Типовые схемы защиты от микросекундных помех Опции

[mamadu]

Приветствую сообщество.
Ищу, копаю, не могу найти рабочие (а лучше прошедшие испытания) схемы защиты от микросекундных импульсных помех.

Задача:
Защитить 36V@1A(DC) вход питания от воздействия импульсной помехи большой энергии - 2kV(1-50μs)/1kA(1-16μs) с целью пройти испытания и защитить заказчика от ЭМС неприятностей.

Смоделировал схему генератора, руководствуясь ГОСТ Р 513.4.5-99.
Модель генератора выдаёт на ненагруженный выход - напряжение и на короткозамкнутый выход - ток в соответствии с ГОСТ. (см. attach)


Пытался обойтись TVS, но получается, что на 36V-вольтовом супрессоре выделяется пиковая мощность 42kW. При этом спад мощности до 50% происходит за 17μs.


Если взять 5KP36 от Vishay (к слову, - это балда почти 10mm в диаметре и такой же длины с ногами потолще спички), то он терпит 5kW при импульсе мощности формой 1/1000μs.
А его Rating Curve обещает, 30kW при длительности 17μs до спада в 50%. И Littlefuse для своих 5KP обещает то же, только у меня получается, что мало.



Попытки ограничить ток в супрессор - не увенчались успехом. Мощности на последовательных резисторах выделяются такие, что нет шансов на выживание. Пытался ограничить бросок тока индуктивностью. Пиковая мощность на TVS - снизилась, но ток, который разогнался за время нарастания импульса - исправно поддерживается индуктивностью и продлевает время выделения мощности на супрессоре. Rating Curve супрессора говорит, что при таких длительностях супрессор не может терпеть мою пиковую мощность. Подозреваю, что дроссель - тупо отдаёт ровно всё, что запас и получается, шило-на-мыло. Кроме того, непонятно как эта индуктивность будет переносить сотни ампер. Проволочке, может ничего и не будет, ну но там же сердечник какой-то, насыщение его, - не понимаю в этой теме.

Смотрю разрядники. Вроде бы шикарный прибор. Все килоамперы пропускает через дугу. Падение на дуге 10-12V. Но появились моменты непонятные совершенно.

Во-первых, - предельное напряжение до загорания дуги - нормируется для фронта 1kV/μs, и для 100V/μs, как поведёт себя на 2kV/μs - непонятно.
И самое главное, - непонятно при каких условиях дуга гаснет. У некоторых разрядников указан параметр Holdover-Voltage порядка 75-100V (Device resets to a high impedance state once the voltage across the device falls below this level.) Но непонятно, какой в нём смысл, если явно видно, что напряжение на горящей дуге - уже меньше. Ну вот здесь к примеру http://www.littelfuse.com/~/media/electron...tasheet.pdf.pdf

К тому же этот Holdover-Voltage указан как например " <80 " или " <130 " (http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/gas_discharge_tubes/littelfuse_gdt_cg6_datasheet.pdf.pdf).
Для меня 2 вольта - меньше 80. Это чтоли значит, что пока напряжение не спадёт ниже 2B - дуга имеет право гореть? До каких пор? Вот прилетел импульс, зажёг дугу, а дальше - её источник сможет поддерживать?
Пол вольта - тоже меньше 80, - не может же быть, что полвольтовый источник сможет поддерживать дугу. В общем я так и не понял, это всё дело.

Всвязи с ситуацией, прошу опытных разработчиков поделиться типовой схемой. Они же одинаковые наверное все. Киловольты-килоамперы импульса - ГОСТ-овские, у большей части - жёсткость 2-3. Энергия, которую надо проглотить - одинаковая... Допустимые вольты только разные у всех, ну и рабочий ток. Что-то не верится мне, что это требует каждый раз подстройки под параметры цепей.

Ну или методика примерная может есть. И объясните ради бога, когда гаснет дуга в разряднике.

[AlexRayne]

Задача:
Защитить 36V@1A(DC) вход питания от воздействия импульсной помехи большой энергии - 2kV(1-50μs)/1kA(1-16μs) с целью пройти испытания и защитить заказчика от ЭМС неприятностей.

правильно Вас понял? 2кВ*1кА*16мкс = 36Дж - вам надо защититься от импульса мощностью половина удара пули колаша?
Если не секрет - откуда берутся такие удары?

[mamadu]

правильно Вас понял? 2кВ*1кА*16мкс = 36Дж - вам надо защититься от импульса мощностью половина удара пули колаша?
Если не секрет - откуда берутся такие удары?

2kV(1/50μs) - на ненагруженном выходе испытательного генератора, 1kA(4-16μs) - на короткозамкнутом выходе. (ГОСТ Р 513.4.5-99)
На модели - максимум 7.3Дж смог отобрать у генератора с помощью резистора;

Сообщение отредактировал mamadu - Jun 26 2017, 06:56

[wim]

2kV(1/50μs) - на ненагруженном выходе испытательного генератора, 1kA(4-16μs) - на короткозамкнутом выходе. (ГОСТ Р 513.4.5-99)
На модели - максимум 7.3Дж смог отобрать у генератора с помощью резистора;

Вопрос, как я понимаю, в разумности выбора испытательного напряжения. Откуда в низковольтной линии питания постоянного тока могут появиться импульсы 2 кВ? Вы же не будете эту линию питания кидать"воздушкой" на километр? Даже плохонькая витая пара ослабляет синфазную помеху раз в 10. Следовательно, при воздействии помехи 3-4 кВ "провод-земля" в линии питания в худшем случае наведется 300 - 400 В, от которых и нужно защититься.

[Kiber99]

Откуда в низковольтной линии питания постоянного тока могут появиться импульсы 2 кВ?

Например от заноса высокого потенциала со стороны защитного заземления Грозозащита радиоэлектронных средств

[wim]

Например от заноса высокого потенциала со стороны защитного заземления Грозозащита радиоэлектронных средств

Ну, а я о чем говорю - напряжение помехи в изолированной линии питания постоянного тока является результатом воздействия синфазной помехи. Если линия питания симметричная и подавляет синфазную помеху, например, на 20 дБ, для получения 2 кВ в линии нужно воздействовать синфазной помехой 20 кВ. Такое перенапряжение пробьет изоляцию и в источнике питания, и в кабеле - тут вообще не о чем разговаривать.

Если требуется соответствие стандарту, - применить ваши рассуждения можно только если в стандарте будет указано, что так, мол, и так, "Когда не находится оснований для применения норм стандарта, следует использовать свои собственные соображения, расчёты и модели помех".

Я рассматриваю линию питания постоянного тока как симметричную линию и никаких киловольтов по схеме "провод-провод" на нее не подаю.

схемотехническая часть вопроса интересует.

Варистор и термопредохранитель. Если делать подобную конструкцию самостоятельно, можно использовать варисторы в плоском корпусе - к нему можно приклеить термопредохранитель для надежного теплового контакта.

Такой фильтр подавит помехи Фильтр помех. Элементы рассчитываются под конкретное применение.

Это фильтр подавления радиочастотных помех. Микросекундные импульсные помехи он не подавит.

[Kiber99]

Микросекундные импульсные помехи он не подавит.

Прекрасно давит, проверено.

[wim]

Прекрасно давит, проверено.

В линии питания постоянного тока?