浅析常用防护器件在安防产品中的应用原理

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浅析常用防护器件在安防产品中的应用原理 [复制链接]

随着社会的不断进步,安防产业持续高增长,安防产品得到了极其广泛的应用,无论是公共事业,还是商用或者民用,安防产品已经深入到各个领域,这也造成了安防产品功能的多样化、应用环境的复杂化。随着产品功能越来越多,其功能接口也越来越丰富,比如：网络接口（带POE功能）、模拟视频接口、音频接口、报警接口、RS485接口、RS232接口等等。功能在不断地增多，但是对于产品的体积要求越来越小，在增加设计难度的同时也会使产品面临着更多的威胁，比如雨季随着雷电的增多，产品批量的损坏；冬季设备安装调试时，由于静电造成设备的功能异常等等。本文着重介绍常用防护器件在产品中的基本应用，通过防护电路来提高产品抗静电、抗浪涌干扰的能力，从而提高产品的稳定性。

常见的过电压保护元件是TSS(半导体放电管)、TVS瞬态电压抑制二极管和GDT(陶瓷气体放电管)。

1）浪涌保护

浪涌保护元件可分为两种基本类型：开关型器件，如GDT气体放电管和TSS半导体放电管等; 钳位型器件, 如TVS二极管、MOV压敏电阻等。

钳位元件响应速度较快，但由于瞬态能量必须由钳位元件耗散，所以其电流处理能力受到限制。此外，钳位元件两端的电压降随通过它的传导电流的增加而减小。因此，较高的钳位电压阈值元件具有较低的峰值电流能力(对于特定系列中的所有元件，额定功率保持不变，但是由于功率是电压和电流的乘积，因此增加电压需要电流减小)。

开关型元件可以处理更高的浪涌电流，因为在导通状态下，元件两端的电压非常低。开关元件充当“近短路值”路径，将暂态能量从受保护的设备中分流出去。

防护器件：

· GDT气体放电管的优点包括浪涌电流额定值很高，其耐冲击峰值电流可高达20kA，电容额定值低至 1.5pF，0 V偏压。它们通常用于一次保护，这是因为它们的浪涌额定值很高，但是它们对高频元件的干扰度较低，由此可用于高速数据链路。但是，对于信号口应用来说它们也有一些缺点，包括初始电压阈值过高（这意味着在发生超过系统正常工作电压的电涌时，它们可能无法在足够低的阈值下激活以保护电路），响应速度慢，占用空间相对较大。

· 瞬态电压抑制（TVS）二极管是可提供低电压阈值导通值的箝位型元件。然而，由于其箝位特性，它们会耗散更高的功率水平，因此必须加大尺寸，以实现类似于晶闸管箝位元件的浪涌额定值。这种尺寸较大的硅封装可产生可能与高带宽信号不兼容的较高断态电容值。

· 半导体放电管是一种PNPN元件，可以被认为是没有栅极的晶闸管。当它超过峰值断态电压(VDRM)时，它会将瞬态电压箝位在器件的开关电压(VS)额定值内。然后，一旦流经它的电流超过其开关电流，它就会快速切断并模拟短路状况。而流经它的电流小于其载流(IH)时，它将复位并恢复到其高断态阻抗。半导体放电管优点包括响应时间快速、电气特性稳定、长期可靠性和电容较低。而且由于它们是开关型保护器，不会因电压造成损坏。

2）浪涌保护电路