Микросекундные импульсы большой энергии (surge) по IEC 61000-4-5

Удар молнии в линию за километр или переключение мощной нагрузки в той же сети наводят в кабелях импульс длительностью в десятки микросекунд. По данным TI такой импульс длиннее и мощнее электростатического разряда и пачек EFT. Устойчивость к таким импульсам проверяют по IEC 61000-4-5.

Обновлено 29 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Формы импульса
Уровни и токи
Как защищают

IEC 61000-4-5 — стандарт испытания оборудования на устойчивость к микросекундным импульсам большой энергии (surge). Такие импульсы вызывают удары молнии — прямые и наведённые — и коммутации в энергосистеме: переключение конденсаторных батарей, короткие замыкания, дуга. Импульс длиннее и мощнее, чем электростатический разряд и пачки EFT: по графику TI для THVD1450 импульсная мощность уже 0,5 кВ surge намного больше, чем у разряда 10 кВ ESD.

Формы импульса

Испытательный генератор (combination wave generator) задаёт две формы одновременно:

Условие	Форма	Что означает
Выход разомкнут	напряжение 1,2/50 мкс	фронт 1,2 мкс, спад до половины за 50 мкс
Выход замкнут	ток 8/20 мкс	фронт 8 мкс, спад до половины за 20 мкс
Симметричные линии связи	10/700 мкс	отдельный генератор

Поэтому пиковую мощность и ток TVS-диодов нормируют для импульса 8/20 мкс.

Уровни и токи

Ток в защитном приборе зависит от уровня и от сопротивления, через которое подаётся импульс. По таблице TI SLVA711:

Уровень	Напряжение	42 Ом (линии данных)	12 Ом (провод — земля)	2 Ом (между проводами питания)
1	0,5 кВ	12 А	42 А	250 А
2	1 кВ	24 А	84 А	500 А
3	2 кВ	48 А	167 А	1000 А
4	4 кВ	96 А	334 А	2000 А

Как защищают

Сотни ампер одним малогабаритным TVS-диодом не погасить, поэтому вход питания, подключённый к длинной линии, защищают ступенями: варистор или разрядник принимает основной ток, последовательный элемент ограничивает ток дальше, TVS-диод срезает остаток. Vishay напоминает, что прибор выбирают по амплитуде и длительности импульса: разрушает переход нагрев, а не ток сам по себе. Примеры цепочек — в статье «Защита входа питания».

Частые вопросы

Что значат цифры 8/20 мкс у TVS-диода?

Это форма импульса тока, при котором нормирован ток или мощность диода: фронт 8 мкс и время спада до половины амплитуды 20 мкс. Такой импульс даёт генератор по IEC 61000-4-5 при коротком замыкании выхода. Значение для 8/20 мкс больше, чем для 10/1000 мкс: короткий импульс прибор выдерживает с большей амплитудой.

Какой ток должен выдержать защитный диод на линии данных?

По IEC 61000-4-5 для линий данных используют сопротивление 42 Ом. По таблице TI SLVA711 это 12 А при уровне 1 (500 В), 24 А при уровне 2, 48 А при уровне 3 и 96 А при уровне 4. Диод выбирают с IPP для 8/20 мкс не меньше этой величины.

Защитит ли от surge один TVS-диод на входе питания 12 В?

Если сопротивление источника малое, а уровень высокий — нет: при 2 Ом и 1 кВ по TI это 500 А. Для портов питания, подключённых к длинным линиям, ставят многоступенчатую защиту: варистор или разрядник, последовательный элемент и TVS-диод. Уровень выбирают по продуктовому стандарту изделия.

Источники

Texas Instruments. IEC 61000-4-x Tests for TI's Protection Devices, SLVA711 (June 2015) — разд. 3: импульсы от коммутаций в энергосистеме и от молнии, длиннее и мощнее ESD и EFT; формы тока 8/20 мкс и 10/1000 мкс (вторая — для телекоммуникационных линий), IPP для 8/20 мкс больше; табл. 3: уровни 1–4 — 0,5/1/2/4 кВ напряжения холостого хода (±10 %), X — особый; внутреннее сопротивление генератора 2 Ом, с сетью связи 12 Ом (провод — земля) и 42 Ом (прочие линии, в т. ч. данные); табл. 4: при 42 Ом — 12/24/48/96 А, при 12 Ом — 42/84/167/334 А, при 2 Ом — 250/500/1000/2000 А; генератор 1,2/50 мкс для всех случаев, кроме симметричных линий связи (10/700 мкс); фронт 1,2 мкс и время до полуспада 50 мкс
Vishay. Find the Right ESD or TVS Diode, Technical Note, doc. 85943 (rev. 28-Jul-16) — типовые испытательные импульсы: 8/20 мкс (1,2/50 мкс) по IEC 61000-4-5, ESD 330 Ом / 150 пФ по IEC 61000-4-2, 10/1000 мкс; диод выбирают по амплитуде и длительности импульса тока — разрушает переход температура, а не ток
Texas Instruments. THVD1450 3.3-V to 5-V RS-485 Transceiver, SLLSEY3E (May 2018, revised May 2019) — импульсы surge — от удара молнии (прямого или наведённого) и коммутаций в энергосистеме; 0,5 кВ типичны для промышленной автоматизации, 6 кВ — для энергетики; рис. 35 — импульсная мощность и 0,5 кВ surge, и 4 кВ EFT намного больше, чем у 10 кВ ESD; 6 кВ surge — во много раз больше 0,5 кВ

Нашли ошибку?