雷击浪涌防护设计技术是一门专门研究如何通过技术手段减少雷电对建筑物、设备和人员安全造成伤害的学问。雷击浪涌防护设计技术在学术和工程实践中具有重要意义。 雷电是自然界中常见的自然现象，由雷云中的电荷分布不均匀产生，当电荷积累到一定程度时，会在云层与云层之间、云层与地面之间或云层内部放电，形成强大的电流，释放巨大的能量，产生雷声和闪光。雷电不仅直接造成伤害，还会产生电磁场的急剧变化，形成浪涌电压和电流，这些浪涌能够通过电源线、通信线等导线进入建筑物内，对电子设备和电器造成损害。 雷电压和雷电流具有独特的特性，通常用特定的脉冲波形和参数进行描述，例如雷电压脉冲常采用1.2/50μS的波形，而雷电流脉冲则采用8/20μS的波形。这些参数是设计防雷保护系统的基础，也是检验防护效果的标准。 雷电的危害机理主要体现在直接和间接两个方面。直接危害主要是指雷电直接击中物体后造成的破坏，包括建筑物损毁、树木劈裂等。间接危害则是通过电磁场作用于电子设备、电气线路等引起的过电压和过电流，导致设备损坏甚至火灾等安全事故。 浪涌防护设计技术是为了减轻雷电间接危害而采取的一系列工程措施。浪涌防护器（SPD）是浪涌防护设计中的关键设备，它能够在不到一微秒的时间内导通，将浪涌电流泄放到大地，保护电气和电子设备不受损害。设计时需要考虑的因素包括防护等级、响应时间、通流能力等。 文档中提到的IEC61000-4-5标准是国际电工委员会制定的关于雷击浪涌防护技术的一系列标准之一。这些标准提供了浪涌电压和电流测试的方法和参数，为设计和评估防雷产品提供了依据。 实际案例分析是雷击浪涌防护设计技术中的重要组成部分。通过对不同场合下雷击事件的分析，可以了解防护系统的实际工作状态，总结经验，不断优化设计方案。案例分析还能帮助技术人员理解和掌握防雷系统的设计原理和施工要点。 文档中还提到了我国一些重要城市的年平均雷电日数据，这些数据反映了不同地区雷电活动的频率，为雷击防护设计提供了一定的参考依据。例如，广州、哈尔滨、沈阳等城市雷电日较多，因此这些地区的防雷保护尤为重要。 在技术实现方面，雷击浪涌防护设计不仅要求保护电气和电子设备，还需考虑建筑物的结构特征、周边环境、雷电风险等级等因素，从而综合考虑采取合适的防护措施。例如，建筑物的防雷设计需要考虑接地系统、屏蔽措施、等电位连接等多方面因素。 正方形回路的互感问题在雷击浪涌防护设计中也需要特别考虑。由于建筑物内部可能存在的各种导线回路，当雷击发生时，雷电流通过导线形成的回路会产生感应电压，这对设备的防护同样重要。 雷击浪涌防护设计技术不仅涉及到电气工程领域，还与结构工程、通信工程等多个学科紧密相关。因此，在设计时应采取跨学科的综合考虑，确保设计的科学性和实用性。

1. 简介 如下所示给出了基于P-MOSFET的四种浪涌电流抑制方案： 图5.78 Single P-MOSFET负载开关电路方案A 图 5.80 Single P-MOSFET负载开关电路方案B 图 5.81 Single P-MOSFET负载开关电路方案C 图 5.82 Single P-MOSFET负载开关电路方案D 后来经过自己的study以及工程师朋友的讨论，方案B和D应用于浪涌电流抑制，有所不妥；主要原因是：在VIN上电的瞬间且Q2/Q4完全导通之前，给输出电容C9/C10/C19/C20充电的浪涌电流会“部分”或“完全”从体二极管流过。 也许有人会问，这样的电路是否会存在P-MOSFET因上电瞬间的浪涌电流而损坏的可能？答案是，在合适选择了P-MOSFET连续漏源电流的情况下，通常不会导致管子损坏。这点，我们后续文章再单独分析。 2. 更新方案 PNP三极管适合做“高边开关”，NPN三极管适合做“低边开关”，这是由它们的结构或导通关断特性决定的。类似的结论是，P-MOSFET适合做“高边开关”，N-MOSFET适合做“低边开关”（如同步BUCK电路的low-side s ### 使用N-MOSFET实现浪涌电流抑制 #### 一、引言及问题背景 在电子设备的设计过程中，为了确保系统的稳定性和可靠性，浪涌电流的抑制变得尤为重要。浪涌电流是指在电源开启瞬间或者负载突然变化时，短时间内通过电源的电流峰值远高于正常工作电流的现象。如果不加以控制，这种瞬态大电流可能会对电源系统造成损害，降低设备的使用寿命，甚至导致故障。因此，选择合适的浪涌电流抑制方法对于提高电子产品的可靠性和稳定性至关重要。 #### 二、基于P-MOSFET的浪涌电流抑制方案及其问题 根据描述，提出了四种基于P-MOSFET的浪涌电流抑制方案（图5.78、图5.80、图5.81、图5.82），其中方案B和D在实际应用中存在一定的问题。主要问题在于，在电源VIN上电的瞬间，且MOSFET尚未完全导通之前，输出电容的充电过程会导致一部分或全部的浪涌电流通过体二极管进行分流。这种现象虽然通常不会导致P-MOSFET损坏（前提是在选择MOSFET时考虑了其连续漏源电流能力），但仍然可能对电路的整体性能产生不利影响。 #### 三、N-MOSFET作为浪涌电流抑制方案的优势 N-MOSFET在电路设计中具有显著优势，尤其是在浪涌电流抑制方面。与P-MOSFET相比，N-MOSFET更适合用作“低边开关”，即放置在电源线的负极位置。这一特性使得N-MOSFET在某些应用中成为更优的选择。以下是两种基于N-MOSFET的更新方案： 1. **方案E**：适用于VCC电源范围不超过Vgs的应用场景。该方案能够有效地控制浪涌电流，同时保持电路的稳定运行。 2. **方案F**：适用于VCC电源范围超过Vgs的应用场景。通过在电容C18上并联电阻R6，并与电阻R5组成分压电路，确保了MOSFET栅极-源极电压不会超出其Vgs范围，从而避免了由于过压导致的器件损坏。 #### 四、分压电阻的计算与应用 针对方案C（图5.81）中提到的分压电阻的计算，当输入电源VIN大于AON6403元件的栅极和源极耐压值±20V时，可通过增加电阻R3来调整栅极电压，使得栅极和源极之间的电压差保持在安全范围内。例如，当VIN=60V时，栅极和源极之间的电压差为5.45V；当VIN=100V时，电压差为9.09V。这两个数值均在±20V的安全范围内，因此无需担心元件损坏的问题。 #### 五、总结 通过对不同方案的比较和分析，可以得出以下结论： - 在基于P-MOSFET的浪涌电流抑制方案中，方案B和D在实际应用中存在一定的局限性，尤其是在处理浪涌电流时，体二极管的存在可能导致电流分流，影响整体性能。 - N-MOSFET作为“低边开关”的特性使其在某些应用场景下成为更佳选择。方案E和F展示了如何利用N-MOSFET有效抑制浪涌电流，同时确保电路的稳定性和安全性。 - 在设计电路时，合理选择分压电阻值对于防止过压情况的发生至关重要。通过适当的计算，可以在保证电路性能的同时，避免元件损坏的风险。 无论是基于P-MOSFET还是N-MOSFET的浪涌电流抑制方案，都需要根据具体的应用需求来选择最合适的解决方案。

电源电路浪涌防护设计，电子工程师爱好者的干货，希望大家喜欢，可以帮助大家在做电源设计有一定的启发

提升车载电源的抗干扰能力对整个车载电子设备的稳定工作至关重要，本文介绍的是一款车载电源浪涌防护电路设计，主要的是12V电源保护电路，能更好地提升整个系统的抗干扰能力。

浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。浪涌电流也指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。