حامي عابر

أنواع حمايات الفولتية العابرة

تم تصميم جهاز حماية الفولتية العابرة باستخدام فاراتور أكسيد المعدن أو MOVs ومكونات أخرى متصلة على التوالي لمنع ارتفاعات الفولتية من دخول النظم الكهربائية. يتم استخدام الحماية بشكل شائع لحماية الأجهزة الإلكترونية الحساسة والمعدات الصناعية من الفولتية العابرة، وتتوفر في أنواع مختلفة. تشمل هذه الأنواع:

• الدوائر المتكاملة (IC): تحمي هذه الأجهزة المثبطة الفولتية العابرة الدوائر المتكاملة، وهي مُحسّنة لقمع ارتفاعات الفولتية على خطوط الإشارات دون التأثير على سلامة الإشارة الرقمية. مما يجعلها مثالية للتطبيقات مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية، واتصالات البيانات، والإلكترونيات الاستهلاكية.
• مثبطات ارتفاع الفولتية العابرة الحقيقية (TVSS): تُعد هذه المثبطات مثبطات فولتية عابرة ثقيلة تم تصميمها لتحمل الفولتية العابرة عالية الطاقة وحماية الأنظمة الكهربائية بأكملها. يتم تركيب المثبطات بشكل شائع عند مدخل الخدمة لمرفق ما لحماية جميع المعدات والدوائر المصب من ضربات البرق، وانقطاعات خطوط الطاقة، والفولتية العابرة عالية الطاقة الأخرى.
• مثبطات قابلة للتطبيق عالمياً: تُعد المثبطات القابلة للتطبيق عالمياً مثبطات فولتية عابرة يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرًا لتنوعها. تتوفر بمختلف تصنيفات الفولتية والتيار، مما يجعلها مناسبة لأنواع مختلفة من الأجهزة الإلكترونية، والأنظمة الكهربائية، وتطبيقات مثبطات الفولتية العابرة. تحمي المثبطات من الضوضاء الكهربائية، وارتفاعات الفولتية، والفولتية العابرة الأخرى.
• فاراتور المعدن البوليمري (PMOV): تُعد فاراتور المعدن البوليمري أجهزة حماية من ارتفاعات الفولتية مع MOV وتصميم فريد لتحسين الأداء والموثوقية. يتم استخدامها كأجهزة حماية أولية من ارتفاعات الفولتية في الأنظمة ذات الفولتية المتوسطة، وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب قدرة امتصاص عالية للطاقة ووقت استجابة سريع.
• مثبطات الفولتية العابرة (TVS): تم تصميم صمامات TVS أو مثبطات الفولتية العابرة لربط الفولتية العابرة عالية الفولتية بسرعة، وهي أساسية للدوائر المعرضة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أو الفولتية العابرة ذات زمن صعود سريع.
• أنابيب التفريغ الغازية (GDT): تُعد أنابيب التفريغ الغازية مثبطات فولتية عابرة يمكنها قمع الفولتية العابرة عالية الطاقة مثل ضربات البرق نظرًا لقدرتها على التوصيل المتسلسل مع مكونات التثبيط الأخرى. تتكون مثبطات الفولتية العابرة من قطبين أو ثلاثة أقطاب موضوعة في غرفة مليئة بالغاز، والتي تتأين لتوصيل الفولتية الزائدة عند حدوث فولتية عابرة.

خصائص حماية الفولتية العابرة

يجب مراعاة الميزات التالية لحماية الجهاز من الفولتية العابرة قبل شراء AT:

• فولتية الربط: تربط أجهزة حماية الفولتية العابرة عند مستويات أقل من المستويات التي يمكن للأجهزة الحساسة تحملها. يعتمد عامل الربط الذي يمكن للجهاز ربطه على تدفق التيار عند تلك النقطة.
• السعة: يمكن أن تؤثر سعة مثبط ارتفاع الفولتية العابرة (TVSS) على سرعة مرور الإشارة عبر الدائرة. تُستخدم السعة المنخفضة للإشارة إلى أن للحماية تأثير ضئيل على الإشارة. يمكن أن تؤدي السعة العالية إلى إبطاء الإشارة، مما يؤثر على معدل نقل البيانات. لذلك، يُفضل استخدام السعة المنخفضة.
• تصنيف الفولتية: يجب أن يكون تصنيف الفولتية قادرًا على تحمل أنواع مختلفة من الترددات، بما في ذلك تردد خط التيار المتردد 50/60 هرتز، وفولتية الخط، وفولتية الذروة التي يمكن أن تحدث من ضربات البرق. يجب أن تكون التصنيفات متوافقة مع المعايير الدولية.
• وقت الاستجابة: يجب مراعاة وقت الاستجابة لمثبطات الفولتية العابرة AT، والذي يكون عادةً سريعًا للغاية. من المهم التأكد من عدم المساس بسلامة البيانات أثناء حدوث حدث عابر.
• قدرة امتصاص الطاقة: تحدد قدرة امتصاص الطاقة لمثبط كمية الطاقة التي يمكنه امتصاصها قبل التلف. يؤثر هذا على أداء حماية الفولتية العابرة أثناء حدث متعدد الضربات.
• أنماط الحماية: يمكن أن تؤثر حمايات الفولتية العابرة على الدائرة بطرق مختلفة. يمكن أن يحدث هذا في الوضع المشترك أو الوضع التفاضلي أو الوضع المتسلسل المتوازي. يجب أن توفر مثبطات الفولتية العابرة حماية ضد جميع الأنماط المحتملة التي يمكن أن تؤثر فيها الفولتية العابرة على الدائرة.
• التعبئة والتغليف: يجب أن يتحمل تعبئة المثبط الظروف البيئية والمادية لأنواع القابس. على سبيل المثال، يمكن لحالات الفتحة أن تكون ملحومة باستخدام تدفق إعادة تدوير، ويجب أن يتحمل المثبط درجة حرارة اللحام.

استخدامات حمايات الفولتية العابرة

تشتمل تطبيقات حمايات الفولتية العابرة على مجموعة واسعة من الأنظمة والأجهزة الإلكترونية حيث تشكل الفولتية العابرة مصدر قلق. تساعد في ضمان التشغيل الموثوق لهذه الأنظمة من خلال الحماية من الفولتية العابرة الضارة.

• أنظمة الاتصالات: تُستخدم حمايات الفولتية العابرة في أنظمة الاتصالات لحماية خطوط البيانات، ومسارات الإشارات، وواجهة الاتصالات الأخرى من ضربات البرق، والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، والفولتية العابرة الأخرى التي قد تؤثر على الاتصال أو تلف المعدات.
• الأتمتة الصناعية: في أنظمة الأتمتة الصناعية، تحمي مثبطات ارتفاع الفولتية العابرة أجهزة الاستشعار، والمشغلات، وأجهزة التحكم، ومكونات الأتمتة الأخرى من الفولتية العابرة التي قد تحدث بسبب بدء تشغيل المحركات، أو عمليات التبديل، أو ضربات البرق القريبة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية: يمكن العثور على حمايات الفولتية العابرة مدمجة في العديد من أجهزة الإلكترونيات الاستهلاكية، مثل الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة ألعاب الفيديو، لحماية منافذ البيانات، ودوائر الشحن، والمكونات الحساسة الأخرى من تلف ESD وارتفاعات الطاقة.
• أنظمة السيارات: مع زيادة تعقيد الأنظمة الإلكترونية في السيارات، أصبحت مثبطات الفولتية العابرة ضرورية لحماية وحدات التحكم الإلكترونية، وأجهزة الاستشعار، والمشغلات، وشبكات الاتصالات من الفولتية العابرة الناتجة عن دوران المحرك، أو تغييرات الحمل، أو الأعطال الكهربائية في المركبات.
• توزيع الطاقة: تلعب حمايات الفولتية العابرة دورًا حيويًا في حماية أنظمة توزيع الطاقة من الفولتية العابرة الناتجة عن ضربات البرق، أو أنشطة التبديل، أو الأعطال في شبكة الطاقة. تساعد في منع تلف المعدات وضمان التشغيل المستقر لشبكات توزيع الطاقة.

كيفية اختيار حمايات الفولتية العابرة

• التصنيف الصحيح:

  لاختيار مثبط الفولتية العابرة من السيليكون المناسب لتطبيق معين، من الضروري تصنيف وتحديد نوع الفولتية العابرة التي سيواجهها الجهاز بدقة. يمكن أن تأتي هذه الفولتية العابرة بأشكال مختلفة، مثل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، والفولتية العابرة السريعة الكهربائية (EFT)، وارتفاعات الفولتية، أو ضربات البرق. كل حدث عابر له خصائص فريدة، ويجب أن يكون الجهاز الواقي مصممًا لتخفيف المخاطر المحددة المرتبطة بالحدث، بحيث يمكن اختيار الجهاز المناسب للتطبيق.

• تصنيفات الفولتية والتيار:

  تم تصميم مثبطات الفولتية العابرة (TVS) لربط الفولتية العابرة عالية الفولتية، ويجب اختيارها لضمان أن يكون فولتية الربط أقل من أقصى فولتية مقبولة لمكونات الدائرة الحساسة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع قوة ذروة الفولتية العابرة دون التلف أو التدهور. لذلك، من الضروري تقييم تصنيفات الفولتية والتيار لمثبطات الفولتية العابرة بعناية لاختيار الجهاز المناسب لتطبيق معين. يساعد هذا في ضمان أن يوفر الجهاز حماية كافية ضد الفولتية العابرة.

• قدرة تثبيط الفولتية العابرة:

  يعتمد تثبيط الفولتية العابرة الفعال في دائرة أو نظام ما على عوامل مختلفة، مثل الجهاز الواقي المستخدم والتصميم العام للدائرة. للحصول على تثبيط فولتية عابرة مثالي، من الضروري اختيار جهاز حماية مناسب للتطبيق وتوفير ربط كافٍ أثناء حدث عابر. بالإضافة إلى ذلك، يجب تحسين تصميم لوحة الدوائر المطبوعة لتقليل حلقة السعة الموزعة لضمان توجيه الفولتية العابرة إلى الجهاز الواقي. يجب اتخاذ هذه الخطوات جنبًا إلى جنب مع تنفيذ الإشارة التفاضلية، والتي يمكن أن تساعد في تقليل اقتران الفولتية العابرة المشتركة وتحسين مناعة الدائرة بشكل عام.

• الامتثال البيئي:

  عند اختيار هذه المثبطات للفولتية العابرة، من الضروري مراعاة الامتثال البيئي. يشير الامتثال البيئي إلى اتباع معايير ولوائح البيئة عند تصنيع وتخلص المكونات الإلكترونية. يمكن أن تحتوي مثبطات الفولتية العابرة (TVS) على مواد خطرة قد تضر بالبيئة إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. لذلك، من الضروري اختيار مثبطات فولتية عابرة متوافقة بيئيًا تتوافق مع اللوائح البيئية وتحتوي على مواد خطرة أقل. أجهزة TVS التي تتوافق مع RoHS لديها استخدام محدود للمواد الخطرة وهي أكثر ودية للبيئة.

أسئلة وأجوبة حول حماية الفولتية العابرة

س: ما هي الوظيفة الرئيسية لحماية الفولتية العابرة؟

ج: يحمي هذا الجهاز من ارتفاعات الفولتية والارتفاعات المفاجئة من خلال تحويل طاقة الفولتية العابرة أو الحد منها.

س: كيف تعمل حمايات الفولتية العابرة؟

ج: تكتشف ارتفاعات الفولتية وتستجيب على الفور عن طريق ربط الفولتية عند مستوى آمن.

س: ما هي فوائد حماية الفولتية العابرة؟

ج: تُطيل عمر المعدات وتُقلّل من تكاليف الصيانة وتوقف التشغيل. تُقلّل أيضًا من فقدان البيانات وتحمي الأفراد والممتلكات من مخاطر الحريق.

س: هل يمكن لحمايات الفولتية العابرة منع جميع ارتفاعات الفولتية؟

ج: لا، لا يمكنها منع ارتفاعات الفولتية. ومع ذلك، يمكنها تقليل تأثيرها وتلفها.

س: كم مرة يجب فحص حمايات الفولتية العابرة؟

ج: يجب فحص هذه الأجهزة بشكل روتيني للتأكد من عملها بشكل صحيح. قم بفحصها مرة واحدة على الأقل سنويًا. في حالة حدوث أي ارتفاع خطير، قم بفحص الحماية بعد الحادث. تحتوي بعض حمايات الفولتية العابرة على مصابيح إشارة تُظهر ما إذا كانت بحاجة إلى الاستبدال.