防雷電路,防浪涌電路設計-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2026-02-10
雷擊的影響包括兩種：直接雷和感應雷。這些能量如果直接進入到RS485電路中，就會將電路燒毀。因此防雷電路根本目的是將雷電的大部分能量通過防雷電路泄放掉，使得進入RS485電路的能量降低到可以接受的程度。
防雷防浪涌電路組成：氣體放電管GDT、去耦電阻和瞬態抑制二極管TVS。
為什么需要三級？這要從氣體放電管的特性說起。氣體放電管是用于過電壓保護的避雷管，放電管常用于多級保護電路中的第一級或前兩級，起泄放雷電瞬時過電流和限制過電壓作用。放電管的缺點是觸發電壓較高，起作用的延遲比較大。因此在放電管起作用之前，還需要額外的保護電路。因此需要后一級的TVS，TVS也是用于過壓保護的，而且TVS的反應靈敏，能夠將電壓鉗位到比較低的值。但是大量的電流流過TVS的話，很快就會燒毀TVS，因此TVS前還需要電阻進行限流。
所以在浪涌來到時，整個保護電路的工作過程是：由于分布電容的存在，浪涌電壓不是瞬變的，而是逐漸升高的，只是升高的速度非常的快。在這期間，TVS首先起作用，然后當浪涌電壓達到氣體放電管的觸發電壓后，氣體放電管開始工作，泄放浪涌的能量，但是氣體放電管導通后還會有一些殘壓，如果殘壓超過了TVS的工作電壓時，這些殘壓再次由TVS泄放到大地上。
為了減小輸入電壓紋波，常常在電源輸入端加上大電容來進行濾波。若電路不加任何處理，往往會上電爆炸。因為上電瞬間，電容由于電壓不能突變，維持初始值0，這相當于短路，當上電時，輸入電壓全部加在阻抗很小的線路上，產生浪涌電流。防浪涌抑制電路的作用是抑制上電瞬間輸出電容上的大電流。
pmos防浪涌電路原理圖：
防浪涌抑制電路的原理是利用場效應管的電流放大特性，控制輸入電流從0逐漸增加，緩慢的為輸出側電容充電，直至場效應管完全導通，從而避免由于輸出側電容的瞬間短路特性導致產生的大電流。
工作過程主要分為三個階段，上電階段，C1充電階段，Cin充電階段。
1.上電階段
上電瞬間，電容C1短路，PMOS管Q1的SG兩端電壓為0，Q1不導通，SD兩端阻抗無窮大，Cin上無電流。
2.C1充電階段
輸入給C1充電，充電時間常數約為R2*C1。隨著C1的充電，Q1的SG兩端電壓逐漸上升，當達到PMOS管的開啟電壓Vth后，Q1導通。
3.Cin充電階段
隨著C1兩端電壓逐漸升高，Q1逐漸導通，管子上流過的電流逐漸增加，從而給Cin進行充電，充電時間常數為Rsd*Cin，Rsd為Q1導通時的等效電阻。
當C1兩端的電壓，達到R1兩端在輸入的分壓時，充電結束。Cin兩端的電壓達到輸入電壓時，充電結束。以上工作工程可由下圖表示。Vc1是C1兩端的電壓。Vcin是Cin兩端的電壓，lcin是Cin流過的電流。
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