防浪涌电路常用的几种处理办法

浪涌顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

一、隔离法
光耦合器亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合需要隔离电源。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。

只要浪涌产生的电压幅值不超过光耦器件标称的值（通常为2500V），光耦就不会损坏，即使浪涌电压长时间地存在也不会对被隔离的设备产生损害。值得注意的是，光耦一般只能抑制共模形式的浪涌，不能抑制差模形式的浪涌。使用光电隔离的优势是可以避免电气或磁场的噪声，而缺点是传输速度受限于LED的转换速度、高功率散射以及磨损，而且还需要一个隔离型DC-DC电源。

二、规避法
主设备的地连在一起形成单点接地，一旦有浪涌出现就可以安全转移浪涌能量，此外有必要增加一些抑制浪涌的器件。能将浪涌所产生的额有害电流在到达数据端口前泄放到地回路中去的器件，主要有TVS管、压敏电阻、气体放电管，它们都有一个钳位电压，一旦超过该钳位电压，器件就会在连接点之间产生一个低阻抗，从而转移有害的电流，具体电路如下：

但这些器件由于转移的能量很大而不能长时间维持。一般这些器件安装在数据线与地之间，选择额定电压为6~8V的器件，同时，它们通常会给数据线带来一些容性负载，因此在设计系统时有必要考虑减少整个系统数据线的长度。安装器件时应尽可能地靠近被保护的设备，另外，用户必须保证被保护设备的接地点与地之间的阻抗非常小，而且接地点与地连接用的线最好又粗又短，若超出1m，应使用铜带线或编制电缆。

单级防护，数据线只需接一个TVS。三级防护，第一级是气体放电管，可泄放大电流，由于浪涌同时产生非常高的尖峰电压，气体放电管太慢不能保护后面的固态电路；第二级是小电阻，一方面可限流，另一方面在第一级与第三级产生一个压降；第三级是TVS管，可足够快地保护后面的固态电路，将电压钳位在一个安全的水平，从而保护数据线。

若将隔离法与规避法相结合，则可更好地保护系统，具体电路如上图。图中，信号地与大地是连接的，有了隔离器件就可使主设备不受接地点上可能产生的电压降的影响。另外，规避器件一方面可抑制浪涌保护隔离器件，另一方面也可抑制数据线上产生的差模形式的浪涌。