三级浪涌防护及解耦设计
三级浪涌防护及解耦设计
浪涌(surge)又称突波、瞬变(voltagetransient)，它是由电路短路、电源开关或大型发动机开关引起的电流瞬时超过稳定峰值的突发现象，通常是指发生在数百万分之一秒内的峰值脉冲，通常包括浪涌电压和浪涌电流。 
浪涌防护原理
浪涌非常有害，可以立即烧坏电路，浪涌保护是利用线性元件对高频（浪涌）敏感设计的保护电路，简单而常用的是并联电容器和串联电感。对于商业设备，通常通过含有浪涌阻挡装置的产品吸收突然的峰值能量，以保护连接设备免受浪涌损坏。
在电路设计中，一般遵循多级保护、逐步减少的原则
第一级保护
在大多数防护电路中，第一级是最容易引入雷电等尖峰的端口。
建筑物进线口，AC在这些输入端口等应用中，选用气体放电管等大通流保护装置GDT、SPG、TSS、信号防雷模块(SPD)等等。高灭弧电压可用于直流电路GDT，类似雷毛电子的2R350-8LH,可以用于DC24V直接跨接，
浪涌两级保护方案
对于电源端口，一级保护一般选用能承受较高电压或较大电流的钳位大通流保护装置。如果在电源端口选择开关保护装置，开关装置电压过低，影响系统电压，另一方面，系统电压可能保持正常断开，系统通过大电流（如A电流）可能对电路板造成致命损坏，甚至引起火灾。
MOV加GDT保护方案
金属氧化物压敏电阻一般用于电源端口一级过电压保护装置(MOV)、超大功率TVS(hyperfix)，或由这些设备组成的防雷模块(SPD)等等。当然，低速信号端口也可以选择一级保护装置，但前提是装置的结电容不能影响通信线路的正常通信。
第二级保护
二级防护类似于一级防护，反应速度快，夹位电压低TVS、ESD等。
在第二级，过于突出的尖峰脉冲已经被第一级切断，只有干扰信号小于第一级阈值，EMI以及二次噪声。ESD专门用于防静电元件，由多个二极管或TVS组合适用于高速数据线ESD防护，如HDMI、USB3.0、IEEE1394等。
退耦元器件
解耦元件具有一定的阻抗作用，以确保两级过电压保护器件的协同工作。由于第一级保护装置与第二级保护装置使用的过电压保护装置类型不同，击穿电压大小不同，响应时间不同，因此必须通过解耦装置进行匹配。
在设计中，二次过电压保护装置一般采用响应速度快的小流量低压装置，浪涌电压冲击会导致，退耦装置有一定的内阻，通过大浪涌电流，将退耦装置前的电压提高到一次过电压元件的击穿电压，一次元件可以释放大浪涌电流，从而分担二次保护装置的压力。如果两级过电压保护装置之间没有退耦装置，则二级保护装置将始终处于先导状态，当浪涌电流超过二级元件的能力时，就会损坏。
选择退耦器件时，应根据线路的工作电流进行选择。例如，一些信号电路的工作电流较小，可以选择功率电阻或自恢复保险丝，以确保其正常通信(PPTC)，退耦电阻一般选择10Ω从浪涌保护的角度来看，退耦电阻越大越好，但不能太大，否则会影响线路的正常工作电流，需要工程师在电路设计中综合考虑。
对于一些输入电流较大的低频线路，可以选择电感退耦。电感阻抗的计算公式是Z=2πfL，所用电感的大小可以从公式中计算，以确定退耦阻抗值。
单TVS防护方案
在类似5G在基站防雷设计电路上，电力VC也可以使用单位电压TVS的保护方案，使用的是雷卯电子的AK系列TVS，类似AK10 AK15 防护10KA级别的TVS，这种方案的特点是残压很低。
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