我目前正在开发一种产品,它有一个可以由操作员控制的简单 SPDT 继电器。对最终用户来说,只有普通、常开和常闭触点可用。继电器由我们设备中的电路驱动,该电路具有适当的反激二极管。
最近,我们的一个原型单元出现问题,技术人员将继电器直接连接到感应负载,没有任何形式的瞬态电压抑制,这导致我们的无线通信由于 EMI 被击倒,并且可能还导致接触拱形。
在确定问题是由于感应尖峰造成的之后,通过将适当的反激二极管连接到负载来快速解决问题。
虽然在这种情况下,我们可以控制所连接的负载,但这让我意识到,我无法相信我们的最终用户在使用我们的电感负载产品时会安装适当的瞬态电压抑制设备,无论警告和我们可以提供的典型应用示意图。
现在,显然有许多解决感应尖峰问题的方法,但是该设备必须工作的特定情况使得实现 TVS 变得非常棘手:
1) 继电器是通用 SPDT 继电器,额定电压为 250VAC/120VAC @ 10A 或 30VDC 8A。这意味着 TVS 电路必须能够处理 AC(电源或非电源)和 DC,以及高达 10A 的电流。这使得无法找到 PTC 保险丝,因为大多数保险丝无法处理电源电压,尤其是 10A 的保险丝。
2)设备将安装在无法更换任何东西的地方,安全是我们的主要关注点。如果客户没有安装保险丝并且继电器发生短路故障(这种情况很少见,但可能会发生),他们很可能会责怪我们。这也意味着我不能使用 MOV、气体放电管或任何其他寿命有限的 TVS 设备。
3) 任何 TVS 设备都不得发生短路故障,如果发生短路,我必须确保保护负载免受此类短路的影响。
我尝试了一个 RC 缓冲网络的模拟,但仅这些对于足够大的感应负载无济于事。此外,使用更大的电容器意味着在使用交流电时会有更多的损耗。理想情况下,1nF 将提供足够的阻抗(高于 1Mohm @ 50/60Hz)以使任何损失都变得微不足道。
这是具有大电感负载的仿真结果。更改电阻器和电容器值只会影响振荡稳定下来的时间,而不影响峰值电压,这肯定会杀死任何电阻器或电容器,或使触点产生电弧。
背靠背齐纳二极管与 RC 缓冲网络一起有效地限制了电压尖峰,但由于它们必须阻断电源电压,因此它们必须阻断的不仅仅是 aprox。350V(电源峰值电压)直到它们开始导电,我担心这仍然是一个足够高的峰值,足以杀死附近的任何无线通信与 EMI。
那么,在这种情况下,我完全没有希望了吗?
在这种情况下我可以使用其他 TVS 设备/技术吗?如果是这样,我能否保证它们不会短路,或者至少我能够防止短路的 TVS 设备?
或者只是一个 RC 缓冲器实际上是解决这个问题的好方法?如果是这样,为什么?我怎样才能为此选择合适的零件?
请记住,我无法访问实际负载,并且我无法对用户如何连接负载做出任何假设。