В схеме защиты усилителя по выходу (б) для уменыиения напряжения коллектор-эмиттер параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора включены пстречио-последовательио кремниевые стабилитроны типа Д814Л, иа которые с помошью делителя напряжения R\. R2 подано отрпиа-тельиое смешение, что позволит уменьшить барье)ную емкость стабилитронов и снизить их неблагоприятное влг!янис иа работу усилителя, обеспечив заиц!-ту иа уровне 7... 9 В

7. Защита полупроводниковых приборов

С.хе.ма ограничения обратного напрп-же1И1Я цепи эмиттер-база от нескольких сотен вольт до 0,5... 0.8 В. Ток через диод IDI устанавливается в пределах 3.4 мА подбором сопротивлений R\ и R2 {R2 должно быть не более 300... 500 Ом)

R2 \\Rii

Схема защиты входа транзистора высокочастотным кремниевым диодом, работающим в прямом иаирав-лении. Диод открывается в тот момент, когда ток, связанный с пепеиа-пряжением. протекает в одио.м направлении с эмиттсрным током, и падение напряжения в прямом а-прапленни tin этом диоде становится бо.пее 0,7... 1.0 В, которое о.а1И)вре-мсино и является уровнем огряпиче-ния

Схемы ограничения опасных напряжений в прямом и 1)братиом направлениях до 0.3... 0.4 В иа входе траиз1[Сторов двумя высокочастотными диодами, включенными без смешения [а) и со смешением (б)

R2 Y

Схемы защиты полупроводниковых приборов ВЧ усилителей с комбинпрован-пы.м включением кремниевого стабилитрона и высокочастот!1ых диодов. Схема (й) позволит значительно у.меньшить барьерную емкость стабилитрона и одинаково ограничить до уровня 1 ... 2 В обе полуволны опасного напряжения. Для защиты транзисторов, у которых допуст1[мос напряжение цепи эмиттер-база не должно превышать I ...2 В, диод IDl необ.ходимо включать между базой и общим корпусом (б)

о £

Схемы защиты транзисторов от пере-гру,эок по току с помощью ЛС-иеноч-ки (а) и шунтирующего лнода (б)

Р гh I

Схемы защиты транзисторов со стороны выхода включением стабилитрона и диода в коллекторную цепь транзистора. Выбор типа кремниевого стабилитрона определяется предельно допустимым напряжением цепи коллектор-база защци1аемого транзистора Высокочастотный диод включается в коллекторную попь (а) для уменьшения плиян1гя элементов защиты на работу усилителя. Если стабилитрон включается между со-противле1шем нагрузки и соиротнв-летгем развязывяющего фильт ра (б), то высокочастотный л пол не нужен

Окончание табл. 4.17

Схемы зашиты ограничительными диодами выходных пеней транзисторов с индуктивной нагрузкой

Схемы зашиты интегральных микросхем от дестабилизирующего влияния переходных процессов и электро-стат1щеских разрядов на основе ограничительных диодов

Разряд1П1кн, содержащие искровые промежутки, имеют время срабатывания порядка нескольких микросекунд, в то время как быстродействие транзисторов и полупроводниковых диодов измеряется наносекундами. Кроме того, разрядники, снижая амплитуду наведенных напряжений, создают пики перенапряженнй, опасных для функционирования транзисторов.

Защитные пол}Т1роводннковые прпборы могут быть использованы только для ограничения относительно малых перенапряжений, которые не превышают нх эксплуатационных характеристик, и зачастую сами эти приборы требуют предварительной защиты.

Применение защитных фильтров при высоких уровнях перенапряженнй ограничено э.юктрической прочностью как самих фильтров, так и входящих в них элементов.

Надежный способ защиты полупроводниковых приборов н содержащих нх ценен РЭС от грозовых возде11Ствнй достигается применением защитных устройств, выполненных по ступенчатому (каскадному) принципу, с двумя или более ступенями ограничения перенапряжений. При этом разрядники, объединенные совместно с запттными полупроводниковыми приборами и фильтрами в единую функциональную систему, образуют гибридные схемы защиты.

В этих схемах, как правило, первый (мощный) каскад защиты содержит искровые разрядники, которые ограничивают высокие перенапряжения до уровней в несколько сот вольт. Второй и последующие каскады защиты призваны ограничивать остаточные перенапряжения до нескольких десятков или единиц вольт, а прн необходимости и до нескольких долей вольта. Эти каскады защиты содержат, главным образом, стабилитроны, огра1Гичительные диоды, выравниватели, варнсторы, а также малогабаритные газонаполненные разрядники с низким

пробивным напряжением, объединенные совместно с защнтны.ми блоками, дросселями, конденсаторами или защитными фильтрами.

Типовые схемы грозозащиты РЭС. Основные принципы грозозащиты РЭС разработаны и утверждены к применению рядом государственных стандартов (ГОСТ 5238-8Ь ГОСТ 14857-76. ГОСТ 26797-85. ГОСТ 27049-86 и др.), содержащих большую номенклатуру типовых схем защиты входных и выходных цепей РЭС. Помимо этого на основе опыта эксплуатапни РЭС в неблагоприятной помеховой ЭМО разработано и успешно применяется на практике большое число схем защиты полупроводниковых приборов, цепей радио- и электротехнического оборудования РЭС (табл. 4.47).

5, ИСПЫТАНИЕ РЭС НА ГРОЗОСТОЙКОСТЬ

5.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГРОЗОВЫХ ИСПЫТАНИЙ РЭС И ПАРАМЕТРЫ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ГРОЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭТИ СРЕДСТВА

Экспериментальное определение стойкости РЭС к грозовым воздействиям (испытания на грозостонкость) является наиболее объективны.м, а зачастую и единственным способом, который позволит:

учесть влияние на грозостонкость РЭС большинства реально существующих факторов;

выявить и по возможности снизить критичность к грозовым воздействиям основных функциональных связей между отдельными устройствами, блоками и узлами этих средств,

определить конструктивные, монтажные, технологические н другие особенности РЭС, проявляющиеся в условиях грозовой деятельности;

улучшить защитные свойства и существенно повысить стойкость РЭС к грозовым воздействиям;

дать окончательное заключение о надежности, пригодности к эксплуатации, работоспособности и электромагнитной стойкости РЭС как в сложной грозовой электромагнитной обстановке, так н при прямом поражении этих средств молнией.

Для пспытаний РЭС иа грозостонкость необ.ходнмо решить ряд основных задач, связанных прежде всего с выбором способа грозовых испытаний этих средств и определением вида и основных параметров грозовых факторов, которые непосредственно нли косвенно воздействуют на РЭС в процессе эксплуатации.

Основные методы грозовых испытаний РЭС

Нанбо.!ее широкое распространение в настоящее время получили следующие методы грозовых испытаний РЭС на стойкость:

метод воспроизведения основных поражающих факторов грозовых воздействий на РЭС;

метод имитирования напряженнй и токов, возникающих в типовых цепях рад1ю- и электротехнического оборудования РЭС в процессе грозовых воз-Ьействий.

I- 213

-= -

Испытания РЭС на гроэостсйхость методом воспроизведения основных поражающих фикторов грозового всудсйстаия зжключяютси в ыодеянрованин грозовых разрядов в сопровождающих лт разряды процессов, которые вызывают дестабилизацию фувкпионировании илп вынод из строи РЭС.

К эти поражающим факторам относятся токн молнии, протекающт.- по канжлу в процессе разряда, к высоко интенсивные алектрплескне п магпптные поля э.-ученля каиета лю.чямн.

Bhhjxj- того что грозовые разряды носят с!учаП11ыЛ характер н не ог>т быть в полной кере нс1Ю1ьэовани для нвтрны.и гроэовык испытаикО РЭС, воссрога-всзенне в лаборатпрвых у(-.тав их осипотыл 1юража ощ;1Х факторов гроэлвого воздвАстапя остается ва сегодняшний день основным методом испытаннП РЭС на гроэосгСГгкцгть

OtHOBUod недостаток данного метода в том, что провеяевпе таких нспы-твннБ требует нешчня >ииквлы1пго высокоео.тьтиого и энергоемкого дорогосто-рщего оборудовакня. которым оснащаются специальные высоковольтные лабо-

в тех случая . когда нет возможности воспроизвести поражающие факторы грозового воздейсты!я, прнмеияни метод тштироаония напряжений ч токов. В освове этого метода лежщ- С1нх*чб гевери>овавня иаоряженнй н токов с та-мтя лмллнту тно-времеркымя характеркстикамп, пояалевне которых е внде наводок можно ожидать в типовых цепях радио- и электротехтпеского оборудования РЭС при прямом нтк косвенном грозовом воздейсттнг.

Следоввтетьно. чтобы испытать РЭС я цетом ва грозостоПкость данным методом, необкодчмо на в.ходпыс и выходные цепи этих срелств подать от uvhtb-торов наведенные папряжениП ч токов электрические сигпа.ты. соответств>тои(ие ло своим виллитудно-временным характеристикам тем наводкам, которые возникают на внешних цепях РЭС (АСУ, воздшных и подземных iiinnHx связи, це пях элсктрооигання. МБЛС и г. п.) при гроэовом воздействии.

Меюд имитрованнык няорижениЯ к токов Беке экономичны!! н простой по сравненни с методом воспроизведения грозовых поражающих факторов, так как для его реализащт ие требуется дорогостоящего уникального оборудования. Единственное условие см успешной реалвзацли-одиожачное осреде.те-нне (нормирование) осноннык параметров напряжений п токов, наводимых во внешлпх TiiDoHUK ВЁПЯК РЭС, критнчнил к грзсвим воздеЛсткавм.

Параметры поражающих факторов грозовых воздействий н связанных с нимн напряжений и токов, наводимых во висшинх типовых цепях РЭС

Ппражамшие факгорта громвых воэлебовий. В nptiuc.cce 1розовыу нспы-Taiiiih РЭС ив стойкость воспроизведи-пню подлежиГ элекгрпстатпчгскнс поля грозовых о6.1акш. токи молнн[ и элааромептптБые поля нзлучгпия канала молнии.

В связи с тем. что в настоящее время за редквм исключением г. ют действуютнс в СССР единые стандарты. норм1,г н методики, perJr. ютме порядок грозовых нспытаин. РЭС на ствйнОДь н папаметш. лоряжающик факторов грсзоных воздеЙсгшн[ и спвза..им> -

гГрнн;;;, иноков. --- f - -,

д.=Гс о4мТмГр

Электростатические поля грозовых айлакон. При нспы-гакня РЭС на стойкость к дестабилизнруюикму влиянию статического электрв-ч(к:тва грозовых облаков необходимо моделировать электрическпе поля с постоянной амплитудой 10 ...30 кВ/м, которые соответстяуют средним насряжек-востам элсктрсзстатических полей предгрозового периода, возникающих у по-вер-чносги земли. По мере ир*л11женнн к грозовому обтаку напрнжениость этих волей воэржгтаст и нв высоте в 4... 5 км от поверхности seM.-iH имеет амплитуду 50... 80 кВ/м.

Токи мот л ни. В качестве наиболее важных параметров тока мол1П1Н С точки эрення проведения испытаний РЭС нв грозостойкость выделяют еле-д>-кпцие:

амплитуду тока н кеиате мо.пннн: максимальную скорость изменения тока нстин;

переносимый молнией заряд (нлтеграл от вели1ииы тока за время разряда);

интеграл каадрата юна за Ц1еми разряда (иятеграл действия). \ На рис 5.1 приведены формы импулыов токе, рекомендуемых для проведения испытаииГ) средств грозозащиты арткосмичСских аппаратов (рис. 5.1,а) в наземного певзрызоооаспого оборудования (рис. 5.1,6). Такие иш1у1ьсы тока LooiaeTCTByHiT пешому и погледую]цнм разрядам, в промежутке межд} кото рым и течет непрерывный ток.

По вно.тне nciHRTHKH причинам катастрофических последствий воздействий молний на .1етатг.1ьные аппараты (ЛА) характервстнкн воспроизводимых пара-мегрои исоытате 11,пых гонов молнии д.ш ЛА более жесткие, чем у импутьсов, прсдяазпачеикых л/:я игвытапнй РЭС наземного оборудования.

Натурные грозовые разряды в лабораторных условиях ие могут быть впс-вронавелены полностью. Однако большииство поражающих факторов, воэвн-квюших при разряде колнин. могут быть получены отдельно или помощью высоковольтных импульсных I отаосятся: нвпряженпн, Boaaj кающие в канале молнии.

при грозовых разрядах, в токн, проте-

Восиронзведение таких Поражающих факторов, к 31к>ляет npii нспытакиих определять точки пора объекта, пути формирования электрических пробоев в i (предразрндных) эффектов грозовых разрядов.

Воспроизведение топов молнии связано с исследованиями эффектов прямого воздействчя молнии на испытываемый объект.

нвлряжемня, по-моливей испытуемого стрнмерБых

о. STD- 1757 Л: M[L -В -Б0В7 В; DOD STD -1795- IEQTC

81: VG 969; КТЛ ?206; AEAL - R - 68 - 290 Part П; RE.1ERO 70ге1

Практике испытаний е грозозащиты ЛА к числу прямых эффектов воз-вейстнин молнии огносятся .юирежден я мега..мическнх и диэлектрических .ю-

Д 1с.Г с=зЖГ; яГдйстГвнТаТ Т

ула;г;:олнГГвГщГе*еГнС р -

ЛентГ Рятиты РЭС наземного оборудованпя под прямыми эйу тами ..действия мотинп понимаютсн электромагнитные процессы, свяэан-П-е с проте йпнеи токов олн н пп епям РЭС при прямой -

: npcTCKi

WI молнией

Язатаые с влпя1 .....

S молнги, когда прямого вораження

токов молния г .. ..j, ...

тих средств. К косвенным эффектам относятся nponccci, - иепн РЭС грозовых электромагттитных потей нзтуче средств молнией не пропсхолнг