【導讀】天災不應該成為我們自我安慰的借口，雷擊也不應該再次成為引發(fā)事故的元兇。那么有什么好的東西可以克制住猛烈的雷擊呢？答案是有！AK系列瞬態(tài)抑制二極管專為交/直流線路保護應用而設計，其設計極為緊湊，這意味著它的體積只有傳統(tǒng)無源器件的1/10。因此簡化了電路設計，并減少了在電路板上占用的空間，同時總成本也大大降低。
三年前的“7˙23”動車事故帶給人們無盡的悲傷，當時的事故原因調查顯示，雷擊導致了列車控制中心設備和軌道電路發(fā)生故障，錯誤地控制信號顯示，使行車 處于不安全狀態(tài)。如果那時的動車機車上能夠安裝高可靠的防雷擊設備，也許悲劇就不會發(fā)生，只是已經沒有如果……
痛定思痛，天災不應該成為我們自我安慰的借口，雷擊也不應該再次成為引發(fā)事故的元兇。“我們有能力通過技術手段使得列車設備在運行過程中，即使出現百年一遇的雷電天氣和浪涌電流也不會發(fā)生供電故障而使得行車面臨危險。Littelfuse（力特）的AK系列器件能夠抵御高達15kA（tp=8/20μs）的高能浪涌電流，從而為重要供電設備保駕護航。”Littelfuse中國核心代理商世強產品經理張永龍先生表示。
Littelfuse——浪涌保護技術領域的領跑者
Littelfuse的大功率瞬態(tài)抑制二極管（TVS）浪涌保護器件產品線——AK家族——專用于保護貴重和重要設備，如電信基礎設備、工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)(TVSS)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設備以及電網和輸電系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)方案相比，它壽命更長、保護電壓更低、體積更小。
“Littelfuse生產TVS二極管的歷史悠久，目前出貨量排在全球前兩位。而TVS二極管也是Littelfuse最具特色與核心價值的產品，特別 是大功率TVS二極管。其被用于保護半導體元件免受高電壓瞬變損害，它們的PN結具有比普通二極管的PN結更大的橫截面積，因而能夠將大電流接地，以避免 遭受損壞。” 張永龍指出。
Littelfuse是浪涌保護技術領域的領跑者，其瞬態(tài)抑制二極管產品家族十分龐大，從小功率到大功率的產品都有，可以做到很高的功率（30kW），這 是很少公司能夠做到的。Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產品。如下圖1所示，完整的AK產品家族包括AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列，客戶如果有特殊的要求還可以定制。
圖1. Littelfuse提供全套的AK大功率系列瞬態(tài)抑制二極管產品。
AK系列大功率瞬態(tài)抑制二極管符合RoHS標準，符合UL認證，且不含鉛（Pb），具有以下獨特優(yōu)勢：
●最高15kA浪涌性能（8x20μs波形）
●完整的AK產品家族，包括：AK1、AK3、AK6、AK10和AK15系列
●能夠支持極低的鉗位電壓
●精準的擊穿電壓（VBR的±5%范圍內）
●快速響應（響應時間不到1微秒）
●低斜率電阻
●泄漏電流低（微安級）
●Foldbak技術可提供卓越的箝位特性
●在峰值脈沖電流的額定范圍內工作時，不會出現磨損。
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Foldbak專利技術提供卓越鉗位電壓特性
Littelfuse之所以在大功率防雷方面受到市場的普遍認可，這源于他們獨創(chuàng)的Foldbak專利技術。如下圖2所示，采用Foldbak專利技術，二極管擊穿的形式先是雪崩擊穿，然后是齊納擊穿，最后電壓穩(wěn)定在一個范圍內。
圖2. Littelfuse獨家的Foldbak技術將鉗位電壓降低到設備雪崩態(tài)值以下，可提供更強的保護。
“很多人以前將這種擊穿稱為硅雪崩，就是一開始的工作模式并非在雪崩模式，當電壓到達雪崩電壓Vbr的時候開始處于雪崩工作模式，在此模式中，TVS管上會有電流流過，會將大部分電流引流到大地，使電壓箝位一個低水平的位置，當TVS大反向電壓如果很大，電流一下子到達Ipp，此時TVS會將大電流泄放到大地，同時將電壓箝位在最大的箝位電壓Vc上，保護后一級電路不被高壓浪涌損傷。” 張永龍表示。
本質上來看，只需一個AK系列的TVS二極管便可替代一大串為了獲得相同的浪涌電流保護水平而并聯起來的分立TVS二極管。因此AK系列可節(jié)省大量電路板 空間，簡化了設計并減少了組件數量，且在一個單一的通孔封裝(高達15kA浪涌)或一個SMD封裝(高達10kA浪涌)中便能做到這些。
AK系列是集成了Foldbak專利技術的TVS二極管產品，能夠提供高達15kA的保護，且是市面上能提供最低鉗位電壓的產品。此外，其精準的擊穿電壓可在電氣線路發(fā)生瞬態(tài)現象時快速響應。
一個器件可替換一個模組
據了解，AK3已經被大批量應用在基站中，例如華為將其用在電源端防雷和抗浪涌保護。因為基站一般位于很容易受到嚴重雷擊和浪涌電流損壞的戶外環(huán)境。浪涌 電流會導致基站無法正常工作，更為嚴重的是，如果對浪涌電流不加以阻止，任其到達電子系統(tǒng)的線路和電子部件內部，將導致火災危險。
“以前基站都有一個機房，現在機房的面積越來越小，有的甚至都沒有了。好多就放在我們的一些塔上或者放在室內，室內的話就需要器件做的越來越小，以前是用的SPD做浪涌的保護或防雷擊的模組，而現在用AK系列的一個器件就可以替換掉以前的一個模組。” 張永龍指出。
圖3. 用大拇指大小的一個AK系列TVS二極管器件就可以替代掉一個有1本書那么大的SPD模組。
如上圖3所示，采用AK系列的一個大拇指大小的TVS二極管的器件就可以替代掉一個大概有1本書那么大的SPD模組，進而可節(jié)省空間，提升系統(tǒng)性能。
此外，傳統(tǒng)的防雷電模塊通常用一年左右的時間就要更換，而采用該半導體保護器件，不易老化，用幾十年都沒問題，目前已經應用在了很多通信系統(tǒng)中。 Littelfuse還是全世界最早將TVS二極管應用在基站中的廠商，而其現在主推的，也是目前業(yè)界反應最好的一款產品就是AK系列。
張永龍還特別指出，在通信領域，AK系列除了在基站中得到廣泛使用外，服務器、刀片服務器、云存儲及數據中心等也都是其用武之地。
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雷擊再強也不怕——AK6為重要供電設備護航
AK系列既可以應用于通信設備中，也可用在工控領域，保護貴重和重要設備，如應用于工業(yè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制系統(tǒng)、鐵路軌道信號控制室、國防和航空電子設備以及電網和輸電系統(tǒng)等。能夠取代大體積、笨重的防雷電模塊，只用一個手指大小的器件就搞定了。
而在關乎人們生命安全的動車機車中，在靜電防護與防雷擊設計上，特別要求器件較小的尺寸、較大的雷電吸收能力，這是很高的設計要求。AK系列TVS產品提 供幾乎無限制次數的浪涌吸收能力，標稱范圍內無疲勞損傷，長時間可靠工作，非常適用于在火車的控制系統(tǒng)中起到浪涌防護，抗干擾的重要作用。
“和競爭對手相比，AK系列產品的抗雷擊的等級更高，由于器件表面采用防火材質，更加的安全可靠。我很高興的告訴大家，在世強的積極推動和技術支持下，AK6-170C已經在株洲南車批量使用了，并且AK6-170C符合國家標準：IEC-61000-4-2 ESD ,15kV(Air), 8kV (Contact)。”張永龍進一步指出：“我們在南車的電子類設備的測試條件如下圖4所示，可以看到我們的參數高于國標的要求。”
圖4.抗擾度實驗要求。
此外，對比傳統(tǒng)的GDT、MOV方案，AK系列產品更加穩(wěn)定，可靠性更高，鉗位電壓更低，大大提升了產品的系統(tǒng)性能。
“在另一個人命關天的領域——大型醫(yī)療設備中，如核磁共振和大型的生命體征監(jiān)護儀等中也更加需要AK系列的保護。” 張永龍?zhí)貏e強調。
本文小結
AK系列瞬態(tài)抑制二極管面向大電流雙向設備打造，專為交/直流線路保護應用而設計，可防止大型工業(yè)設備在開關時產生的浪涌。其設計極為緊湊，這意味著它的 體積只有傳統(tǒng)無源器件的1/10。因此簡化了電路設計，并減少了在電路板上占用的空間，同時總成本也大大降低。
“將AK系列應用在動車控制系統(tǒng)中是世強提供給客戶的獨特價值，也是除通信設備外，AK系列產品的最重要應用領域之一。此外，由于抗雷擊的實驗對設備的要 求非常高，世強還能夠協調原廠，安排客戶在東莞、上海、蘇州的專門的抗雷擊實驗室進行免費的測試。最后，針對不同客戶的需求，我們甚至可以提供定制化的電路保護解決方案及測試方案。” 張永龍表示。
