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工程师分享:浪涌防护器件不容小觑的防雷能力

已有 255 次阅读2015-7-21 14:26 | 关键词: 二极管

雷电的特点是电压上升非常快(10μs以内),峰值电压高(数万至数百万伏),电流大(几十至几百千安),维持时间较短(几十至几百微秒),传输速度快(以光速传播),能量非常巨大,是 浪涌电压中最具破坏力的一种。对于浪涌来说,源头是大功率电气设备,例如电梯、空调和冰箱。这些大功率设备在启动和关闭压缩机和电动机等部件时需要大量的 电能。这种切换操作会产生突然且短暂的电力需求,从而扰乱电压的稳定。虽然这些浪涌的影响远不及恐怖的闪电,但是它们的强度也可以立即或慢慢损坏设备元 件,这种损坏在很多建筑物的电力系统中都经常发生。随着相关设备对防雷要求的日益严格,安装防雷器件抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要环节之一。下面就跟硕凯电子www.socay.com的工程师一起来了解市场中几款常见的浪涌防护器件不容小觑的防雷能力。

瞬态抑制二极管

    TVS二极管为电压箝位型工作方式,亚纳秒级的响应速度。TVS二极管有多种封装方式,可满足不同场合的需要。当 TVS二极管上的电压超过一定的幅度时,器件迅速导通,通过PN结反向过压雪崩击穿将浪涌能量泄放掉。由于这类器件导通后阻抗很小,因此它的箝位电压很平坦,并且很接近工作电压。

压敏电阻:

压 敏电阻由金属氧化物(主要是氧化锌)材料组成,属箝位型器件,其特性与两只背对背联接的稳压管非常相似,有着毫微秒级的响应速度。压敏电阻对瞬变信号的吸 收能力与其体积成正比:其厚度正比于电压;面积正比于电流。压敏电阻是目前在电子产品中使用最广泛的浪涌抑制器件。当压敏电阻上的电压超过一定幅度时,电 阻的阻值大幅度降低,从而将浪涌能量泄放掉。在浪涌电压作用下,导通后的压敏电阻上的电压(一般称为箝位电压),等于流过压敏电阻的电流乘以压敏电阻的阻 值,因此在浪涌电流的峰值处箝位电压达到最高。

每一块压敏电阻从制成时就有它的一定的开关电压,当加在压敏电阻两端的电压低于该数值时,压敏电阻呈现高阻值状态,如果把它并联在电路上,该阀片呈现断路状态;当加在压敏电阻两端的电压低于该数值时,压敏电阻被击穿,呈现低阻值,甚至接近短路状态。

气体放电管:

气 体放电管采用陶瓷密闭封装,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体(氩气或氖气)构成。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时, 气体放电管便开始放电,器件变为短路状态,使电极两端的电压不超过击穿电压。气体放电管一旦导通后,它两端的电压会很低。气体放电管有两极和三极之分,可 分别用于线间和线-地间的保护。

无 论是直流电源的防雷还是各种信号的防雷,陶瓷气体放电管都能起到很好的防护作用。其最大的特点是通流量大,级间电容小,绝缘电阻高,击穿电压可选范围大。 当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时,气体放电管开始放电,由高阻抗变成低阻抗,使浪涌电压迅速短路至接近零电压,并将过电流释放入地, 从而对后续电路起到保护作用。

气体放电管与压敏电阻串联使用:

气体放电管和压敏电阻都不适合单独在交流电源线上使用。一个实用的方案是将气体放电管与 压敏电阻串联起来使用。如果同时在压敏电阻上并联一个电容,浪涌电压到来时,可以更快地将电压加到气体放电管上,缩短导通时间。这种气体放电管与压敏电阻 的组合除了可以避免上述缺点以外,还有一个好处就是可以降低限幅电压值。可以使用导通电压较低的压敏电阻,从而可以降低限幅电压值。


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