS二极管，还有一点，就是说它的电容值大小，这个产品的电容值大小都有的，一般大的TVS的二极管保护技术，是几十个PF，目前市场上最小做到0.4PF左右。当然0.4PF左右，对我们目前市场上的 USB3.0，还有1.3、1.4都够用了，但是目前市场只能做到0.4个PF左右，封装也可以多种选择。下面是PGB的产品，是我们力特的专业产品，在市场上能做这个的有，但是少，这是一个高分子聚合的技术，核心的优势在什么地方，就是电容值超低，大概低到0.05PF左右，前面两个产品目前的技术，电容值在0.4左右，这个是0.05左右。这就是我们对三大产品的简单归纳。大家对上面的应用比较熟，我就不多讲了。有兴趣的同学可以去电子元件技术网的知识库(http://www.cntronics.com/public/baike ) 栏目或是我爱方案网的知识堂(http://www.52solution.com/knowledge )栏目查看更多关于这个问题的资料！
这个是固体管的图，这个产品在导通以后很低。下面是气体关联管的，也是一个开关的技术。下面是压敏电阻，小到片，是做静电保护用的，上面大的是工业上用做雷击保护的。从图里面可以看到，压敏电阻会衰减。有很多时候不用螺丝，会换下来，根据当用的维护频率，根据雷击的次数，一年半年做一个保护更换，所以这个是压敏电阻唯一的缺点，会老化会衰减。其实前面我们看到的大概就是这几种产品，不同的产品有不同的保护，这里我们可以理解，就是说一个保护，综合性的保护，刚刚讲的防雷三个产品，侧重于不同方面。因为压敏电阻防雷，有一个优点，通流量非常大，大的防雷的可以做80千安，目前比较流行的就是长宽34的那种体积，一般通流量40千安，就是防雷技术，通流量非常大，缺点是容易老化。还有就是气体关联管，气体关联管的通流量10千安容易做，但是有一个缺点，就是有可能会加速它的老化。

还有TVS可以做防雷，TVS管防雷可靠性高，反应比较快。大家有目共睹，但是有一个缺点就是一般通流量做不大，比如说500瓦的 TVS，通流量到50安培，所以那种400、600瓦的就几安培，通流量不大。还有一个，TVS的产压比，就是嵌位电压和导通电压的比可以做得很低，这是它的优点。比如说我选50伏管，到70伏左右，但是产压比很高，这不是好点。所以从这个图我们可以看到，针对MOV和TVS的综合应用，有的把产压做得很低，用TVS做不了，所以前面加一个MOV，就是吸收这个能量，把大的能量吸收掉，产生后面加一个TVS，把它前列的尖峰降低，这是比较流行的做法。

下面我们可以看到我们力特在防雷的一块，是有比较特别的专利产品的。下面讲的就是High power serires TVS Diodes，最大可以做到15000A，刚才讲过优点非常明显，目前应用很广。
可以看一下我们TVS管，高压的TVS管，跟普通的比较一下，大家看一看，第一是Part Number  AK10-380C，71HB34，第二个就是IPP，可以做到10000A。MV有一个寿命的限制，打一次雷就衰减，最后会失效，在我们防雷模块里面，结合MOV做一些替换，都是这个原因，所以你们看到，这个寿命是非常长的，不过比MOV贵，但是算起来是非常超值的。而且这个产品目前在很多通讯公司里，我们基本上有一些成功的案例在那里面运行。还有刚才讲的，Vcl，520V大于1000V，还有封装形式，比MOV小，所以这个产品也是我们AK系列的一个核心技术优势。比如现在举个例子，因为对于嵌位电压你们没有概念，比如说我们电压是32伏到72伏的范围，但是一般的厂家，在防雷、过压保护用的时候，会加一个MOV，有一个就是缺点嵌位电压很低。假如说最高电压是72伏的话，选MOV选90伏以上。所以嵌位做的很低，不是越低越好，现在通讯的客户，要求把嵌位电压做很低，如果这个客户有100伏的要求，你MOV做不到，只能用TVS这个技术来做。我有一个客户有这个要求，必须做到100伏以内。

由于时间关系，我讲快一点，下面我看一下，这个贴膜，也是我们的专利产品，在整个市场的应用也越来越多，TMOV，你们知道MOV是容易起火，前面加一个 T，核心的应用就是防止MOV起火，你们没有共识，举个例子，当然你们做防雷箱的话，就知道这个产品很熟悉，现在目前的方案，就是普通的MOV在前面绑起来，是流行的方案，这个方案理论上目前来讲不可靠的。还有一个就是现在不仅仅是在SPD防雷模块，在其他的领域也用，MOV容易起火，比如说选200伏的用300伏的容易起火，。很多消费的电子，国内很多大的空调生产厂家，都有防雷的措施，目前的防雷措施，以前没有方案，都是用一个头罩起来，治标不治本，容易起火，可能小的时候罩就去掉，但是大就不行了。但是现在大的厂家，都用这种方案，我们不一样，就是直接把这个保险丝直接贴在上面，对MOV起到一个可靠的保护。
大家可以看到，通过这个图可以了解一下，(若图片无法显示请访问原文地址：http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/92/sid/19 )比如说传统的方案，就是第一个图，这是以前加一个保险丝，这个方案不可靠。我们目前的方案，就是把这个保险丝和 MOV加在一起，如果是40安都可以做，这是目前市场上流行的方案，外面加一个塑料口，把口罩起来，还有一个方案，就是里面是MOV，也是保险丝加在一起卡起来的，经过实践论证，我们这个很可靠，就是要49，就是防MOV起火，单独的产品要过这个标准。大家可以看一看，这是我们的TMOV，是市场发展的趋势，会对MOV做一个保护。下面可以看看SDP的产品，现在市场上比较流行的就是单科的来做雷击的保护，但是你看这个产品，比如说导通电压，看到没有，导通以后有一个信号过来，然后把这个信号刺激这边来，所以保护是不可靠的，你们有的工程师遇到这样的情况，有的工程师拿这个产品做雷击测试的时候，产品烧掉了，实际上是有风险在里面，没有起到保护作用。当然有一个Y形的结构，可以降低一些风险。但这些风险依然存在，有一些信号会过去。这是我们推出的一个二极管的范围，有0.7伏，相差0.1伏左右，所以风险降低很多。