TVS管被称为ESD静电的"克星"?

电子系统的应用当中,电压及电流的瞬态干扰会经常造成电子设备的损坏,瞬态干扰的显著特点是作用时间极短,但电压幅度高、瞬态能量大,所以破坏性很大。
工作中遇到的一些问题,作简要总结。TVS管
TVS管保护是靠击穿,击穿后相当于短路,一般承受电流能力大。
TVS管主要是防雷击浪涌,特点是吸收能量大,反应速度较慢。 ESD管
ESD是电容放电加嵌位,过流能力不强。
ESD主要是防静电,特点是吸收能量小,但反应速度快。

TVS瞬态抑制二极管和ESD静电二极管,这两者工作原理是一样,只是在功率、应用场合、封装形式等方面截然不同,具体表现在:

1)ESD静电二极管,主要功能是防静电,然而防静电要求电容值低,一般在1–3.5PF之间最好;而TVS二极管的电容值却比较高。

2)ESD保护二极管,主要应用于板级保护;TVS二极管用于初级和次级保护。

3)再选用ESD静电二极管时,更多看的是ESD二极管的的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O非常重视ESD二极管的C;而选用TVS二极管时,看的是功率和封装形式;

在实际应用中,二者通常相辅相成,紧密相连,各自发挥优势,更有效地为电路安全保驾护航!更多关于电路保护器件产品详情和解决方案设计问题,可咨询专业的技术人员。

ESD

静电放电(Electro-Static discharge)
TVS

瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressors)

TVS瞬态电压抑制
这里不论TV是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高.

ESD静电放电保护
这里的ES主要是三种模型所表述.
其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.
典型的HBM CLASS 1C模型规定 一个充电1000V-2000V的100pF的电容通过一个1500欧姆的电阻对器件放电.
MM模型要比人体模型能量大一些.电容是200pF,电压大概在200-400之间,不过没有串联电阻了.

典型的人体模型放电,峰值电流小于0.75A,时间150ns
典型的机器模型放电,峰值电流小于8A,时间5ns
典型的雷击浪涌(电力线入线处使用的TVS)峰值电流3000A,时间20us

原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样.
ESD和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1--3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高.

通过分别对其进行符合IEC61000-4-2标准的+/-8KV接触放电,分析捕获的IEC应波型可以得知,TVS保护性能强过贴片压敏很多倍.
压敏电阻采用物理吸收原理,每经过一次ESD事件,材料就会受到一定物理损伤,形成永久性的漏电通道,而TVS是采用的半导体钳位原理,在经历ESD事件时,瞬间将能量传递出去,对器件本身并无影响.

他们应用的场合不同,TVS一般用于处级和次级保护,而ESD主要用于板级保护.
选择TVS一般是看器件的功率和封装,ESD器件一般看中的是它的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O很重视它的C

 为了防止这种破坏,TVS管得到了广泛的应用,TVS管是一种在稳压管工艺基础上发展起来的一高效能的电路保护器件,其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

  我们在一些精密电子设备中经常可以看到TVS管作为ESD防护的主要手段之一。

  作为二者的共同点,它们都可以用来稳压,并且都工作在反向截止状态下。但是TVS管齐纳击穿电流更小,大于10V的稳压只有1mA,相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少,但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。而且TVS管强调的是瞬态响应,所以其时间参数就很重要了,也就是说稳压二极管的响应时间通常要比TVS管的慢。

  同时TVS管的功率较大,而稳压管的功率较小。其次,从概念上理解,TVS管主要是防止瞬间大电压的影响,最终可以达到稳压的目的,这与稳压管的作用是有区别的。

进相器用在立磨/球磨机上该如何调试
一、接线(断开一次电源)
1、转子三相电缆接入进相器Ma、Mb、Mc三相铜排接线处(此三根铜排上均串有电流传感器),进相器Qa、Qb、Qc三相(KM1主触头接线端子)接入起动器主回路。(注意:转子一相电缆为多芯并接时,要注意相序)。
2、进相器电源线接入:需A、C两相及N线接入(最小选用4平方的铜芯线)
3、进相器电流信号线为01、03号,应串接在高压柜电流互感器二次回路中。
4、进相器所取电压信号线为04、05号,应并接在高压柜电压互感器二次回路中。(注意:进相柜所取一相电流信号与两相的相电压信号应不同相,即:电流取C相,电压就取A、B两相)
5、进相柜W、111两端子处,需接入起动柜星点接触器辅助常开点上。 注意:检查电流表是否符合一次柜量程,功率因数表电压等级是否符合要求。 二、电机起动前的常规检查 1、可控硅联接情况检查
把控制单元的两个驱动板抽出(抽离后接线插槽即可,拔插电路板时注意平行方向轻插轻拔以保护插槽的完好),用万用表的欧姆档检查:
a、各可控硅极间正常电阻值:
阴(K)与触发(G)―――几十欧姆(通常在15~30Ω之间); 阴(K)与阳极(A)―――开路(几十千欧)
b、各可控硅之间,可控硅与柜体间有无短路情况。
二、铜排、接触器各螺丝有无松动现象,焊线有无脱焊现象,铜排与柜体不能太近。
3、大变压器TM的输入端是否接在合适的电压档位上并接牢。
4、检查三块板子各芯片插接是否到位。
5、前述各项检查完毕后,把控制板复位、插好。
注意:主板的上拔码开关要全部打向“关断”位置―――即“ON”相反位置,拨码开关位于中间一块主板的左上部,为四联拨码开关,示意图如下:
(1)进相器空机试验状态时1在下,2、3、4在上
(2)主机负荷运行状态时1、2、3、4均在下方
进相器用在立磨/球磨机上该如何调试
三、给进相器供电,空试动作情况。
1、连锁情况:进、退相是否正常,并试与一次柜的各个联锁情况,如开路或柜内停电时主机无法起动或跳停,起动完毕给入进相回路一个运行信号。
2、检测数据: a、控制变压器TC的输出电压是否符合标称值,固态继电器控制电压是否合乎要求(一般在10VDC左右); b、各个可控硅触发电压是否符合要求,退相时触发电压一般在0.2~0.6V/DC之间,进相时一般在0.2~0.8V/DC之间变化:
四、电机带负荷运转后的调试与检查。(通常电机带够80%以上负荷才能投入)
1、控制单元的检查:电机起动完毕后,控制单元开始得电,控制板上指示灯如下显示,则表明控制板正常(注意拨码开关必须打在合适的档位):
a、主板上L1、L2、L3(从上向下数)循环闪亮,主板上其它灯全亮L4~L8(其中,L1~L3分别是转子三相电流检测,L4是主板+5VDC电源指示,L5是热故障指示,L6是缺相及自动故障保护指示,L7是+15VDC电源指示,L8是-15VDC电源指示)。
b、两块驱动板上的12个灯均显轻微闪动并一直亮着,分别代表十二只可控硅的触发信号。同时测量各路触发电压是否在0.2~0.6范围内)
2、功率因数表相序调试
a、设备带载80%开起后,功率因数表应处在“滞后0.8左右”区域,若功率因数表不动。 如果电流表有电流指示,同时功率因数表B、C间电压等于电压互感器二次侧电压,则说明功率因表坏,需电机停机后检查检修或更换之。 注意:电机未停的情况下,不得断开电流回路,即不得拆卸表。
b、若指针处于超前区域 调换XT2端子上的“电压信号”两线的位置即可,若调换后指仍不对,则表明电流信号与电压信号有重相的情况,需停机后重新检查,联接电流、电压信号线。
c、若进相功率因数后退的,则检查接线及用户计量线是否有误。 五、进相调试 在检查完控制单元正常,且功率因数表调试完后,才可进行进相调试。
a、注意观察电流表,按一下“进相”按钮。电流减小,表明相序正确,进相器已可以进相。
b、若电流增大,则需立即“退相”,调换同步变压器(TC)上两根0V、6V信号线的位置,之后再进相则电流应减小,而功率因数则提高。
c、若进相后,功率因数偏低,可在退相的情况下,换接TM大变压器的输入线,提高电压等级。


注:进相器的所有调整和检修必须在退相状态下进行,电流互感器二次侧不得开路,电压互感器二次侧不得短路。
故障排除方法:
一、 强电故障维修:
1、 电机不能起动:
① 确认柜内有无送电;
② 检查KM1接触器是否通电细合;
③ 检查KM1辅助触头的121及123是否闭合或接触良好; ④ 检查其他设备的起动连锁。
2、按进相能够进相,但松手后立即退相:
① 检查螺旋保险FU是否正常或接触良好;
② 检查KM3是否完好,如线圈,辅助常闭触头是否粘连;
③ 检查KM4是否完好,如线圈,辅助常开触头有无接触不好,辅助常闭触头有无粘连; ④ 检查KM2是否通电后有反复细合现象,接入KM4线圈的KM1常闭点是否细合不好。
3、 进相后停主机:
① 确认转子线有无动过,如接到KM1和KM2的电缆有无混淆,以及电源及转子电缆相序是否动过;
② 确认电源电压是否正常;
③ 停主机后,关断一次主回路电源进行连动试验:关断主板电源QF2并将主板拨码开关调至试验状态(再送上QF2主板应该正常显示),然后模拟开启一次柜至起动完毕后投入进相,如果进相仍然停主机一次柜则将跳闸联锁屏蔽(如从进相器接线端子上短接131-133或分断125-129号线)并再次起动完并投入进相,如果能正常投入且不再停主机则可判断为KM2辅助触头出现问题,如果不能进相则说明控制回路出现问题,此时应该根据故障现象按照上述“第一项”检查。
④ 如果进相后KM2反复吸合(此现象一般存在与消声节能型线圈),则应检查接触器线圈回路所接分压电容容量是否下降,如是应该先用1-2цF/(≥630VAC)的电容更换使用,该电容与辅助触头常闭点是并联的,如过换电容后仍然故障存在则应检查线圈整流回路。
4、 进相后电流大幅度摆动:
①、 确认电源电压是否正常,电机电流在退相时是否有大幅度摆动,如有则属于电源、电机或负载 问题,否则请按照如下步骤进行;
②、 确认控制电源及转子相序是否动过,否则请还原;
③、 检查控制板后面焊线是否有脱焊、漏焊、虚焊现象;
④、 检查KM2主触头及转子回路及电缆有无绝缘不良的现象;
⑤、 检查轴流风机是否运转正常,KM4及KM3触头有无接触不良现象;
⑥、 分别在退相和进相状态下观察主板L1,L2,L3指示灯是否有规律的循环闪亮,如不正常则应 检查传感器输出电压是否有0~5VDC的脉动电压,如正常则更换主板试试,更换后正常则检修主板;如果传感器输出电压异常则是传感器出现问题;
⑦、 在关断QF2空气开关时,测量十二只可控硅的阴阳极电阻是否偏小,阴极与触发极电阻是否 合乎要求;
⑧、 检查主板C205电容容量有无过大或过小,一般在1.8~2.2μF之间;
⑨、 如上述检查均无问题,则应该询问现场有无变频器等干扰源,如有需要使电源避开干扰源或增 加隔离装置。
二、 弱电故障维修:(观察三块电路板的指示灯如有显示不正常则属于弱电故障)
1、三块板子均不正常
a、三块板均有部分灯不正常,则: ①换主板上的IC210(LM324); ②如仍然不行则更换驱动板的2004。
b、三块板只有个别灯亮,则: ①检查控制板是否插好,否则稍微用力插紧; ②如仍不行,更换两驱动板的555芯片。
C、三块扳灯全不亮,则:
①确认电机是否起动完毕,星点接触器及其辅助触点是否吸合良好; ②检查三块控制板是否完全插好;
2、主控板故障(中间一块,L1~L3应该循环闪亮,L4~L8应该常亮)
A、L1~L3三灯中有的循环有的不循环,而其他正常,则更换IC211(LM324);
① 如L6不亮,,其他灯亮,则检查转子是否开路,电机是否在带负荷运行(不含起动状态);
② 更换IC210;
③ 如仍然是同一个灯不亮则应该根据传感器输出电压来判断传感器故障并更换。
B、L1~L3全都不循环:
①、 如L4~L8均亮则更换IC211;
②、 如L6不亮,其他灯亮,则观察电机是否在带负荷运行(不含起动状态);如一切正常则更换IC210,IC205(MC14528),IC207(2051);
C、主板上L6不亮,其他正常:
①、 检查主板上的四位拨码开关是否调在合适的档位;
②、 更换芯片IC209(4N35);
③、 更换主芯片IC207(2051)。
D、主板上L5、L6不亮,其他灯均正常:
①、 TM输出铜排温度是否低于75℃,否则应检查: Ⅰ、轴流风机是否运转正常; Ⅱ、可控硅是否有接近击穿的。
②、 如低于75℃,则检查温度开关是否开路(断开QF2时测量温度开关管脚是否相通)。
3、 主控板板正常,驱动板不正常:
①、 一块驱动板上部分灯不亮,其余灯正常,则则更换2004;
②、 一块驱动板上的灯全不亮,则更换该板上的555;
③、 两块板上的等全亮,个别灯没有快速闪亮或灯非常微弱,则抽出该板,检查插针有无异常和氧化现象,如无则重新插好,如仍有个别灯不闪,则驱动板坏。
进相器用在立磨/球磨机上该如何调试
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