安防系统的浪涌以及EMC静电防护详解

  • 2020年5月26日
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安防系统的浪涌防护
随着社会发展和科技进步,各行各业都大量的引进和使用先进的自动化设备、办公网络以及工业电视的监控系统,这些设备往往都富含大量高精密电子,部件集成度提高,设备耐压水平不断的下降,对人为操作过电压、静电非常敏感,很容易受到脉冲击穿。据有关机构不完全统计,60%以上的电子电器设备出现的损坏,都是浪涌引起的。所以对电子设备来说,浪涌防护性能的强弱是很重要的。

安防系统的介绍
安防系统是以维护公共安全为目的,运用相关产品所构成的电子系统或者网络。主要由五种系统构成,一种是视频监控系统,第二是防盗报警系统,第三是门禁对讲系统,第四个是巡更系统,第五是消防广播系统,这五个子系统又有大量的电子电器设备组成,这些安防系统或者电器设备都处在浪涌多发的环境。

安防系统的浪涌防护策略
防雷就像防洪,我们可以通过疏浚河道、筑堤坝来进行防护,对于浪涌来说,同样可以通过疏导以及隔离两种方式进行防护。
(1)疏导—把所有的浪涌电流都通过良好的接地系统泄放到大地,不能直接接地的就通过防雷元器件以后再接地,不同的接地系统之间用等电位连接器连接起来。
(2)隔离—利用接地的金属网、金属管等把需要防护的目标物(例如微机房、电源线、信号线等)屏蔽起来,把不能承受高浪涌电压冲击的设备用限压元件隔离起来。

安防电子产品的浪涌防护案例

1、 数字硬盘录像机(DVR)
DVR和监控摄像机距离很远,没有防雷电路的话很容易把DVR的芯片烧坏。对于电子接口防雷的搭建,严格来说是运用了前面介绍的疏导和隔离。TSS保护管的话就是疏导,把浪涌疏导到大地。它主要是作用是将这个高压调配到可以承受的级别,把这个设备与元件隔离开来。针对于DVR来说,除了引视频输入接口,电源输入系统也很容易受到雷击影响,我们可以采用压敏电阻构成一个防护电路。针对于这个电路,一般来说要满足IEC6100-4-2,也就是6KV雷击要求。

>音视频输入端口:IEC61000-4-2  level 4;IEC61000-4-5  10/700uS,4KV   (STA45B6.0)
>电源端口:IEC61000-4-5  1.2/50uS&8/20uS,6KV   (14D561K + SG2R08B600)
>RJ45/USB2.0/VGA:IEC61000-4-2  level 4   (SE3D15B5.0MA、SESLVU2.8-4 、SESR05)

2、监控摄像机
监控摄像机POE供电技术浪涌防护。

>浪涌指标:1、IEC61000-4-5,10/700uS,4KV;IEC61000-4-5,组合波,4KV    2、IEC61000-4-2,level 4
>防护器件:TVS (SMAJ58A)、ESD保护器件(SE3D15B5.0MA)
>HD-SDI接口浪涌保护电路:满足IEC61000-4-2,level4测试要求;同时满足IEC61000-4-5,10/700uS,6KV测试要求。采用的保护器件:GDT(SG5042B070) 、ESD(SE3D15B5.0MA)保护器件

1)GDT陶瓷气体放电管:SG5042B070   
SG5042系列气体放电管(GDT)旨在针对因雷击干扰引起的快速上升瞬态电压提供高水平保护。 采用方形表面安装式封装(5.0×5.0×4.2mm) 具备5kA浪涌性能以及 ≤1.0pF的断态电容值。
产品线链接:http://semiware.com/products/Signal-Gas-Tubes/SG5042B070.html
    
2)ESD静电抑制器:SE3D15B5.0MA
SE3D15B5.0MA系列静电抑制器产品,具有漏电流小,反应速度快(nS级),极间电容小,可靠性高等特性,被广泛应用于安防监控,网络通讯,汽车电子,白色家电,工业控制等领域的信号接口ESD静电防护。
典型特性
> 采用标准表面贴装式SOD-323封装
> 快速的响应时间
> 出色的箝位能力
> 漏电流小
> 不含卤素且符合RoHS及Reach测试标准
产品线链接:http://semiware.com/products/TVS-Diode-Arrays/SE3D15B5.0MA.html

3、门禁控制器
门禁控制器是整个门禁系统的核心,负责所有信息数据的输入、处理、存储、输出。门禁控制器使用标准的工业串口通信(RS485),通信距离可达1200 米,采用两级的防雷设计。

>浪涌指标:IEC61000-4-5,1.2/50uS,2ohm,6KV;ITU-T K.21,10/700uS,40ohm,6KV

4、门禁读卡器
门禁系统的浪涌防护主要是通过电源输入口和通信串口进行的。门禁读卡器电源输入主要是以一个截流为主。可以通过右上图来进行,并联一个压敏电阻或瞬态抑制二极管。而对于门禁读卡器的串口来说,建议采用下面这种结构来完成防护电路的搭建。主要起到电源限制作用,并联到线路里面,主要起到过压保护作用,对于门禁系统来说,开关电源是属于动力之源,开关电源的浪涌强弱直接影响门禁系统的安全性和稳定性。

5、开关电源
开关电源是安防系统的动力之源。开关电源浪涌抗扰性能的强弱直接影响着整个系统的稳定性和安全性。而浪涌性能的强弱是由其所搭建的防雷电路决定的,如下图所示。
>浪涌指标:IEC61000-4-5,1.2/50uS&8/20uS,6KV,2ohm
>保护器件:GDT:5~10KA,600V (SG2R05B600、SG2R08B600) MOV/TMOV:14D~20D,470~620V; (14D471K、14D561K、14D621K) TVS:600W~1500W.

1)GDT陶瓷气体放电管:SG2R05B600   
SG2R05B600系列气体放电管(GDT)旨在针对因雷击干扰引起的快速上升瞬态电压提供高水平保护。 采用穿孔安装式封装(5.5x6.0mm) 具备5KA浪涌性能以及 ≤1.5pF的断态电容值。
产品线链接:http://semiware.com/products/Power-Gas-Tubes/SG2R05B600.html

2)GDT陶瓷气体放电管:SG2R08B600   
SG2R08B600系列气体放电管(GDT)旨在针对因雷击干扰引起的快速上升瞬态电压提供高水平保护。 采用穿孔安装式封装(8.0x6.0mm) 具备5KA浪涌性能以及 ≤1.5pF的断态电容值。
产品线链接:http://semiware.com/products/Power-Gas-Tubes/SG2R08B600.html

6、网关
因为网关设置在建筑物以内,因此对于它的浪涌指标只要达到ITU-K.21,10/700μs、6KV就可以满足需求。对于这个测试,可以并联一个气体放电管来完成,这个放电管主要选择达到2KA、140V到200V的产品(SG4532B150 )。后级的精细保护采用瞬变电压抑制器阵列SE3D15B5.0MA。

>浪涌测试标准:ITU-T K.21,10/700uS,6KV;IEC61000-4-2 ESD 15KV Air,8KV contact compliance
>推荐保护器件:
1)GDT陶瓷气体放电管:SG4532B150    
SG4532系列气体放电管(GDT)旨在针对因雷击干扰引起的快速上升瞬态电压提供高水平保护。 采用方形表面安装式封装(4.5×3.2×2.7mm) 具备2kA浪涌性能以及 ≤0.5pF的断态电容值。
产品线链接:http://semiware.com/products/Signal-Gas-Tubes/SG4532B150.html

2)TSS半导体放电管:STB45B320
STB45B320系列半导体放电管产品具有极间电容小,漏电流小,浪涌吸收能力强,稳定性强等产品特性。这款轴向引线器件非常适用于电话、应答机、调制解调器、传真机接口等客户端设备(CPE),还可用于有一定过流保护要求的T1/E1/J1中继卡等的过压保护装置。
> 采用标准表面贴装式DO-214AA封装
> 10/1000μs波形时的峰值浪涌能力达到45A
> 10/700μs波形时的峰值浪涌能力达到4KV
> 响应速度快,达到uS级
> 漏电流小
> 极间电容低
> 不含卤素且符合RoHS及Reach测试标准
产品线链接:http://semiware.com/products/High-Stability-Thyristors/STB45B320.html
    
3)ESD静电抑制器:SE3D15B5.0MA
SE3D15B5.0MA系列静电抑制器产品,具有漏电流小,反应速度快(nS级),极间电容小,可靠性高等特性,被广泛应用于安防监控,网络通讯,汽车电子,白色家电,工业控制等领域的信号接口ESD静电防护。
典型特性
> 采用标准表面贴装式SOD-323封装
> 快速的响应时间
> 出色的箝位能力
> 漏电流小
> 不含卤素且符合RoHS及Reach测试标准
产品线链接:http://semiware.com/products/TVS-Diode-Arrays/SE3D15B5.0MA.html

关于赛米微尔:
赛米微尔拥有过电压保护器件系列产品的完善产品阵容。公司凭借其在半导体领域的技术和终端产品的应用背景,为电子、汽车和工业市场上的客户提供服务。如果您有技术问题,请按以下方式联系技术支持团队:邮箱:fae03@semiware.com; 电话:86-21-3463-7654; 免费技术支持热线:400-021-5756 ;如需了解更多信息,请访问赛米微尔官方网站:http://www.semiware.com

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