專利名稱：浪涌電壓抑制方法
技術領域：
本發(fā)明系關于一種能完全吸收浪涌能量的浪涌抑制方法，特別是指一種系以暫態(tài)浪涌電壓抑制元件(Transients Voltage Surge Suppressors-TVSS)為主要構件的三層式對稱型抑制電路，應用于供電系統(tǒng)，而具有快速浪涌抑制功能、與自動回復的高效率浪涌能量吸收的抑制方法，屬于抑制浪涌干擾的技術范疇。
供電系統(tǒng)中的浪涌電壓對于電氣設備極具破壞力，一般在電源端設置過載保護或自動斷電裝置(如保險絲)，以切斷供電的方式雖可達到部份防制效果，但此類裝置在斷開后需以人工回復或更換新品，不能自動回復，故大都只適用在220V以下家用供電系統(tǒng)中，但對于供電系統(tǒng)上突發(fā)性高電壓、大電流，譬如雷電所造成的雷擊干擾浪涌電壓，或負載設備的開關啟斷、投入所引起的開關干擾浪涌電壓等，卻都無法有效抑制，而引起電氣設備電源電路、數字電路、模擬電路等的損壞。
工業(yè)上大都利用浪涌保護元件(Surge Protection Device-SPD)作為電路保護；例如一、以金屬氧化物變阻器(Metal Oxide Varistor，MOV)，用箝位的方式把浪涌電壓固定在某一范圍以下，但是MOV動作后的殘留浪涌電壓與放電電流卻任由它進入電氣設備中；此方法對于工作電壓低、動作速度快的精密電子設備無法有效保護，電子設備中大多數IC元件仍因此而損毀。如

圖1，圖中所示是在MOV保護下，依然被殘留浪涌所燒毀的IC線路板經電子顯微鏡放大圖，由此可知MOV對于浪涌抑制仍有其不完備性。
二、以避雷管，用引導的方式把浪涌引導至它處，這種以犧牲別人保護自己的方式，并無法解決問題，且避雷管在某些負載變化下所引起的故障持續(xù)(Holdover)現象亦無法有效避免，因此容易出現故障而喪失保護效果。
因此可知，傳統(tǒng)的浪涌抑制方法由浪涌電壓、電流方向著手抑制，始終難符完美實用。
為了解決此一問題，本發(fā)明一反傳統(tǒng)，是以完全吸收浪涌的能量為著眼點，提供了一種浪涌抑制方法，特別是指一種系設計以對稱結構型態(tài)的浪涌抑制器，具有可自動恢復、快速浪涌抑制、與浪涌能量完全吸收的高效率抑制方法，能有效解決低壓供電系統(tǒng)的各種浪涌干擾問題，而具產業(yè)利用性。
本發(fā)明之主要目的，系為一種以三層混合應用TVSS之浪涌抑制器，依據本發(fā)明，對于感受性干擾浪涌與易損性干擾浪涌皆具有明顯吸收、與抑制效果，并且浪涌能量之吸收率能達99.5％以上，而為一種前所未見之浪涌抑制方法。
本發(fā)明之另一目的，系為一種可商品化、單獨使用在交流電源插座、或直流電源電路上，亦可與電氣設備的電源電路、數字電路、模擬電路的輸入端、輸出端等并聯(lián)使用的浪涌抑制器，以抑制電氣設備中的各種干擾浪涌，使電氣設備受到嚴密而安全的保護。
本發(fā)明的浪涌抑制方法，借助于由設于電氣設備的電源電路、數字電路、模擬電路、控制電路中的浪涌電壓抑制器，用于抑制浪涌電路，其中的抑制器以吸收浪涌電壓能量的方法，由暫態(tài)浪涌電壓抑制元件為主要構件，構成三層式對稱型浪涌電壓抑制器。
本發(fā)明的浪涌抑制方法，以前述TVSS構成三層對稱型浪涌抑制器，能明確有效的吸收浪涌能量、抑制浪涌電壓。又本發(fā)明實施例的結構，在實際制造、與應用上，可將三層式對稱型浪涌抑制電路制成單體、或連接于電氣設備，因而可供單獨使用插在交流電源插座、或直流電源電路上，亦可與電氣設備的電源電路、數字電路、模擬電路的輸入端、輸出端等并聯(lián)使用，或可視需要，將三層式對稱型浪涌抑制電路的各層電路分離，個別應用于上述電氣設備的電路中，均得以由吸收浪涌能量的方式達到抑制各種干擾浪涌，使電氣設備受到嚴密而完全保護的目的。
圖1為IC線路被殘留浪涌破壞，在電子顯微鏡下放大圖。右下部分焦黑痕跡即為浪涌進入所造成。
圖2為本發(fā)明實施例電路圖。
圖3系以0.5μS-100KHz 6KV振鈴浪涌波進行浪涌時，聚合開關兩端電壓波形，上圖為浪涌電流，下圖為電壓，顯示電壓值隨電流大小變化而變化。
圖4系以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波負極性浪涌浪涌時，聚合開關兩端電壓波形，上圖為浪涌電流，下圖為電壓波形，顯示電壓值隨電流上升而增加。
圖5為聚合開關斷開時間測試圖，經測試結果聚合開關斷開時間為31.7mS。
圖6為一般保險絲斷時間測試圖，經測試結果保險絲熔斷時間為214.5mS。
圖7為一般保險絲被浪涌電流熔斷時所產生的電弧電壓測試圖，在1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波浪涌浪涌下一般保險絲熔斷時所產生的電弧電壓高達14KV以上。
圖8顯示避雷管故障持續(xù)現象而形成續(xù)流。
圖9顯示避雷管故障持續(xù)現象而形成周期性供電中斷。
圖10為避雷管故障持續(xù)現象的消除。避雷管串聯(lián)MOV在1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波浪涌浪涌下無任何故障持續(xù)與續(xù)流存在現象，3.26mS后恢復正常。上圖為兩端電壓波形，下圖為電流波形。
圖11系顯示避雷管串聯(lián)MOV在0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌浪涌下無任何故障持續(xù)與續(xù)流存在現象，100μS后恢復正常。上圖為兩端電壓波形，下圖為電流波形。
圖12顯示空心電感在1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波浪涌浪涌下流經的放電電流兩端電壓波形。上圖為放電電流波形，下圖為電壓波形。
圖13顯示空心電感在0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌沖擊下流經的放電電流與兩端電壓波形。上圖為放電電流波形，下圖為電壓波形。
圖14系MOV在浪涌浪涌下兩端箝位電壓波形流經之放電電流波形與所吸收能量，顯示在1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波浪涌浪涌下MOV吸收44焦耳能量。
圖15系顯示MOV在0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌浪涌下吸收62m焦耳能量。
圖16顯示1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA 100焦耳以上的組合波浪涌經對稱型浪涌抑制器后進入六位半高精密數字電表的殘留浪涌電壓、電流、與能量等波形監(jiān)測。
CH(1)浪涌抑制器箝位電壓CH(2)浪涌抑制器放電電流CH(3)進入電氣設備的殘留電壓CH(4)進入電氣設備的殘留浪涌放電電流圖17為圖16水平軸不同倍率的展開。
圖18為圖16水平軸不同倍率的展開。
圖19為圖16水平軸不同倍率的展開。
圖20為圖19中波形經數學運算后求得的殘留浪涌能量波形CH(1)流入六位半高精密數字電表的殘留浪涌能量波形為34.17mJ
CH(2)絕對值|V|與|I|的乘積CH(3)六位半高精密數字電表電源端的殘留浪涌電壓絕對值波形CH(4)流入六位半高精密數字電表的殘留浪涌電流絕對值波形圖21系顯示本發(fā)明實施例以6KV/3KA以上組合波浪涌共模耦合浪涌下第二層與第三層抑制電路的箝位電壓與總放電電流，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第三層抑制電路單邊的放電電流-684ACH(2)第三層抑制電路單邊的箝位電壓-432VCH(3)浪涌總放電電流-3.64KACH(4)第二層抑制電路單邊的箝位電壓-862V圖22系顯示本發(fā)明實施例以6KV/3KA組合波浪涌共模耦合浪涌下第二層抑制電路所吸收的能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第二層抑制電路的箝位電路與放電電流的乘積(VXI)CH(2)第二層抑制電路單邊所吸收的能量-30焦耳(VS)CH(3)浪涌總放電電流-3.6KACH(4)第二層抑制電路單邊的箝位電壓-862V圖23系顯示本發(fā)明實施例以6KV/3KA組合波浪涌共模耦合浪涌下輸出端箝位電壓，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第三層抑制電路單邊的放電電流-688ACH(2)抑制電路輸出端共模模式下的箝位電壓-48V(高共模排斥比)CH(3)浪涌總放電電流-3.66KACH(4)第二層抑制電路單邊的箝位電壓-934圖24系以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正極性組合波浪涌共模耦合，疊在AC110V 90度相位上(在線)。
圖25為圖24水平軸不同倍率的展開圖。
圖26為圖24水平軸不同倍率的展開圖。
圖27為圖24水平軸不同倍率的展開圖。
圖28為圖24水平軸不同倍率的展開圖。
圖29系以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA負極性組合波浪涌共模耦合，疊在AC110V 130度相位上(在線)。
圖30為圖29水平軸不同倍率的展開圖。
圖31為第29水平軸不同倍率的展開圖。
圖32為6KV/3KA組合波浪涌常模耦合浪涌下第二層抑制電路的箝位電壓與總放電電流的最大與最小值，圖中四組的波形由下而下，分別為CH(1)第二層抑制電路的VI乘積CH(2)第二層抑制電路的吸收能量-44焦耳(VS)CH(3)浪涌總放電電流-2.24KACH(4)第二層抑制電路的箝位電壓-1.4KV圖33為6KV/3KA組合波浪涌常模耦合浪涌下第二層抑制電路的箝位電壓、放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第二層抑制電路的VI乘積CH(2)第二層抑制電路的吸收能量-44焦耳(VS)CH(3)浪涌總放電電流-2.24KACH(4)第二層抑制電路的箝位電壓-1.4KV圖34為6KV/3KA組合波浪涌常模耦合浪涌下第三層抑制電路的箝位電壓與放電電流的最大與最小值，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第三層抑制電路的VI乘積CH(2)第三層抑制電路的吸收能量-8.5焦耳(VS)CH(3)第三層抑制電路的放電電流-663ACH(4)第三層抑制電路的箝位電壓-600V圖35為6KV/3KA組合波浪涌常模耦合浪涌下第三層抑制電路的箝位電壓、放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第三層抑制電路的VI乘積CH(2)第三層抑制電路的吸收能量-8.5焦耳(VS)CH(3)第三層抑制電路的放電電流-663ACH(4)第三層抑制電路的箝位電壓-600V圖36系以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正極性組合波浪涌常模耦合，疊在AC110V 270度相位上(在線)。
圖37為圖36水平軸不同倍率的展開圖。
圖38為圖36水平軸不同倍率的展開圖。
圖39為圖36水平軸不同倍率的展開圖。
圖40為圖36水平軸不同倍率的展開圖。
圖41圖系以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正級性組合波浪涌常模耦合，疊在DC-48V上(在線)。
圖42為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖43為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖44為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖45為圖系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌共模耦合浪涌下第二層抑制電路的箝位電壓、總放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)浪涌總放電電流CH(2)第二層抑制電路的箝位電壓CH(3)第二層抑制電路的VI乘積CH(4)第二層抑制電路吸收的能量圖46系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌共模耦合浪涌下第三層抑制電路的箝位電壓、放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由下而下，分別為CH(1)第三層抑制電路的放電電流CH(2)第三層抑制電路的箝位電壓CH(3)第三層抑制電路的VI乘積CH(4)第三層抑制電路吸收的能量圖47系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌共模耦合疊在AC110V 270度相位上(在線)。上圖為放電電流波形，下圖為箝位電壓波形。
圖48為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖49為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖50為圖41水平軸不同倍率的展開圖。
圖51系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌常模耦合浪涌下第二層抑制電路的箝位電壓、總放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)浪涌總放電電流CH(2)第二層抑制電路的箝位電壓CH(3)第二層抑制電路的VI乘積CH(4)第二層抑制電路吸收的能量圖52系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌常模耦合浪涌下第三層抑制電路的箝位電壓、放電電流、VI乘積與吸收能量，圖中四組波形由上而下，分別為CH(1)第三層抑制電路的放電電流CH(2)第三層抑制電路的箝位電壓
CH(3)第三層抑制電路的VI乘積CH(4)第三層抑制電路吸收的能量圖53系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌常模耦合疊在AC110V270度相位上(在線)。上圖為放電電流波形，下圖為箝位電壓波形。
圖54為圖53水平軸不同倍率的展開圖。
圖55為圖53水平軸不同倍率的展開圖。
圖56為圖53水平軸不同倍率的展開圖。
圖57系以0.5μS_100KHz 6KV振鈴浪涌常模耦合疊在DC-48V上(在線)。上圖為放電電流波形，下圖為箝位電壓波形。
圖58為圖57水平軸不同倍率的展開圖。
圖59為圖57水平軸不同倍率的展開圖。
圖60為圖57水平軸不同倍率的展開圖。
圖61是KEYTEK公司制造的浪涌產生設備的浪涌能力參數。
圖62是離線情況下，易損性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試(吸收能量表示值為對稱電路單邊能量)。
圖63是1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正、負極性組合浪涌，交替疊在AC110V 0度至315度相位上，以共模耦合方式進行測試。
圖64是離線情況下，易損性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試。
圖65是1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正、負極性組合浪涌，交替疊在AC110V 0度至315度相位上，以常模耦合方式進行測試。
圖66是1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA正、負極性組合浪涌，交替疊在DC-48V上，以常模耦合方式進行測試。
圖67是離線情況下，感受性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試(吸收能量值為對稱電路單邊能量)。
圖68是0.5μS_100KHz 6KV/500A振鈴波正負、極性交替疊在AC110V 0度至315度相位上，以共模耦合方式進行測試。
圖69是離線情況下，感受性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試(吸收能量值為對稱電路單邊能量)。
圖70是0.5μS_100KHz 6KV/500A振鈴浪涌正負、極性交替疊在AC110V 0度至315度相位上，以常模耦合方式進行測試。
圖71是0.5μS_100KHz 6KV/500A振鈴浪涌，正、負極性交替疊在DC-48V上，以常模耦合方式進行測試。
以下配合后附圖示與實驗數據圖表，詳細說明本發(fā)明之具體實施例如后。
本發(fā)明系為一種以TVSS為主要構件的三層式對稱型抑制器10，以“吸收浪涌之能量”為著眼點，應用于供電系統(tǒng)，而具有快速浪涌抑制功能、自動回復、與完全吸收浪涌能量的高效率浪涌抑制方法。
前述對稱型浪涌抑制器10，其最佳實施例例如圖2所示，包括由半導體聚合開關(poly switch)11與電路串聯(lián)為第一層、由金屬氧化物變阻器12串聯(lián)避雷管13為第二層、由電感14與金屬氧化物變阻器12組成的T型抑制電路為第三層，而構成三層式對稱型浪涌抑制電路。
當突浪涌持續(xù)時間在數十個mS以上時將造成浪涌能量、電流大幅上升，聚合開關11將斷開(高阻抗狀態(tài))，斷開速度由I2決定，當電流愈大，則斷開速度愈快。在相同環(huán)境下，此聚合開關11斷開時間僅為一般保險絲熔斷時間的六分之一，并且一般保險絲為浪涌電流熔斷時會產生電弧電壓，但聚合開關11沒有此一缺點(詳見后附原件測試分析)。另因聚合開關11可復置(Resettle)、不需更換的特點為保險絲所不能及，因此，以此設計為本發(fā)明電路中第一層浪涌抑制，以充分發(fā)揮其特性。
電路中浪涌抑制的第二層是基于“V-I特性曲線不連續(xù)效應”的避免、與浪涌能量吸收的考量。金屬氧化物變阻器12與避雷管13關聯(lián)會造成V-I特性曲線不連續(xù)效應，以串聯(lián)方式則可避免。當典型雷擊浪涌(1.2/50μS)進入對稱型浪涌抑制電路時，因50μS的時間尚不足以使聚合開關11斷開，因而需由金屬氧化物變阻器12串聯(lián)避雷管13的第二層浪涌吸收電路發(fā)揮功能，將浪涌電壓抑制在箝位電壓以下，并大量吸收浪涌所含帶的能量。
經第二層浪涌吸收電路抑制后的殘留浪涌，再經由電感14與金屬氧化物變阻器12組成的T型第三層抑制電路，以電感14抑制浪涌電流、與金屬氧化物變阻器12第二次箝位與能量吸收，使浪涌殘留能量被吸收至微小得對電氣設備15不再具殺傷力的程度。
本發(fā)明的上述對稱型抑制電路10，可獲得極高的共模排斥比值，當浪涌以共模模式(Common Mode)進入后在輸出端將會抵消，使電氣設備受到完全又完全的保護。對于浮動接地的電氣設備，浪涌在常模模式(Normal Mode)進入時，本發(fā)明的對稱型浪涌抑制電路10，以內部TVSS成串聯(lián)型態(tài)，經過兩層浪涌能量吸收、電壓抑制、與電流限制，使浪涌對電氣設備15不具殺傷力。
本發(fā)明之各元件在浪涌環(huán)境下的測試分析半導體聚合開關11、金屬氧化物變阻器12、避雷管13、與電感14等元件，在浪涌環(huán)境下的行為模式測試分析如下1.半導體聚合開關聚合開關11是正溫度系統(tǒng)元件，其內阻與流經內部電流量成正比，當電流愈大則其內阻愈大，使其兩端電壓上升最后進入高阻抗狀態(tài)；此行為亦使電流急速下降而達到抑制浪涌電流的功效。如后附圖3、4所示聚合開關兩端電壓測試，其中圖3系為以0.5μS_100KHz 6KV扼鈴波(Ring wave)浪涌進行浪涌時，聚合開關兩端的電壓波形，顯示電壓值隨電流大小變化而變化。圖4系為以1.2/50μS 6KV，8/20μS 3KA組合波(Bi-wave)負極性浪涌浪涌時，聚合開關兩端電壓波形，顯示電壓值隨電流上升而增加。聚合開關斷開速度由I2決定，測試結果聚合開關斷開時間為31.7mS(如圖5)，要比保險絲熔斷時間需214.5mS(如圖6)明顯更快。又因為一般保險絲被浪涌電流熔斷時，所產生的電弧電壓，遠高于電路上的浪涌電壓，如圖7中所示；在1.2μS 6KV，8/20μS 3KV組合波浪涌浪涌下，一般保險絲熔斷時所產生的電弧電壓高達14KV以下，聚合開關11則無此現象。2.避雷管避雷管13是引導性元件，本身并不吸收能量，其擊穿動作電壓為浪涌電壓上升率的函數；在非導通狀態(tài)時，兩端阻抗高達10MΩ以上，一旦擊穿后即快速的引導、排除浪涌電流。避雷管最大的缺點是故障持續(xù)(Hold over)現象而產生續(xù)流，見圖8和9。圖8中顯示避雷管故障持續(xù)現象而形成續(xù)流，圖9顯示避雷管障持續(xù)現象而形成周期性供電中斷，上述續(xù)流的存在將使避雷管燒毀。在本發(fā)明的電路10中，第二層金屬氧化物變阻器(MOV)12串聯(lián)避雷管13，經測試結果顯示并無續(xù)流情形存在(如圖10)，避雷管串聯(lián)MOV在1.2/50μS 6KV，8/20μS3KA組合波浪涌浪涌下無任何故障持續(xù)與續(xù)流存在情形，3.26mS后恢復正常；圖11顯示避雷管串聯(lián)MOV在0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌浪涌下無任何故障持續(xù)與續(xù)流存在情形，100μS后恢復正常。3.空心電感浪涌阻抗(
)與浪涌電流成反比，浪涌阻抗值愈高，則浪涌電流值愈低，因此電感14可抑制浪涌電流，降低金屬氧化物變阻器(MOV)12的箝位電壓，達到完全吸收的效果。浪涌浪涌下電感兩端電壓波形見圖12、13所示，圖12顯示空心電感在1.2/50μS6KV，8/20μS 3KA組合波浪涌浪涌下流經的放電電流與兩端電壓波形；圖13顯示空心電感在0.5μS_100KHz 6KV，振鈴波浪涌浪涌下流經的放電電流與兩端電壓波形。4.金屬氧化物變阻器(MOV)金屬氧化物變阻器(MOV)是非線性浪涌吸收性元件，本身會吸收浪涌能量。MOV的箝位電壓值由浪涌電流決定，MOV的箝位電壓波形與流經的放電電流波形決定其所吸收的能量(
t1-t2為電流波形存在的時間)。浪涌浪涌下MOV的箝位電壓波形與所流經的放電電流波形見圖14、15所示。圖14中，顯示MOV在1.2/50μS 6KV，8/20μS3KA組合波浪涌浪涌下吸收44焦耳能量(
；圖15中，顯示MOV在0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌浪涌下，吸收62m焦耳能量(
本發(fā)明的電路組成元件，經由上述測試分析可知各元件在三層式對稱型抑制電路上的功能性；在供電系統(tǒng)上，可借助于本發(fā)明的電路，由“吸收浪涌能量”的方式來抑制電氣設備中的各種干擾浪涌，使電氣設備受到嚴密而安全的保護。
本發(fā)明的高效率對稱型浪涌抑制電路，抑制能力的綜合測試分析本電路以KEYTEK公司制造的浪涌產生設備為浪涌源，其浪涌產生能量詳見表一。在離線(Off-Line)與在線(On-Lin)情況下，以個人電腦、通訊設備為被保護對象，利用易損性干擾浪涌30秒間隔連續(xù)浪涌200次以上；感受性干擾浪涌10秒間隔連續(xù)浪涌1000次以上，全部測試過程中，個人電腦、通讀設備無損壞或動作等現象。其浪涌方法與測試記錄如下(1)能量吸收效率分析浪涌抑制方法的吸收能量＝(浪涌源含帶的浪涌能量)-(進入電氣設備的殘留浪涌能量)。
在浪涌源含帶的浪涌能量為已知的情形下，應用具有數字運算功能的數字示波器，以(
)計算進入電氣設備的殘留浪涌能量，即可獲知浪涌抑制方法所吸收的能量。圖16、17、18和19中，是以1.2/50μS 6KV、8/20μS 3KA100焦耳以上能量的組合波浪涌重疊在AC110V電源，經本發(fā)明的對稱型浪涌抑制器，再進入六位半高精密數字電表的殘留浪涌電壓、電流、與能量等波形監(jiān)測。其中圖17、18和19為圖16中水平軸不同倍率的展開；由上而下分別為浪涌抑制器電路內部箝位電壓、放電電流、進入電氣設備的殘留浪涌電壓與殘留放電電流。圖20的波形中由上而下第一個波形為圖19波形經數學運算后所求得的進入六位半高精密數電表的殘留浪涌能量波形為34.1m焦耳(向量模式下，以積分求得能量值單位以VS表示)。
由上述分析可知，本發(fā)明的浪涌抑制方法可吸收100焦耳能量中99.96焦耳以上的浪涌能量，浪涌吸收效率為99.9％以上，幾乎把外來浪涌能量完全抑制吸收。(2)易損性干擾浪涌測試(Vulnerability interference surge testing)易損性干擾浪涌測試，主要目的是檢驗被試物是否有因浪涌能量進入而發(fā)生燒毀、或故障的現象。
A.離線情況下，易損性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試以組合浪涌開路電壓1.2/50μS 6KV以上、短路電路8/20μS 3KA以上，輸出100焦耳以上能量對本發(fā)明的電路進行共模耦合模式浪涌抑制能力測試，箝位電壓、放電電流波形詳見圖21、22和23，各參數值，見表二。
B.單相三線式，離線情況下，易損性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試以1.2/50μS，6KV、8/20μS 3KA以上的組合波浪涌正負極性交替，疊在AC110V不同的相位上，以一般PC為負載，間隔30各秒，進行兩循環(huán)64次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見表三，PC無任何異常情形發(fā)生。離線情況下，經時間軸數次展開后所攝下正極性浪涌箝位電壓波形，見圖24、25、26、27和28所示。負極性浪涌箝位電壓波形，見圖29、30和31所示。
箝位電壓均值為 285V 標準偏差值為150V總放電電流均值為3306A標準偏差值為64AAC110V電源上的共模浪涌在對稱型浪涌抑制電路抑制下，8mS內AC110V電源已恢復正常。
C.離線情況下，易損性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA組合波浪涌對本發(fā)明的電路進行常模耦合模式浪涌抑制能力測試，箝位電壓、放電電流波形詳見圖32、33、34和35，各參數值見表四。
D.AC單相三線式，在線情況下，易損性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA以上組合波浪涌正負極性交替，疊在AC110V不同的相位上，以一般PC當負載，間隔30秒，進行兩循環(huán)64次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見表5，PC無任何異常情形發(fā)生。在線情況下，經時間軸數次展開后攝下的浪涌箝位電壓波形，見圖36、37、38、39和40所示。輸出端箝位電壓均值為602V 標準偏差值為123V總放電電流均值為2737A標準偏差值為34AE.DC-48V，在線情況下，易損性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試以1.2/50μS，6KV、8/20μS，3KA以上組合波浪涌正負極性交替，疊在DC-48V上，以一般電話總機當負載，間隔30秒，進行兩循環(huán)20次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見附表六，電話總機無任何異常情形發(fā)生。在線情況下，經時間軸數次展開后所攝下的浪涌箝位電壓波形，見圖41、42、43和44所示。
輸出端箝位電壓均值為1456V標準偏差值為490V總放電電流均值為2564A標準偏差值為59A(3)感受性干擾浪涌測試(Susceptibility ineterference surge testing)感受性干擾浪涌測試主要目的，是檢驗被試物是否有因浪涌上升速度快而發(fā)生誤動作的現象。
A.離線情況下，感受性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試以振鈴波浪涌開路電壓0.5μS_100KHz 6KV、短路電流500A以上，輸出7焦耳對本發(fā)明的電路進行共模耦合模式浪涌抑制能力測試，箝位電壓、放電電流波形詳見圖45、46，各參數值見表七。
B.感受性干擾浪涌共模耦合抑制能力測試(在線)情況下以0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌疊在AC110V不同的相位上，以一般PC當負載，間隔10秒，進行五循環(huán)400次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見附表八，PC無任何異常情形發(fā)生。在線情況下，經時間軸數次展開后所攝下的浪涌箝位電壓波形，見圖47、48、49和50所示。
輸出端箝位電壓均值為523V標準偏差值為162V總放電電流均值為493A標準偏差值為13AAC110V電源上的共模浪涌在對稱型浪涌抑制電路抑制下，40μS內AC110V電源已恢復正常。
C.感受性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試(在線情況下)以振鈴波浪涌開路電壓0.5μS_100KHz 6KV、短路電路500A以上，輸出7焦耳對本發(fā)明的電路進行常模耦合模式浪涌抑制能力測試，箝位電壓、放電電流波形詳見圖51和52，各參數值見表九。
D.感受性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試(在線情況下)以0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌疊在AC110V不同的相位上，以一般PC當負載，間隔10秒，進行五循環(huán)400次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見附表十，PC無任何異常情形發(fā)生。在線情況下，經時間軸數次展開后所攝下的浪涌箝位電壓波形，詳見圖53、54、55和56所示。
輸出端箝位電壓均值為1061V標準偏差值為129V總放電電流均值為386A 標準偏差值為6AE.DC-48V，在線情況下，感受性干擾浪涌常模耦合抑制能力測試以0.5μS_100KHz 6KV振鈴波浪涌疊在DC-48V上，以一般電話總機當負載，間隔30秒，進行二十循環(huán)200次連續(xù)浪涌測試，詳細電腦記錄見附表十一，電話總機無任何異常情形發(fā)生。在線情況下，經時間軸數次展開后所攝下的浪涌箝位電壓波形見圖57、58、59和60所示。
輸出端箝位電壓均值為872V標準偏差值為209V總放電電流均值為333A標準偏差值為23A
權利要求
1.一種浪涌抑制方法，其特征在于，系藉由設于電氣設備的電源電路、數字電路、模擬電路、控制電路中的浪涌抑制器，用于抑制干擾浪涌，其中的抑制器，系以吸收浪涌能量的方式，由暫態(tài)電壓浪涌抑制元件為主要構件，構成三層式對稱型浪涌抑制器。
2.如權利要求1中所述的浪涌抑制方法，其特征是，該三層式對稱型浪涌抑制器，系包括由半導體聚合開關與電路串聯(lián)為第一層、由金屬氧化物變阻器串聯(lián)避雷管為第二層、由電感與金屬氧化物變阻器所組成的T型抑制電路為第三層，所構成的三層式對稱型抑制電路。
3.如權利要求1中所述的浪涌抑制方法，其特征是，該三層式對稱型浪涌抑制器，系可制成220V以下的低壓交流電源、或插座上獨立使用的干擾浪涌抑制保護單元。
4.如權利要求1中所述的浪涌抑制方法，其特征是，該三層式對稱型浪涌抑制器，系可制成直流電源電路上獨立使用的干擾浪涌抑制保護單元。
5.如權利要求1中所述的浪涌抑制方法，其特征是，該三層式對稱型浪涌抑制器，系可將其中各層電路分離，分別應用于各種電氣設備的電路中。
全文摘要
一種浪涌抑制方法,是以完全吸收浪涌能量的方式,設計由TVSS為主要構件的三層式對稱型浪涌抑制器,用以裝設于電源端。該對稱型浪涌抑制器,系包括半導體元件金屬氧化物變阻器避雷管、半導體聚合開關、與空心電感等元件,組成各具有不同浪涌抑制效果的三層式抑制電路,以抑制電氣設備中的各種干擾浪涌,使電氣設備受到嚴密而安全的保護。
文檔編號H02H9/04GK1181651SQ9611451
公開日1998年5月13日 申請日期1996年10月30日 優(yōu)先權日1996年10月30日
發(fā)明者廖順安 申請人:廖順安