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根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國：由于電涌給各行業(yè)造成的停產(chǎn)、時(shí)間的損失、設(shè)備維修、過早地更換設(shè)備等直接損失每年高達(dá)260億美金，在中國，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在保修期內(nèi)出現(xiàn)問題的電氣產(chǎn)品中，有63%是由于電涌產(chǎn)生的。因此電氣產(chǎn)品少不了PCB設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)中了解電涌并有效的規(guī)避電涌的發(fā)生顯得尤為重要。 什么是電涌？ 電涌被稱為瞬態(tài)過電，是電路中出現(xiàn)的一種短暫的電流、電壓波動(dòng)，在電路中通常持續(xù)約百萬分之一秒。220 伏電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間（百萬分之一秒）的 5,000或10,000伏的電壓波動(dòng)，即為電涌或瞬態(tài)過電。 電涌的來源？ 電涌可來自電氣裝置外部，也可來自電氣裝置內(nèi)部，即來自電氣裝置內(nèi)的電器設(shè)備。 來自外部的電涌 這種電涌由雷電或公用電網(wǎng)開關(guān)的投切引起，這兩類有害的電源擾動(dòng)都可擾亂計(jì)算機(jī)和微機(jī)信息處理系統(tǒng)的工作，引起停工或永久性設(shè)備損壞。 1.來自外部的電涌： 外部的電涌最主要的來源是雷電。當(dāng)云層中有電荷集蓄，云層下的地表集蓄了極性相反的等量電荷時(shí)，便發(fā)生了雷電放電，云層和地面間的電荷電位高達(dá)若干百萬伏，發(fā)生雷擊時(shí)，以若干千安計(jì)的電流通過雷擊放電，經(jīng)過所有的設(shè)備和大地返回云層，從而完成了電的通路。不幸的是，通路常常是取道重要或貴重的設(shè)備。如果雷電擊中了附近的電力線，部分電流將沿線進(jìn)入建筑物，這股巨大的電流就會(huì)直接擾亂或破壞計(jì)算機(jī)和其它敏感的電氣設(shè)備，其速度之快，全程只需百萬分之一秒。 外部電涌的另一個(gè)來源是電力公司的公用電網(wǎng)開關(guān)在電力線上產(chǎn)生的過電壓。 2.來自內(nèi)部的電涌： 來自內(nèi)部的電涌是經(jīng)常發(fā)生的，88％的電涌產(chǎn)生于建筑物內(nèi)部的設(shè)備，如：空調(diào)、電梯、電焊機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵、開關(guān)電源、復(fù)印機(jī)和其它感應(yīng)性負(fù)荷。 電涌對計(jì)算機(jī)和其它敏感電氣設(shè)備具有一定的危害。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，多層、超規(guī)模的集層芯片，電路密集，趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導(dǎo)線更細(xì)。幾年前，一平方厘米的計(jì)算機(jī)芯片有 2,000個(gè)晶體管而現(xiàn)在的奔騰機(jī)則超過10,000,000個(gè)。從而增加了計(jì)算機(jī)受電涌損壞的概率。 由于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)電涌超出計(jì)算機(jī)能承受的水平時(shí)，計(jì)算機(jī)將出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預(yù)料的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，接收/輸送數(shù)據(jù)的失敗，丟失文檔，工作失常，經(jīng)常需要維修，原因不明的故障和硬件問題等等。 雷電電涌遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)和其它電氣設(shè)備所能承受的水平，絕大多數(shù)情況下，造成計(jì)算機(jī)和其它電器設(shè)備的當(dāng)即毀壞，或數(shù)據(jù)的永遠(yuǎn)丟失。即使是一個(gè)20馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)或關(guān)閉也會(huì)產(chǎn)生3,000——5,000伏的電涌，使和它共用同一配電箱的計(jì)算機(jī)在每一次電涌中都會(huì)受到損壞或干擾，這種電涌的次數(shù)非常頻繁。 電涌現(xiàn)象有哪幾種？ 電涌從現(xiàn)象上看有以下五種： 1、飛弧：在被損的部件上留下明顯的電弧痕跡； 2、電暈：在絕緣體表面上，有明顯的電蝕痕跡，被蝕部位絕緣下降； 3、控制電路的IC等元件損壞； 4、一般電子設(shè)備、家用電器的整流元件、穩(wěn)壓元件損壞； 5、接地故障造成設(shè)備帶電（單相接地）：造成設(shè)備相間短路（電機(jī)相間短路）。 電涌的危害有哪些？ 主要分成兩種：災(zāi)難性的危害和積累性的危害。 災(zāi)難性危害：一個(gè)電涌電壓超過設(shè)備的承受能力，則這個(gè)設(shè)備完全被破壞或壽命大大降低。 電機(jī)通常的絕緣電壓為正常工作電壓的 2 倍加 1000V 左右，故 220V 電機(jī)的絕緣電壓一般為 1500V。電涌不斷地沖擊電機(jī)的絕緣層， 導(dǎo)致絕緣層被擊穿。 積累性危害：多個(gè)小電涌累積效應(yīng)造成半導(dǎo)體器件性能的衰退、設(shè)備發(fā)故障和壽命的縮短，最后導(dǎo)致停產(chǎn)或是生產(chǎn)力的下降。 電涌會(huì)損壞含有微處理器的電氣設(shè)備極易受到電涌的損壞，包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)備、程序控制器、PLC、傳真機(jī)、電話、留言機(jī)等；程控交換機(jī)、廣播電視發(fā)送機(jī)、微波中繼設(shè)備；家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視、音響、微波爐、錄像機(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)和電冰箱等。 怎么做到電涌保護(hù)？ 電涌保護(hù)要分級實(shí)施，最終達(dá)到對配電系統(tǒng)和電子設(shè)備完善保護(hù)的目的。分級實(shí)施電涌防護(hù)的第一步是對電涌環(huán)境進(jìn)行分類。 電涌環(huán)境的分類是依據(jù)電涌的強(qiáng)度和頻度。國際上一般將電涌環(huán)境分為三類 （1）C類：指戶外以及進(jìn)線的總開關(guān)處，這些部位容易出現(xiàn)較強(qiáng)的雷電電涌，具體位置包括：電表與配電盤之間的連線，建筑物之間的架空線，連接到井下的地下電纜; （2）B類：指與C類環(huán)境之間連線較短的位置，以及大型建筑物中的照明系統(tǒng)，這些位置的電涌既可以由雷電產(chǎn)生，也可以由內(nèi)部電氣開關(guān)產(chǎn)生，由雷電產(chǎn)生的電涌經(jīng)過配電線衰減，已經(jīng)比C類環(huán)境中的電涌衰減了一些; （3）A類：指房間內(nèi)的電源插座和較長配電線的終端;較長的含義是離開B級規(guī)定的位置10米以上的電源插座，或者離開C級規(guī)定的位置20米以上的電源插座，這些位置的電涌主要是內(nèi)部電氣開關(guān)產(chǎn)生的電涌電壓。 以上就是電涌的來源及危害，希望大家在做PCB設(shè)計(jì)中能夠應(yīng)用上，盡可能的避免電涌的發(fā)生。更多行業(yè)信息可查閱快點(diǎn)PCB平臺(tái)訂閱號：eqpcb_cp。 |
