在實(shí)際的視頻監控系統防護當中，因為受到體積的限制，所以在視頻監控系統一般會(huì )需要一個(gè)防雷盒子，因為像攝像頭很多是在戶(hù)外工作的，所以后面用到防雷盒子，用防雷盒子有兩個(gè)局限性，第一，這個(gè)盒子會(huì )添加整個(gè)系統的方案成本，還有在一些布線(xiàn)的地方會(huì )有一些局限。

 在安防設備監控系統這一塊的話(huà)會(huì )受到兩個(gè)類(lèi)型過(guò)電壓的破壞，一個(gè)是雷電感應過(guò)電壓，一個(gè)是操作過(guò)電壓。


對于攝像機來(lái)說(shuō)，因攝像機功率較小，其中自身產(chǎn)生的操作過(guò)電壓也較小，雷電感應過(guò)電壓是攝像機必須承受的主要過(guò)電壓，DVR/NVR等則可能遭受來(lái)自雷電和操作過(guò)電壓的破壞。感應過(guò)電壓產(chǎn)品的途徑：供電線(xiàn)路、網(wǎng)絡(luò )接口、信號線(xiàn)接口。今天的重點(diǎn)是供電線(xiàn)路。

根據IEC61000-4-5的標準以及在實(shí)際操作中客戶(hù)的需求，12VDC電源線(xiàn)間差模雷電承受：2KV（1.25/50μS）或1000A（8/20μS）；

24VAC或POE電源線(xiàn)對地共模雷電承受：4KV（10/700μS）/100A；

 24VAC或POE電源線(xiàn)間差模雷電承受：  2KV（10/700μS）/50A。

在雷電過(guò)電壓防護這一塊，主要的器件包括壓敏電阻，TVS，GDT。順絡(luò )這次推出的一個(gè)在性能和價(jià)格比較有優(yōu)勢的是SDVD系列的這個(gè)產(chǎn)品，相對引線(xiàn)式的壓敏電阻來(lái)說(shuō)，它采用的是多層的結果，所以我們可以通過(guò)調整壓敏內部的厚度使尺寸做得更小，能夠耐受的脈沖電流可以有更大的效果。后面的議題主要是針對這三種器件做縱向的比較，根據它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)做組合的方案，盡可能達到性?xún)r(jià)比比較好，整體的防控能力比較強的目的。


像攝像機這塊空間會(huì )受到限制，在戶(hù)外工作的話(huà)需要耐受很大的雷電過(guò)電流的沖擊，所以傳統的插件壓敏電阻用起來(lái)就會(huì )有各種各樣的局限性，并且這種插件性的產(chǎn)品，因為內部是一個(gè)單層的結構，所以在低電壓這一塊，能夠耐受的電流比較低，在攝像機這塊它的效果沒(méi)那么好。我們的片式是多層的結構，所以在尺寸這一塊會(huì )有優(yōu)勢。所以在安防領(lǐng)域的監控系統這一塊它的應用是非常合適的。這是一個(gè)性能對比。


對于最大直流工作電壓不大于56V的壓敏電阻，貼片式產(chǎn)品的耐受脈沖電流遠大于引線(xiàn)式產(chǎn)品； 貼片式壓敏電阻的產(chǎn)品尺寸遠小于引線(xiàn)式壓敏電阻，故在整機空間有限制時(shí)，可以采用貼片式壓敏電阻，如網(wǎng)絡(luò )攝像頭部分。
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下面針對這三種過(guò)電壓的防護器件做橫向的對比。過(guò)電壓器件在用的時(shí)候，包括壓敏電阻，TVS，GDT都是并聯(lián)在需要保護的電路前段，當有一個(gè)過(guò)電壓來(lái)的時(shí)候，像這種1.2/50us雷電波形來(lái)的時(shí)候，同時(shí)起到線(xiàn)壓的作為。這邊引起了一個(gè)限制電壓的概念，就是保護器件能夠把過(guò)電壓限制到安全的電壓，這個(gè)限制電壓要遠遠小于系統能夠耐受的容許電壓。

這是壓敏電阻和TVS、GDT的對比。


響應時(shí)間比較是在引線(xiàn)式元件結構下比較的。若是貼片式結構，壓敏與TVS響應時(shí)間不大于2.5ns，GDT響應時(shí)間不大于50ns；以上三種元件可以用于不同的線(xiàn)路保護位置，相對比較壓敏電阻具有很好的性?xún)r(jià)比。

下面我們會(huì )看到一些更加具體的數據。


工作電壓 5.5~100Vdc（SMDJ* 11~100Vdc），兩類(lèi)產(chǎn)品間工作電壓對應替換，壓敏電阻尺寸遠小于TVS，且壓敏電阻性能優(yōu)于相對應TVS，但其成本降低30%；與其他過(guò)電壓保護器件相比，壓敏電阻在溫度特性、阻燃特性、EMC效果方面具有更優(yōu)性能。

隨著(zhù)工作電壓增高，通過(guò)TVS的脈沖電流能力大幅度下降,而通過(guò)SDVL壓敏電阻的脈沖電流能力幾乎不變；因此，壓敏電阻可更好地用于高電壓、高脈沖電流幅值的線(xiàn)路中，進(jìn)行過(guò)電壓抑制及浪涌吸收。

在EMC效果這一塊，TVS/GDT/PESD沒(méi)有吸能能力，脈沖能量一直在電路中存在，在地線(xiàn)上會(huì )形成 Ldi/dt 電磁干擾，須并聯(lián)電容降低di/dt。

壓敏電阻具有內阻，能夠吸收部分能量，降低脈沖電流幅值及di/dt，在線(xiàn)路中具 有EMC功能。

溫度特性，片式壓敏電阻陶瓷屬熱良導體，具有很好的散熱能力，在高達85℃ 時(shí)仍保持脈沖電流穩定的溫度特性。TVS因其材料特性，溫度特性從25℃脈沖電流開(kāi)始衰減。

壓敏電阻和TVS性能比較?？梢钥吹?，紅色的是TVS，藍色的是壓敏電阻，壓敏電阻與TVS比較，具有較強的脈沖電流承受能力及較小的尺寸，具有良好的性?xún)r(jià)比，限制電壓較高。經(jīng)過(guò)設計可以有效地應用于共模、差模的雷電防護線(xiàn)路。若線(xiàn)路具有較高的脈沖電流、被保護元件耐脈沖電壓能力差，則可將壓敏電阻與TVS配合使用，達到理想的防護效果，降低設計成本。

在工作的范圍內，壓敏電阻限制電壓比TVS要高一些，但是它能夠耐受的脈沖電流遠遠大于TVS，兩者有各自的優(yōu)點(diǎn)，相對來(lái)說(shuō)TVS限制電壓的能力會(huì )更低，壓敏電阻能夠耐受的脈沖電流更大一些。在一些線(xiàn)路當中必須去耐受比較大的脈沖電流，但是能夠耐受的過(guò)電壓能力比較弱的這種情況下用壓敏電阻跟TVS進(jìn)行配合使用的話(huà)會(huì )達到非常好的效果，而且整體的設計成本會(huì )更低。

這是壓敏電阻和GDT性能比較。紅色代表的是壓敏電阻，藍色代表的是GDT。這是我們做的一個(gè)試驗。


壓敏電阻具有良好的電壓箝位特性，在箝位區內，隨著(zhù)沖擊電流的急劇增大，箝位電壓小幅度平緩增加，具有脈沖能量耗散能力；

GDT擊穿電壓高，耐受脈沖電流大，其殘壓峰值高，需要二級防護設計方可安全可靠；
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在相同脈沖電流下，GDT的殘壓尖峰值（Up）為壓敏電阻殘壓的2-3倍，而且分散性較大，尖峰值持續時(shí)間（T）不超過(guò)2μS，限制電壓（Ur）不超過(guò)30V，無(wú)脈沖能量耗散能力。若其尖峰值對被保護元件有損傷，則須進(jìn)行二級防護設計；

壓敏電阻成本較GDT低，二者配合使用會(huì )達到理想的防護效果，且能降低設計成本。

最后一部分是監控系統電源供電雷電防護方案。這個(gè)防護方案目前在一些企業(yè)當中得到了驗證。第一個(gè)是12V直流供電線(xiàn)路雷電防護。這邊是給出了兩種方案，第一種方案是采用壓敏電阻加TVS加磁珠的組合，我們的測試結果是這樣的。


方案A所承受的脈沖電流峰值遠大于壓敏電阻或TVS，而被保護IC兩端的殘壓不超過(guò)40V，充分發(fā)揮了壓敏電阻和TVS自有優(yōu)勢。

這是另外一個(gè)方案，這個(gè)方案比較簡(jiǎn)單。


 在IC前端、直流電源間采用一級防護，設計大功率TVS（5.0 SMDJ15CA），其性能基本滿(mǎn)足該電源雷電標準，但設計成本很高。

這兩個(gè)方案可以用在不同的地方，比如說(shuō)一些芯片能夠耐受的過(guò)電壓特別低的時(shí)候用TVS管，如果你對性?xún)r(jià)比有希望的話(huà)可以選擇方案A。
這是方案A和方案B性能和價(jià)格的對照。


對于12V直流供電線(xiàn)路雷電防護方案，方案A承受脈沖電流能力大于方案B，其限制電壓稍高于方案B，其綜合性?xún)r(jià)比優(yōu)于方案B。對于脈沖絕緣耐壓優(yōu)良的IC，可采用方案A。對于脈沖絕緣耐壓很低的IC，則可考慮方案B。以上選擇須以試驗驗證。
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還有一塊是針對POE，因為現在很多室外的槍機或者球形機可能取電不是很方便，所以可以直接用POE做供電，POE是一個(gè)48V的電壓，這個(gè)方案也可以用于24VAC下，共模和差模這兩個(gè)雷電方案都需要做，這是行業(yè)內給出的標準：


同樣我們也給出了兩個(gè)方案，方案A和方案B，方案A

方案B

 

對方案A和方案B進(jìn)行比較，可以看到方案A可以耐受的脈沖電流和限制電流能力會(huì )大于方案B，在成本這一塊，在共模這一塊，壓敏電阻的成本是GDT的一半。在差模這一塊，壓敏電阻的成本是TVS管的二分之一到三分之一。采用壓敏電阻的劣勢是它的限制電壓比TVS管要高一些，針對這兩種方案我們也可以做靈活的選擇。對于POE或24VAC供電線(xiàn)路雷電防護方案，方案A承受脈沖電流及限制電壓能力大于方案B，其綜合性?xún)r(jià)比優(yōu)于方案B。對于脈沖絕緣耐壓優(yōu)良的IC，可采用方案A。對于脈沖絕緣耐壓很低的IC，則可考慮共模用壓敏電阻、差模用TVS。以上選擇須以試驗驗證。這個(gè)方案根據客戶(hù)不同的測試標準有時(shí)候結果會(huì )有一定的差異，都需要做實(shí)際的測試。

這是我今天主要的內容。今天的議題很簡(jiǎn)單，我們推出了一個(gè)比較新型的貼片壓敏電阻，這個(gè)壓敏電阻是可以做雷電防護的，因為它的價(jià)格比較低，能夠耐受的脈沖電流比較大，尺寸也比較小，所以特別適用在攝像頭，希望有這個(gè)需求的工程師我們可以做進(jìn)一步的探索。

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