在电路中,二极管是一种重要元器件,主要作用是将电流只能单向通过,因此也被称为“半导体二极管”。但是在实际使用中,会产生一些电流的波动和突然的电压脉冲,这就是“浪涌电流”。
浪涌电流可以被定义为突然施加在电路中的电压脉冲所引发的瞬时电流峰值。这个电流的特点是波形特殊、持续时间短暂、放电能量大、频率低、与普通工作电流差异较大。
如何产生浪涌电流呢?一般来说,会产生浪涌电流有两个原因:
1)电路中存在高质量因素的元器件:比如磁环、电容、电感、二极管等等。这些元器件会在电流变化的时候,产生阻力、反抗电流的变化,从而产生浪涌电流。
2)信号源中包含一个能量源,并在高电压时产生短脉冲:这些脉冲是由于电感器、电容器和交流斩波器组成的电路所产生的。当斩波器关闭时,电容器中储存的电荷会通过电感器释放出来,形成一个短时间内的高电压脉冲。
浪涌电流是电磁兼容性(EMC)的常见问题,会引发许多危害,包括以下几点:
1)电路工作不正常。浪涌电流可能导致电路中的某些部件工作不正常,比如元器件的故障,电脑工作错误或留下故障,太阳能电池板故障等等。
2)破坏电子元器件。浪涌电流可能导致电子元器件或电路板中的线路连接部件破坏,其他通常表现为氧化、瞬间烧毁或线断开。
3)电磁场干扰。浪涌电流可能会产生电磁干扰,影响电子设备的正常工作。例如,信号源和浪涌源小,电磁场干扰就可能造成电磁屏蔽手段所不能达到的干扰电压或电流水平。
为了保护电子设备不受到浪涌电流的伤害,我们需要采取以下措施:
1)加装“浪涌电流抑制器”(Surge Protector):这是一个专门用于保护电子设备,将电流引向地线或回流器的设备。它采用“瞬间电压过高”作为启动信号来切换电源,使电源对抗脉冲电压。
2)光电二极管(Optocoupler):在输入和输出之间添加一个光电二极管,可以实现输入输出的光电隔离。上设置的损坏电容器可以在损坏期间放电,以避免浪涌冲击。
3)雷电防护管(GDT):它使用一个具有琥珀色阻抗的气体谐振管,当电压达到阈值时,气体内的放电管会发生电晕放电,消耗大部分脉冲的能量,从而保护设备不受到损害。