不怕雷擊 大功率TVS為重要供電設(shè)備保駕護(hù)航

三年前的“7•23”動(dòng)車事故帶給人們無(wú)盡的悲傷，當(dāng)時(shí)的事故原因調(diào)查顯示，雷擊導(dǎo)致了列車控制中心設(shè)備和軌道電路發(fā)生故障，錯(cuò)誤地控制信號(hào)顯示，使行車 處于不安全狀態(tài)。如果那時(shí)的動(dòng)車機(jī)車上能夠安裝高可靠的防雷擊設(shè)備，也許悲劇就不會(huì)發(fā)生，只是已經(jīng)沒有如果……

痛定思痛，天災(zāi)不應(yīng)該成為我們自我安慰的借口，雷擊也不應(yīng)該再次成為引發(fā)事故的元兇。“我們有能力通過技術(shù)手段使得列車設(shè)備在運(yùn)行過程中，即使出現(xiàn)百年一遇的雷電天氣和浪涌電流也不會(huì)發(fā)生供電故障而使得行車面臨危險(xiǎn)。Littelfuse(力特)的AK系列器件能夠抵御高達(dá)15kA(tp=8/20μs)的高能浪涌電流，從而為重要供電設(shè)備保駕護(hù)航。”Littelfuse中國(guó)核心代理商世強(qiáng)產(chǎn)品經(jīng)理張永龍先生表示。

Littelfuse——浪涌保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者

Littelfuse的大功率瞬態(tài)抑制二極管(TVS)浪涌保護(hù)器件產(chǎn)品線——AK家族——專用于保護(hù)貴重和重要設(shè)備，如電信基礎(chǔ)設(shè)備、工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)(TVSS)、鐵路軌道信號(hào)控制室、國(guó)防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)方案相比，它壽命更長(zhǎng)、保護(hù)電壓更低、體積更小。

“Littelfuse生產(chǎn)TVS二極管的歷史悠久，目前出貨量排在全球前兩位。而TVS二極管也是Littelfuse最具特色與核心價(jià)值的產(chǎn)品，特別 是大功率TVS二極管。其被用于保護(hù)半導(dǎo)體元件免受高電壓瞬變損害，它們的PN結(jié)具有比普通二極管的PN結(jié)更大的橫截面積，因而能夠?qū)⒋箅娏鹘拥?，以避?遭受損壞。” 張永龍指出。

Littelfuse是浪涌保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，其瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品家族十分龐大，從小功率到大功率的產(chǎn)品都有，可以做到很高的功率(30kW)，這 是很少公司能夠做到的。Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。如下圖1所示，完整的AK產(chǎn)品家族包括AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列，客戶如果有特殊的要求還可以定制。

圖1. Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產(chǎn)品。

AK系列大功率瞬態(tài)抑制二極管符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，符合UL認(rèn)證，且不含鉛(Pb)，具有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

●最高15kA浪涌性能(8x20μs波形)

●完整的AK產(chǎn)品家族，包括：AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列

●能夠支持極低的鉗位電壓

●精準(zhǔn)的擊穿電壓(VBR的±5%范圍內(nèi))

●快速響應(yīng)(響應(yīng)時(shí)間不到1微秒)

●低斜率電阻

●泄漏電流低(微安級(jí))

●Foldbak技術(shù)可提供卓越的箝位特性

●在峰值脈沖電流的額定范圍內(nèi)工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)磨損。

Foldbak專利技術(shù)提供卓越鉗位電壓特性

Littelfuse之所以在大功率防雷方面受到市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，這源于他們獨(dú)創(chuàng)的Foldbak專利技術(shù)。如下圖2所示，采用Foldbak專利技術(shù)，二極管擊穿的形式先是雪崩擊穿，然后是齊納擊穿，最后電壓穩(wěn)定在一個(gè)范圍內(nèi)。

圖2. Littelfuse獨(dú)家的Foldbak技術(shù)將鉗位電壓降低到設(shè)備雪崩態(tài)值以下，可提供更強(qiáng)的保護(hù)。

“很多人以前將這種擊穿稱為硅雪崩，就是一開始的工作模式并非在雪崩模式，當(dāng)電壓到達(dá)雪崩電壓Vbr的時(shí)候開始處于雪崩工作模式，在此模式中，TVS管上會(huì)有電流流過，會(huì)將大部分電流引流到大地，使電壓箝位一個(gè)低水平的位置，當(dāng)TVS大反向電壓如果很大，電流一下子到達(dá)Ipp，此時(shí)TVS會(huì)將大電流泄放到大地，同時(shí)將電壓箝位在最大的箝位電壓Vc上，保護(hù)后一級(jí)電路不被高壓浪涌損傷。” 張永龍表示。

本質(zhì)上來看，只需一個(gè)AK系列的TVS二極管便可替代一大串為了獲得相同的浪涌電流保護(hù)水平而并聯(lián)起來的分立TVS二極管。因此AK系列可節(jié)省大量電路板 空間，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并減少了組件數(shù)量，且在一個(gè)單一的通孔封裝(高達(dá)15kA浪涌)或一個(gè)SMD封裝(高達(dá)10kA浪涌)中便能做到這些。

AK系列是集成了Foldbak專利技術(shù)的TVS二極管產(chǎn)品，能夠提供高達(dá)15kA的保護(hù)，且是市面上能提供最低鉗位電壓的產(chǎn)品。此外，其精準(zhǔn)的擊穿電壓可在電氣線路發(fā)生瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)快速響應(yīng)。

一個(gè)器件可替換一個(gè)模組

據(jù)了解，AK3已經(jīng)被大批量應(yīng)用在基站中，例如華為將其用在電源端防雷和抗浪涌保護(hù)。因?yàn)榛疽话阄挥诤苋菀资艿絿?yán)重雷擊和浪涌電流損壞的戶外環(huán)境。浪涌 電流會(huì)導(dǎo)致基站無(wú)法正常工作，更為嚴(yán)重的是，如果對(duì)浪涌電流不加以阻止，任其到達(dá)電子系統(tǒng)的線路和電子部件內(nèi)部，將導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)。

“以前基站都有一個(gè)機(jī)房，現(xiàn)在機(jī)房的面積越來越小，有的甚至都沒有了。好多就放在我們的一些塔上或者放在室內(nèi)，室內(nèi)的話就需要器件做的越來越小，以前是用 的SPD做浪涌的保護(hù)或防雷擊的模組，而現(xiàn)在用AK系列的一個(gè)器件就可以替換掉以前的一個(gè)模組。” 張永龍指出。

圖3. 用大拇指大小的一個(gè)AK系列TVS二極管器件就可以替代掉一個(gè)有1本書那么大的SPD模組。

如上圖3所示，采用AK系列的一個(gè)大拇指大小的TVS二極管的器件就可以替代掉一個(gè)大概有1本書那么大的SPD模組，進(jìn)而可節(jié)省空間，提升系統(tǒng)性能。

此外，傳統(tǒng)的防雷電模塊通常用一年左右的時(shí)間就要更換，而采用該半導(dǎo)體保護(hù)器件，不易老化，用幾十年都沒問題，目前已經(jīng)應(yīng)用在了很多通信系統(tǒng)中。 Littelfuse還是全世界最早將TVS二極管應(yīng)用在基站中的廠商，而其現(xiàn)在主推的，也是目前業(yè)界反應(yīng)最好的一款產(chǎn)品就是AK系列。

張永龍還特別指出，在通信領(lǐng)域，AK系列除了在基站中得到廣泛使用外，服務(wù)器、刀片服務(wù)器、云存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)中心等也都是其用武之地。

雷擊再?gòu)?qiáng)也不怕——AK6為重要供電設(shè)備護(hù)航

AK系列既可以應(yīng)用于通信設(shè)備中，也可用在工控領(lǐng)域，保護(hù)貴重和重要設(shè)備，如應(yīng)用于工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)、鐵路軌道信號(hào)控制室、國(guó)防和航空電子設(shè)備以及電網(wǎng)和輸電系統(tǒng)等。能夠取代大體積、笨重的防雷電模塊，只用一個(gè)手指大小的器件就搞定了。

而在關(guān)乎人們生命安全的動(dòng)車機(jī)車中，在靜電防護(hù)與防雷擊設(shè)計(jì)上，特別要求器件較小的尺寸、較大的雷電吸收能力，這是很高的設(shè)計(jì)要求。AK系列TVS產(chǎn)品提 供幾乎無(wú)限制次數(shù)的浪涌吸收能力，標(biāo)稱范圍內(nèi)無(wú)疲勞損傷，長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，非常適用于在火車的控制系統(tǒng)中起到浪涌防護(hù)，抗干擾的重要作用。

“和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，AK系列產(chǎn)品的抗雷擊的等級(jí)更高，由于器件表面采用防火材質(zhì)，更加的安全可靠。我很高興的告訴大家，在世強(qiáng)的積極推動(dòng)和技術(shù)支持下，AK6-170C已經(jīng)在株洲南車批量使用了，并且AK6-170C符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：IEC-61000-4-2 ESD ,15kV(Air), 8kV (Contact)。”張永龍進(jìn)一步指出：“我們?cè)谀宪嚨碾娮宇愒O(shè)備的測(cè)試條件如下圖4所示，可以看到我們的參數(shù)高于國(guó)標(biāo)的要求。”

圖4.抗擾度實(shí)驗(yàn)要求。

此外，對(duì)比傳統(tǒng)的GDT、MOV方案，AK系列產(chǎn)品更加穩(wěn)定，可靠性更高，鉗位電壓更低，大大提升了產(chǎn)品的系統(tǒng)性能。

“在另一個(gè)人命關(guān)天的領(lǐng)域——大型醫(yī)療設(shè)備中，如核磁共振和大型的生命體征監(jiān)護(hù)儀等中也更加需要AK系列的保護(hù)。” 張永龍?zhí)貏e強(qiáng)調(diào)。

本文小結(jié)

AK系列瞬態(tài)抑制二極管面向大電流雙向設(shè)備打造，專為交/直流線路保護(hù)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可防止大型工業(yè)設(shè)備在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的浪涌。其設(shè)計(jì)極為緊湊，這意味著它的 體積只有傳統(tǒng)無(wú)源器件的1/10。因此簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，并減少了在電路板上占用的空間，同時(shí)總成本也大大降低。

“將AK系列應(yīng)用在動(dòng)車控制系統(tǒng)中是世強(qiáng)提供給客戶的獨(dú)特價(jià)值，也是除通信設(shè)備外，AK系列產(chǎn)品的最重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。此外，由于抗雷擊的實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備的要 求非常高，世強(qiáng)還能夠協(xié)調(diào)原廠，安排客戶在東莞、上海、蘇州的專門的抗雷擊實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行免費(fèi)的測(cè)試。最后，針對(duì)不同客戶的需求，我們甚至可以提供定制化的電 路保護(hù)解決方案及測(cè)試方案。” 張永龍表示。

本文小結(jié)

手 機(jī)正在變得越來越小，手機(jī)功率放大器的高集成是現(xiàn)在也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。不斷增加的頻段使得頻譜越來越擁擠，將所有頻段集成在一個(gè)功率放大器(PA)中， 還要保證良好的線性度和低噪聲，這對(duì)于現(xiàn)在的PA廠商是一個(gè)挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，安華高最具優(yōu)勢(shì)的FBAR技術(shù)與它的高性能MMPA相結(jié)合能夠解決這個(gè)挑戰(zhàn)。 未來，安華高的MMPA中有望集成FBAR濾波器，手機(jī)將會(huì)變的更加輕薄和省電。

機(jī)遇總是與挑戰(zhàn)并存，利潤(rùn)越高的市場(chǎng)也意味著更高的進(jìn)入門檻。當(dāng)一大波智能手機(jī)海外市場(chǎng)行情撲面而來之時(shí)，中國(guó)的智能手機(jī)廠商你們準(zhǔn)備好了嗎?