电 路保护类型主要有过压，过流和过温保护，以及结合过压，过流和过温的综合保护。过压保护在电路保护领域是非常重要的保护，在工业领域主要的过压保护是雷击 浪涌(lightning surge) 保护，在汽车工业领域主要的过压保护是抛负载 (load dump) 保护。本文先介绍在工业领域需要防护的 的雷击浪涌保护，汽车工业的抛负载保护留待下文再来介绍。

工业设备经常会受到外界瞬 时过电压干扰，这会影响工业设备稳定运行,严重时会造成设备损坏。这些干扰源主要包括两个方面：一个是雷击，雷击是很普通的物理现象，全球每天大约有8百 万次雷击发生，我们这里讨论的雷击主要指的是间接感应雷，直击雷主要靠避雷器等防范。雷击发生的情况：当雷电击中户外线路，有大量电流流入外部线路或接地 电阻，因而产生干扰电压；又如，云层间或云层内的间接雷击在线路上感应出的电压或电流；再如，雷电击中了邻近物体，在其周围建立了电磁场，当户外线路穿过 电磁场时，在线路上感应出了电压和电流；还如，雷电击中了附近的地面，地电流通过公共接地系统时所引入的干扰。所以最常见的工业设备危害不是由于直接雷击 引起的，而是由于雷击发生时在电源中感应的电流浪涌引起的。

另外一个危害是电力系统 切换或者故障时的浪涌。浪涌发生的情况：当主电源系统切换瞬间（例如补偿电容组的切换）产生的干扰；又如，同一电网中，在靠近设备附近有一些较大型的开关 在跳动时所形成的干扰；再如，切换有谐振线路的晶闸管设备；还有，各种系统性的故障，例如设备接地网络或接地系统间产生的短路或电弧故障，由于通断感性负 载或启停大功率负载，线路故障等产生的操作过电压。这种浪涌电压或浪涌电流是一种瞬变干扰，它会严重危害工业设备系统的安全工作。

关 于雷电浪涌抗干扰能力测试标准，最常用的是 IEC61000-4-5 标准。为了真实地模拟上述雷击和浪涌瞬变，并使试验结果有较好的可比和可信性， 在 IEC61000-4-5 标准中对试验用的雷击浪涌发生器的性能、试验设备与被试设备的配合、试验信号的耦合与去耦、整个试验的配置以及具体的试验 方法都有详细描述。

按照 IEC61000-4-5（GB/T17626.5）标准的要求，要能分别模拟在电源线上和通信线路上的浪涌试验。由于线路的阻抗不一样，浪涌在这两种线路上的波形也不一样，要分别模拟。

下面介绍一下雷击浪涌测试中经常要用到的一些波形：

1. 1.2/50us 冲击电压：

见 图1，冲击波用两数值的组合 T1/T2 来表示，T1 表示波头时间（从 10% 峰值上升到 90% 峰值的时间），T2 表示半峰值时间（从波头开 始点到波尾降至 50% 峰值的时间），时间单位均为us，记作 T1/T2。1.2/50us 冲击电压波形，其波头时间为 1.2us，半峰值时间 为 50us，它是表示浪涌冲击时线缆上产生的感应过电压。

图1：1.2us/50us 的电压波形示意图

图2：8/20us 的电流脉冲波形示意图

2. 8/20us 冲击电流：

见图2，雷击浪涌时线缆上产生的感应过电流模拟波形，其波头时间为 8us，半峰值时间为 20us。

3. 10/700us 冲击电压：

浪涌冲击时线缆上产生的感应浪涌过电压的模拟波形，它主要用于通信线路试验。

4. 1.2/50us(8/20us) 混合波：

是 雷击浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。混合波发生器输出开路时，输出波形是 1.2/50us 的开路电压波；发生器输出短路时，输出 波形是 8/20us 的短路电流波，且规定电压和电流峰值之比应具有2欧姆的有效输出阻抗，发生器的输出阻抗决定了开路输出电压峰值与短路电流峰值的比 值。1.2/50us(8/20us) 混合波主要用于电源线路雷击浪涌的试验，电源转换器经历上述的测试之后，应该符合标准规定。

IEC61000-4-5 标 准也规定了雷击浪涌的的严酷度等级，电源线路的各等级试验电压值详见表1。从表中可以看到，试验的严酷度等级取决于环境及安装条件，虽 然 IEC61000-4-5 规定了除了特殊等级外，雷击浪涌的最高电压等级为 4KV，这已经指可能遭受严重骚扰的环境。但是实际使用当中，用户常常 会提出更为严格的雷击浪涌要求，试验电压可能会远远超过 4KV，这对设计者提出了更严格的要求。

表 1：雷击浪涌的试验等级

我 们在雷击浪涌测试过程中常常会用到差模和共模方式，电源干扰可以以“共模”或“差模”方式存在，如果测试脉冲电压加在L/N或信号线输入端与大地之间的， 我们称之为共模方式，如果测试脉冲电压加在L与N线之间或信号线的正负极之间的，我们称之为差模方式。两种干扰模式的区别是十分重要的，所以对于共模干扰 和共模干扰要分别产用不同的方法来解决。

耦合网络用于雷击浪涌发生器向被试设备传递 浪涌干扰波的通路。而去耦网络则在被试设备进行实验期间，用于防止浪涌干扰窜入同一电网的其他用电设备,影响电网中的其他用电设备的工作。 TE Connectivity 公司的高分子聚合物正温度系数电阻 PPTC 就是很好的纯电阻耦合器件。

随 着半导体技术的快速发展，虽然集成芯片的集成度和功能越来越复杂，但是另一方面也造成了耐压、耐过电流的水平下降，以及对雷电浪涌的承受能力下降。相 比 ESD 对器件的损害，雷击浪涌对工业设备造成损害的程度要大，影响要宽，所以防止雷击浪涌危害一直是关系工业设备安全可靠运行的核心问题。

正 因如此，在工业设备的设计过程中，抗电磁干扰是一个很重要的课题，如何抗雷电浪涌干扰也是许多工程师感到很棘手的一个指标。为了避免浪涌电压损害电子设 备，一般采用分流防范措施，即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，使浪涌电流分流入地，达到削弱和消除过电压、过电流的目的，从而起到保护电子设备安 全运行的作用。

利用 TE Connectivity 的各种专业防护元器件可以实 现电源转换器的防雷击浪涌的可靠保护，当然在实际设计过程中，应当考虑到雷击浪涌的等级和应用情况千差万别，如果出现工业设备不能经受现场的冲击而损坏， 表明实际应用情况比参考的规范等级要严重，设计者应当改进保护电路、提高原有的防护等级以适应实际情况。TE Connectivity 是全球最大的无 源器件专业提供商，同时也是全球最大的电路保护器件专业供应商，它是 PolySwitch 自复式高分子材料正温度系数电阻的发明 者，PolySwitch 可以在多级防浪涌电路中起到很好的过流耦合作用。在过压保护方面，TE 提供 AC 2Pro 器件和气体放电管来实现过压或 者过压过流综合保护功能。