随着微电子技术的发展,大规模及超大规模集成电路相继出现,且广泛用于通信、测量、监控和计算机系统等电子设备(系统)中.这类元器件具有着极为广阔的发展前景.然而,他最明显的缺点就是抗过电压能力和抗干扰性能力很低,易受雷电等电磁脉冲和其他过电压的损坏,继而造成电路和设备的损坏.
一、设备受雷击的途径
雷电直击地面(物体)和/或空中雷云间放电时产生强烈的冲击电磁场,在设备和传输线上感生雷电过电压,从而损坏设备或传输线路.从所掌握的资料表明,除少数属雷电直击或空间感应外,绝大部分是因为雷电行波从室外的传输线引人而损坏设备的.这些室外传输线包括传输信息的金属引入(出)线路和用以馈电的交(直)流线路.传输信息线路有架空线路、埋地线路、钢轨或其他类似的传导体.而架空线主要指通信明线、架空电(广)缆或其他性能相近的线路;埋地线路则有埋地(对称、同轴)电缆和光缆等.传输线路上引入的过电压分为纵向(共模)过电压和横向(差模)过电压两类.在平衡(对称)线路上某点出现的线与地之间的过电压成为纵向过电压;平衡(对称)线路间或不平衡线路(如同轴电缆)的线路与地之间出现的过电压成为横向过电压.一般情况下,横向过电压低于纵向过电压.但在比较极端的情况下,横向过电压可具有与纵向过电压相同的幅值和特续时间.若某些系统有中继设备和远供回路时(如通信系统的增音机),当前、后段的线路感应有不同的过电压时,还会造成顺线路方向的纵向过电压,同样损坏设备,这一点易为人们所忽视.传输线路因其自身结构的原因、雷电行波传输过程的差异,以及纵向保护元件动作时间的不同等,令分别出现在量平衡献上的纵向过电压不相等,从而形成横向过电压(不平衡线路上的横向过电压即纵向过电压).纵向过电压损坏设备线于地(机壳0之间的绝缘,但横向过电压则像信号般在线间传输,尽管其幅值不很高,却足以损坏既敏感,耐压水平又很低的元器件和内部电路.
二、雷击保护的基本原则
欲使设备得到很好的保护,首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度做出客观的估计,因他于出现 过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电能力、保护水平和接地等有关.不过,防雷工作应作为一项系统工程来考虑,强调全面防护(包括建筑物、传输线路、设备和接地等),综合治理,且要做到科学、可靠、使用和经济.我们并不一定要求对雷电进行100%的防护,允许有一定的风险率,这当然应通过一定的技术经济比较以后才可确定.总的来说,考虑防雷时可归纳为如下3种主要方法.
1. 采用躲避的方法
这是非常重要的、经济有效的措施.应正确的选择线路的路由、站址(设备安放点),有意识的尽量避开在理论上、经验上和实际上证实的雷击区或雷击点.
2. 对雷电进行横截
这需要外加一定的保护元器件,旁路或限制进入系统内的雷电压(流),从而减轻系统受损的程度或在系统能承受的水平之下.
3. 提高系统的耐雷水平
从改善系统的结构人手,通过对危险性的估计,规定线路、设备的介质绝缘强度、耐冲击能力等,提高其自身的耐雷能力(改善设备的伏秒特性).
三、保护元件的选择
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