Surge transienten

Resumé af artikel i EMC-AVISEN nr. 15, 1995.


Den energirige SURGE transient anvendes ved simulering af den inducerede transient fra et lynnedslag i nærheden af en elinstallation. Den er beskrevet ved 1,2 us stigetid og 50 us halveringstid for den ubelastede generator, dvs en spædingstransient (herefter benævnt 1,2/50). Topspænding er 500 V minimum og den indre modstand fra generatoren er enten 12 ohm eller 42 ohm. Strømstyrken er almindeligvis over 10 A i topværdi og da generatorens indre modstand er forøget med en ekstern modstand er generatoren i praksis ubelastet. Strømtransienten (8 us og 20 us) ved kortsluttet generator behandles derfor ikke i dette resumé.

Energiabsorberende komponenter er specificeret med en transient hvor stigetiden er 10 us og halveringstiden er 1000 us (herefter benævnt 10/1000). Det giver komponenten bedre tid til at fordele energien over et større volumen end ved den korte transient (1,2/50) hvor hovedparten af energien afsættes i den aktive PN-overgang. Undersøgelsen gik ud på at finde ud af hvor meget komponenten kan tåle med surge transienten.

Testopstilling

Energiafsættelsen (E) kan beregnes til E = P x T, hvor P er den maximale effekt ved toppunktet (P = U x I) og T = 73 us er beregnet ud fra transientens kurveform ved integration over hele pulsen.

Ved undersøgelsen blev fem transientabsorberende dioder undersøgt. De fik fem stød ved hvert spændingstrin med stigende topspænding (500 V trin) indtil de var ødelagt. Resultatet er gengivet nedenfor:

    Komponent Rating  E (10/1000)  E (1,2/50)  Forhold
BZD27Cxx 150 W 0,23 J 0,05 J 4,6
BTZ03Cxx 300 W 0,44 J 0,10 J 4,4
BZW04Pxx 400 W 0,59 J 0,13 J 4,5
P6KExxP 600 W 0,90 J 0,20 J 4,5
1.5KExxP 1500 W 2,23 J 0,50 J 4,5

Konklusionen er at den typiske komponent kan tåle 1/4,5 (22 %) af den specificerede energiafsættelse ved 10/1000 transienten. Bemærk at relationen 1/4,5 er givet ved givet ved kvadratroden af forholdet mellem halveringstiderne.

Modstande benyttes i vid udstrækning til at begrænse strømmen fra transientgeneratoren for derved at kunne mindske størrelsen af den transientabsorberende komponent. Modstanden vil, ud over at begrænse strømmen, også selv optage energi på grund af spændingsfaldet. Beregningen er analog med formlen fra før, blot er P refereret til modstanden.

De bedste modstande er kulmasse modstande (fx Allen Bradley) og trådviklede modstande (fx Philips). Den populære metalfilm modstand er ikke velegnet til transientabsorption i større stil.

    Leverandør      Type        Rating  E (1,2/50)
Allen Bradley Kulmasse 2 W 15 J
Allen Bradley Kulmasse 1 W 9 J
Allen Bradley Kulmasse 0,5 W 2 J
Allen Bradley Kulmasse 0,25 W 0,65 J
Allen Bradley Kulmasse 0,13 W 0,2 J
Philips AC03 Trådviklet 3 W 1..10 J
Philips AC01 Trådviklet 1 W 0,5..5 J
Philips SFR25H Metalfilm 0,6 W 0,02 J

Kulmasse- og metalfilmmodstande kan optage samme energi ved alle modstandsværdier. Trådviklede modstande kan optage mest energi ved lave værdier. Tabellen omfatter 1 ohm til 500 ohm.