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防雷保护元件的选型指南

深圳浪拓电子(LangTuo),专业电路保护器件供应商,有着近15年行业技术积淀。始终提供超越客户期望的产品与服务。

常用的过电压保护器件

      

      ■气体放电管  ■压敏电阻  ■TVS二极管  ■半导体放电管

▷压敏电阻(MOV)是以氧化锌(ZnO) 为主要成分的非线性电阻元件,该元件浪涌电流耐量及非线性系数非常大,在阀值电压以下时,电阻非常高,几乎没有电流流过,如果超过该阀值电压,电阻急剧降低,可以泄放大电流。压敏电阻的优点是启动电压范围宽,反应快,通流容量大,无续流,寿命长。缺点为存在老化和性能不够稳定的问题,压敏电阻器的电容较大,影响其在高频、超高频领域的应用。

 

      压敏电阻的选择:

     > 从抑制瞬变干扰的角度出发,压敏电压要尽量降低以接近被保护电路的工作电压;从提高元件寿命来看,又要拉开两者差距。一般折衷的选取方案为:对交流工作电路,压敏电压值为工作电压的2.2倍;对直流工作电路,压敏电压值为工作电压的1.5倍。

     > 通流量的选取:在实际应用中,压敏电阻所吸收的最大浪涌电流应小于它的最大通流量。对同一应用场合,当最大通流量增加一倍,压敏电阻的寿命也同步增加一倍。

  

▷气体放电管是一种间隙式的防雷保护器件,采用陶瓷或玻璃作为管子的封装外壳,放电管内部充以性能稳定的惰性气体。当外加电压达到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两级间的间隙将放电击穿,并由绝缘状态变为导电状态。气体放电管的放电时延较大,响应较慢,一般为μS级,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效抑制。

 

      气体放电管GDT选型原则:

     > GDT标称直流击穿电压的下限必须高于线路的最大工作电压,否则会影响线路正常工作;

     > 确保GDT脉冲击穿电压值必须低于线路所能承受的最高瞬时电压值;

     > 根据应用场合以及线路中可能出现的冲击电流强度,确保所选用的GDT耐冲击电流必须大于被保护电路的可能出现的耐冲击电流强度;

  

▷半导体放电管(TSS)与TVS管相同,也是利用半导体工艺制成的限压保护器件,但其工作原理与气体放电管类似,当TSS管两端的过电压超过TSS管的击穿电压时,TSS管将把过电压钳位到比击穿电压更低的接近0V的水平上,之后TSS管持续这种短路状态,直到流过TSS管的过电流降到临界值以下后,TSS恢复开路状态。TSS管是利用半导体工艺制成的保护器件,主要用于信号电路的防雷保护。

       

      半导体放电管TSS选型原则:

     > 断态峰值电压必须大于被保护电路的最大工作电压;

     > 开关电压Vs必须小于被保护电路所允许的瞬间峰值电压;

     > 峰值脉冲电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值;

     > 若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位,器件的维持电流IH必须大于系统所能能提供的电流值。即:IH(系统电压/源阻抗);

    

▷TVS二极管也称呼瞬态电压抑制器,是一种二极管形式的高效能保护元件。当 TVS管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以极快的速度,瞬间将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值。TVS管具有动作响应快、箝位电压低等显著优点,适合用于多级防护电路的最末几级防护。   

       

       TVS二极管选型原则:

       > 一般确定VRWM 应等于或略高于电路的正常工作电压,确保TVS 的接入不会影响到正常的工作。

       > VBR 不能小于电路的最大允许工作电压。否则TVS 进入雪崩,漏电流增大,影响电路工作。

       > 最大箝位电压(VC )必须小于电路的最大允许安全电压。即在箝位电压下,不会损坏电路中的任何元器件。     

       > 最大峰值脉冲功率(PM )必须大于电路内部或外部可能出现的峰值脉冲功率。

 

       ◆多级防护电路       

       通常,采用单个元件一般无法满足要求电子产品的防雷保护,需要将几种保护器件组合起来,构成多级防护才可满足要求。一个完整的浪涌防护方案,需要采用三级防护:一般将气体放电管用作第一级,压敏电阻放做第一或第二级,而TVS管(暂态抑制二极管)用做第二或第三级防护。通过各级防护器件的配合,将幅值较高的雷电暂态过电压限制到产品可耐受的范围内,从而达到对电子产品的可靠保护。

 

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