电涌维护器及其作业原理

2017-10-31 10:45分类：电子元器件阅读：

摘要：为了避免雷电侵入波过电压对信息体系构成损害，一般是在信息体系的纷歧样传导和耦合路径装设暂态过电压维护设备。如电涌维护器，电涌维护器 (Surge Protection Device，SPD)是依据上述恳求计划的电子设备雷电防护中不行短少的一种设备，曩昔也称为"避雷器"或 "过电压维护器"。
　　现代修建物内装备着信息体系和各种电子设备，其过电压耐受才调是很有限的。当雷电侵入波从野外的电源线、信号线和各种金属管线侵入修建物后，很简略使室内的电子设备损坏、耐久性损害，然后构成必定的经济扔掉。近些年来，跟着修建智能化趋势的迅猛翻开，修建物内信息体系的防雷维护疑问证日益遭到重视，并已变成悉数修建物防雷计划的一个首要构成有些。为了避免雷电侵入波过电压对信息体系构成损害，一般是在信息体系的纷歧样传导和耦合路径(如电源线、信号线和各种金属管道的进口处)装设暂态过电压维护设备。这些维护设备对雷电侵入波过电压的按捺机理根柢相同，但因为它们是用于维护电子设备的，所以恳求它们在动作限压后的残压水平应比避雷器低，且动作的照应速度要比避雷器快。
　　
　　电涌维护器(SurgeProtectionDevice，SPD)是依据上述恳求计划的电子设备雷电防护中不行短少的一种设备，曩昔也称为"避雷器"或"过电压维护器"。电涌维护器的效果是把窜人电力线、信号传输线的瞬时过电压束缚在设备或体系所能接受的电压计划内，或将健旺的雷电流泄流人地，维护被维护的设备或体系不受冲击而损坏。
　　
　　电涌维护器按其作业原理可分为电压开关型电涌维护器(voltageswitchingtypeSPD)、电压束缚型电涌维护器(voltagelimitingtypeSPD)、复合型电涌维护器(combinationSPD)。开关型电涌维护器是指在没有电涌过电压时具有高阻抗，有浪涌电压时能当即改动成低阻抗的SPD。电压开关型电涌维护器常用的元件有放电空位、气体放电管和晶闸管等开关元件。这类电涌维护器有时也称作“短路型SPD”。电压束缚型电涌维护器是指在没有电涌电压时具有高阻抗，可是跟着浪涌电流和电压的上升，其阻抗将继续地减小的电涌维护器。常用的非线性元件是压敏电阻和瞬态电压按捺二极管。这类SPD有时也称作"钳位型电涌维护器"。复合型电涌维护器是由电压开关型元件和电压束缚型元件构成，其放电特性体现有电压开关型和电压束缚型两者的特征。
　　
　　一、气体放电管
　　
　　气体放电管是一种用陶瓷或玻璃封装且内部充有慵懒气体的短路型维护元件，管体内一般装有两个或三个(或更多个)彼此离隔的电极。按电极个数来区别，常将含两个电极的气体放电管称为二极放电管，将含三个电极的气体放电管称为三极放电管。图2-31别离为二极放电管和三极放电管的暗示，其间图2-31(a)为二极放电管，图2-31(b)为三极放电管，这两种管子的符号也示于图中。二极和三极放电管的什物如图2-32所示

图2-31 二级和三级放电管的暗示

图2-32 二级和三级放电管什物
　　放电管的维护机理与维护空位相似，都是运用气体放电来束缚过电压。当两电极之间施加的电压跨过气体的绝缘强度时，空位将放电击穿，呈现出短路导通状况，然后按捺了两电极之间的过电压，使得与放电管并联的电子设备或电子元器材得到维护。图2-33给出了一平衡线路上选用三极放电管的维护电路，当雷电侵入波过电压以差模(呈如今信号线1和2之间)办法或以共模(别离呈现信号线1对地和信号线2对地)办法侵人平衡线路终端电子设备时，三极放电管经过A-G、B-G极间放电即可对过电压进行按捺。

图2-33 平衡线路的三级放电管维护电路
　　气体放电管的利益如下。
　　
　　①通流容量大，从几安到上千安。
　　
　　②极间电容小，不会使工常传输信号畸变，分外适宜于高频电子电路的维护。
　　
　　③开断后的极间阻抗大，约为十9Ω，在正常电压效果下放电管中的漏电流很小。
　　
　　气体放电管的缺陷如下。
　　
　　①动作照应速度慢(照应时刻约为十-6s级)。
　　
　　②放电后开断比照难，存在续流疑问。
　　
　　③运用中存在老化景象，作业寿数比照短。
　　
　　二、压敏电阻
　　
　　信息体系防雷维护中的常用压敏电阻是一种以ZnO为首要成分的非线性电阻。在必定温度下，压敏电阻的导电功用跟着其两头电压的增大而急剧增强。压敏电阻器的原理构造、符号如图2-34所示。压敏电阻器的资料和伏安特性与ZnO避雷器的阀片相同，作业原理和ZnO避雷器也相同，仅仅压敏电阻器的体积较小，适用的场合有所纷歧样。
　　
　　

图2-34压敏电阻
　　压敏电阻的技能参数首要有:压敏电压(即开关电压)UN，参看电压Ulma，残压Ures，残压比K(K=Ures/UN)，最大通流容量Imax，走漏电流，照应时刻。
　　
　　压敏电阻的运用条件有:压敏电压，UN≥[(×l.2)/0.7]U0(U0为工频电源额外电压);最小参看电压，Ulma≥(1.8～2)Uac(直流条件下运用)，Ulma≥(2.2～2.5)Uac(在沟通条件下运用，Uac为沟通作业电压)。
　　
　　压敏电阻器的首要利益是:通流才调大;动作照应速度快(照应时刻约为十-9s级);在工频电压及直流电路中无续流;商品报价贱价;商品电压和电流的可调计划大。
　　
　　压敏电阻器的首要缺陷是:寄生电容较大，分外是高频状况下，因而压敏电阻不适于高频和超高频电子电路的过电压维护。
　　
　　在信息体系中，压敏电阻器一般运用于电子设备电源的初级和次级的维护，也可运用于频率不高的信号回路的过电压维护。
　　
　　三、按捺二极管
　　
　　按捺二极管具有钳位限压功用，它是作业在反向击穿区，按捺二极管的伏安特性如图2-35所示。因为它具有钳位电压低和动作照应快的利益，分外适宜用作多级维护电路中的最末几级维护元件。按捺二极管在击穿区内的伏安特性可用式I二C此标明。式中"为非线性系数，关于齐纳二极管，a=7～9;雪崩二极管，a=5～7。