降低扩散硅压力变送器因外界因素损坏的可能性

近年来, 全国各制水厂和供水部门逐渐采用半导体压敏元件封装的液位仪和压力变送器(如扩散硅压力变送器) 代替电容式液位仪和动圈式压力变送器。由半导体压敏元件封装制成的压力变送器, 体积小、精度高、价格便宜、制作方便, 现已被很多小型仪表厂采用和开发生产各档压力变送器和液位仪。

从使用情况来看, 安装特别方便, wuxu进行再调整。但是它可靠性较差, 容易突然损坏。笔者认为扩散硅压力变送器的损坏, 除了与电路设计是否合理、元器件的质量优劣有关外, 使用地区以及环境对该仪表的可靠性和寿命影响极大。尤其是在南方和多雷雨的山区, 这类仪表极易造成突然烧毁和击穿。

此外, 由于交流电源、继电器开关等高压感应脉冲的冲击而造成仪表损坏。其中由雷电浪涌高压脉冲冲击而损坏占多数。

近年来, 由半导体压敏元件和集成电路组成的压力变送器和其它电子设备, 广泛应用C M O S I C 芯片。这种电路和芯片耐静电能能力弱, 存在“ 门锁” 现象。CMOS I C 芯片是由P 沟道和N 沟道构成的互补器件,在两个沟道未充分接通时, 就会烧坏芯片, 这种“ 门锁” 现象发生在电源电压升高, 输人电压大于电源电压, 输出电压大于电源电压时。所以这种半导体元件组成的电子设备在承受各种高压脉冲噪声, 尤其是在雷电浪涌脉冲冲击浪的冲击能力方面是存在问题的。

目前, 半导体集成芯片和C M O S I C 芯片已获得广泛应用。仪表和压敏元件组装的压力变送器也常采用这类元件, 但是这种元件耐静电能力弱, 常被高压脉冲噪声击穿而损坏。在使用这类电路时应该注意CI 芯片的额定电压不要用到极限值, 集成电路旁边的电源线和地线之间应安装1即F 左右的电容器。同时应该接人氧化锌压敏电阻以预防雷电浪涌和其它感应高压脉冲噪声的冲击。而常见的三极放电管浪涌保护器, 由于放电慢, 仍有一定宽度的浪涌脉冲响应, 极易烧坏半导体器件。三极放电管保护电路和氧化锌压敏电阻保护电路如图1 所示, 上述两种电路的浪涌响应曲线如图2 所示。

三极放电管保护电路和氧化锌压敏电阻保护电路图

三极放电管浪涌响应曲线图氧化锌压敏电阻的浪涌响应曲线

从图中可看出, 三极放电管仍有4us宽度的浪涌响应脉冲, 而氧化锌压敏电阻的响应快, 抗浪涌能力强。为增强半导体设备抗高压脉冲噪声和雷电浪涌的能力, 应该采用响应快的氧化锌压敏电阻和承受浪涌电流冲击能力大的放电管配合使用是#好的办法。

雷电浪涌、大气感应过电压、线路中的感性负载的接通或断开等因素, 以及工频交流电源线路中经常携带各种各样的浪涌高压脉冲噪声, 这些高压脉冲噪声通过交流线路之间或线路和地线之间传到扩散硅变送器和仪表线路中。所以在变送器的电源输人线的人口处应该使用线路滤波器。线路滤波器能衰减从交流电源线路侵人仪表变送器的干扰噪声, 可以用电感L 和电容C 组成#简单的线路滤波器, 图3 为线路原理图。

滤波器线路原理图

滤波器的计算公式 QQ截图20150318094224.gif

对于幅值较大的浪涌噪声脉冲, 可以使用带有高压脉冲衰减特性的滤波器, 或者使用内带压敏电阻, 具有浪涌吸收特性的线路滤波器。图4是带有浪涌吸收特性的滤波器在受到高压脉冲信号干扰后的输出特性曲线。从图4 可见, 带有浪涌吸收器电路响应迅速, 可以有效地抑制脉冲噪声的冲击, 保护C M O S IC 芯片和半导体设备免受击穿和损坏。

带有浪涌吸收特性的滤波器在受到高压脉冲信号干扰后的输出特性曲线