Dağıtım ağlarında aşırı akım koruması için yaygın olarak hangi diyotlar kullanılır?

一, TVS diyot: milisaniye seviyesinde yanıt veren hassas koruma çekirdeği
1. Cihaz özellikleri ve çalışma prensibi
TVS (Geçici Gerilim Bastırıcı) diyotlar çığ arıza etkisi esas alınarak tasarlanmıştır ve temel avantajları nanosaniye yanıt hızında (1 × 10 ⁻¹ ² saniyeden az veya eşit) ve hassas kelepçeleme voltajı kontrolünde yatmaktadır. Geçici voltaj, arıza voltajını (VBR) aştığında, cihaz hızlı bir şekilde yüksek direnç durumundan düşük direnç durumuna geçer ve büyük akımları yönlendirerek voltajı güvenli bir aralıkta (VC değeri) sıkıştırır. Tipik sıkıştırma katsayısı (VC/VBR) 1,2-1,4'tür. Örneğin, P0640SC serisi TVS tüpü, binlerce amperlik tepe akımlarına ve yüzlerce volta kadar düşük kelepçe gerilimlerine dayanabilir, bu da onu 600V/800V yüksek gerilim dağıtım ağlarında korumaya uygun hale getirir.

2. Seçim için temel parametreler
Ters Kesme Gerilimi (VRMM): Devrenin normal çalışma geriliminin 1,1-1,2 katı kadar yüksek olmalıdır. Örneğin, 120V'luk bir sistem, VRMM'si 132V'den büyük veya ona eşit olan cihazların kullanılmasını gerektirir.
Tepe Darbe Gücü (PPP): 8/20 μs dalga biçimi altında PPP'den büyük veya ona eşit E (dalgalanma enerjisi)/VC gibi dalgalanma enerjisine dayalı olarak hesaplanır.
Bağlantı kapasitansı (CJ): Sinyal zayıflamasını önlemek için yüksek frekanslı sinyal hatlarında düşük kapasitanslı cihazlar (0,1-10pF gibi) seçilmelidir. Örneğin, USB 3.0 arayüzü, CJ değeri 0,3pF'den küçük veya ona eşit olan TVS tüplerinin kullanılmasını gerektirir.
3. Tipik uygulama senaryoları
Veri merkezi güç girişi: SMBJ serisi TVS tüpleri, üç-seviyeli koruma oluşturmak için kullanılır. Birinci düzey, büyük enerji dalgalanmalarını absorbe etmek için yüksek-güçlü cihazlar (1500 W gibi) kullanır ve üçüncü düzey, hassas çipleri korumak için düşük kapasitanslı cihazlar (500 W gibi) kullanır.
Fotovoltaik invertör DC tarafı: Paralel TVS tüpleri, bulut örtüsü veya dizi geçişinin neden olduğu geçici aşırı voltajı bastırmak için bir DC 1000V sistemine bağlanır.
2, Yarı İletken Deşarj Tüpü (TSS): Yüksek Akım Kapasitesi için Omurga Koruması
1. Cihaz özellikleri ve çalışma prensibi
TSS (Tristör Dalgalanma Bastırıcıları), tristörlerin anahtarlama özelliklerini diyotların tek yönlü iletkenliğiyle birleştiren dört katmanlı bir PNPN yapısını benimser. Temel avantajları, son derece yüksek dalgalanma toleransı (onlarca kiloampere kadar) ve düşük artık voltaj özelliklerinde (tipik VC değeri VBR'nin 2 katından az veya ona eşit) yatmaktadır. Örneğin, P0640SC serisi TSS, 8/20 μs dalga biçimi altında 20kA dalgalanmaya ve 800V'un altındaki artık gerilime dayanabilir, bu da onu yüksek-voltaj dağıtım ağı omurga hatlarının korunması için uygun kılar.

2. Seçim için temel parametreler
Arıza voltajı (VBO): 10kV'luk bir sistem için VBO=12-15kV'ye sahip cihazların seçilmesi gibi sistemin nominal voltajıyla eşleşmesi gerekir.
Akım taşıma kapasitesi (Ipp): Yıldırım risk düzeyine göre fırtınanın yüksek olduğu alanlar için Ipp'si 50kA'den büyük veya eşit olan cihazlar seçilmelidir.
Tepki süresi: Tipik değer 100 ns'ye eşit veya daha az; kademeli koruma sağlamak için TVS tüpüyle koordinasyon gerektirir.
3. Tipik uygulama senaryoları
Trafo merkezi giriş ucu: TSS'nin yüksek-enerji dalgalanmalarını absorbe eden ilk aşama olduğu ve artık gerilimi sınırlamak için ikinci aşama olarak MOV'un kullanıldığı, TSS ve MOV'un seri bağlı bir bileşik koruma şeması benimsenmiştir.
Rüzgar çiftliği toplama hattı: Kablo işletiminden kaynaklanan aşırı voltajı bastırmak için 35kV kablo terminalinde paralel TSS.
3, Varistör (MOV): Ekonomik ve Verimli Bir Evrensel Koruma
1. Cihaz özellikleri ve çalışma prensibi
MOV (Metal Oksit Varistör) ana malzeme olarak çinko oksit kullanır ve doğrusal olmayan volt amper özellikleri aracılığıyla voltaj sınırlama işlevine ulaşır. Temel avantajları, yüksek maliyet-etkinliği ve yüksek akım kapasitesinde (çip başına birkaç yüz kiloampere kadar) yatmaktadır, ancak eskime etkisi de vardır (uzun-süreli kullanımdan sonra performans düşüşü). Örneğin 14D471K MOV, 8/20 μs dalga biçimi altında 40kA'lık bir dalgalanmaya dayanabilir ve düşük-gerilim dağıtım ağlarında uç koruma için uygundur.

2. Seçim için temel parametreler
Gerilime duyarlı (V1mA): 220V'luk bir sistem için V1mA'sı 320V'den büyük veya ona eşit olan cihazların seçilmesi gibi, devrenin maksimum sürekli çalışma voltajından daha yüksek olması gerekir.
Akım kapasitesi: Yıldırım risk seviyesine göre C Sınıfı koruma, 65kA'den büyük veya ona eşit (10/350 μs dalga formu) Iimp gerektirir.
Kaçak akım: Tipik değer 20 μ A'ya eşit veya daha az, eskimeyi ve arızayı önlemek için düzenli test yapılması gerekir.
3. Tipik uygulama senaryoları
Konut dağıtım kutusu: Üç-seviyeli koruma oluşturmak için MOV'u benimseyen ilk seviye, ana gelen hat ucuna yüksek-enerjili cihazlar (20kA gibi) kurar ve üçüncü seviye ise soket devresine düşük-güçlü cihazlar (2kA gibi) kurar.
Endüstriyel motor kontrol kabini: Motorun start stopundan kaynaklanan geçici aşırı voltajı bastırmak için frekans dönüştürücünün giriş ucunda paralel MOV.
4, Çok-seviyeli koruma sisteminin yapım stratejisi
1. Kademeli koruma ilkesi
"Kaba koruma + hassas koruma" kombinasyon şemasını benimsemek:

Seviye 1 (kaba koruma): Büyük enerji dalgalanmalarını (yıldırım çarpması gibi) absorbe etmek için sistem girişine TSS veya yüksek-enerjili MOV takın.
İkinci seviye (hassas koruma): Artık voltajı güvenli bir seviyede (çip dayanım voltajı değerinin altında gibi) sınırlamak için ekipmanın ön ucuna TVS tüpleri takın.
Üçüncü düzey (yerel koruma): Nihai korumayı sağlamak için düşük-güçlü TVS tüplerini hassas bileşenlerin yanına paralel olarak bağlayın.
2. Parametre koordinasyonu için önemli noktalar
Enerji koordinasyonu: Arka uç cihazların-aşırı yüklenmesini önlemek için ön uç cihazların, toplam dalgalanma enerjisinin %80'ine eşit veya daha fazla enerjiyi emdiğinden- emin olun.
Gerilim koordinasyonu: "gradyan koruması" oluşturmak için cihazın her seviyesinin VC değerinin kademeli olarak azaltılması gerekir. Örneğin, birinci seviye VC 1500V, ikinci seviye VC 800V ve üçüncü seviye VC 400V'dur.
Zaman koordinasyonu: Hızlı yanıt elde etmek için cihaz yanıt süresindeki farktan (TSS ≈ 100ns, TVS ≈ 1ns) yararlanın.