Современная электроника №9/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2020 Сравнительные испытания ограничителей импульсных напряжений для защиты электронного оборудования энергосистем от электромагнитного импульса высотного ЯВ Рис. 1. Два типа варисторов (вверху) и два типа TVS-диодов (внизу) с аналогичными характеристиками, выбранные для исследования Различные типы ограничителей импульсных напряжений (ОИН), имеющиеся на рынке, существенно отличаются друг от друга как по техническим характеристикам, так и по стоимости. Наряду с экранированием монтажных шкафов с электронной аппаратурой и кабелей, эти элементы являются одним из основных средств защиты от электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва. При этом предполагается применение десятков этих элементов для защиты различных цепей внутри одного монтажного шкафа. Таким образом, вопрос о выборе для практического применения тех или иных видов ОИН (отличающихся по стоимости в сотни раз) является очень актуальным. Владимир Гуревич (vladimir.gurevich@gmail.com) Введение Ограничители импульсных напря- жений являются одним из основных средств защиты электронного обору- дования от таких мощных и опасных воздействий, как разряд молнии и электромагнитный импульс высотно- го ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ). На рын- ке широко представлены три основных вида таких ограничителей: газовые раз- рядники, оксидно-цинковые варисторы и TVS-диоды. Все эти виды ограничи- телей импульсных напряжений хоро- шо зарекомендовали себя в качестве средств защиты от грозовых разрядов и коммутационных перенапряжений и широко применяются на практике. Однако что касается защиты от ЭМИ ЯВ, то здесь ситуация несколько сложнее в связи с тем, что стандартный компонент Е1 ЭМИ ЯВ очень короткий – 2,5...25 нс, в отличие от стандартного грозового импульса 1,2...50 мкс. То есть ЭМИ ЯВ примерно в 1000 раз короче грозово- го импульса, и поэтому к ограничите- лям импульсных напряжений, пред- назначенным для защиты от ЭМИ ЯВ, предъявляются особые требования по быстродействию. Среди специалистов существует консенсус относительно непригодности газовых разрядников для защиты от ЭМИ ЯВ из-за их недо- статочного быстродействия и резкого возрастания напряжения пробоя с уве- личением скорости нарастания при- ложенного напряжения (т.е. крутизны переднего фронта импульса) [1]. Однако что касается варисторов и TVS-диодов, то здесь нет однозначного мнения. Мно- гими специалистами высказывается мнение о том, что обычные варисторы имеют недостаточное быстродействие для защиты от ЭМИ ЯВ, и только TVS- диоды обладают требуемыми характе- ристиками. Действительно, современ- ные мощные TVS-диоды, способные пропускать импульсные токи от 3 до 10 кА, по ряду параметров превосходят аналогичные по мощности варисторы. К сожалению, это превосходство не ограничивается лишь техническими параметрами. TVS-диоды более чем в 200 раз превосходят по стоимости вари- сторы такой же мощности и класса по напряжению. Когда речь идёт о несколь- ких десятках ограничителей импульс- ных напряжений, необходимых для защиты лишь одного стандартногошка- фа с электронной аппаратурой [1], то такая серьёзная разница в стоимости является весьма существеннымфакто- ром, влияющим на выбор того или ино- го средства защиты от ЭМИ ЯВ. В связи с чем возникает вопрос о том, насколько существенна разница в быстродействии варисторов и TVS-диодов, и оправды- вает ли она такую огромную разницу в стоимости. При этом следует иметь в виду, что измерение быстродействия варисторов и TVS-диодов всегда произ- водилось различными авторами в сте-