防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究

1、防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- i -防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究目錄1.基本概念基本概念.11.1問(wèn)題背景.11.2雷電和浪涌.11.3避雷器和浪涌保護(hù)器的異同 .22.浪涌保護(hù)器件及原理浪涌保護(hù)器件及原理.32.1浪涌保護(hù)器類(lèi)型 .32.2主要類(lèi)型的原理及優(yōu)缺點(diǎn).33.基礎(chǔ)浪涌防護(hù)電路基礎(chǔ)浪涌防護(hù)電路.63.1交流電源浪涌防護(hù).63.1.1最簡(jiǎn)單的防護(hù)電路.63.1.2較安全的防護(hù)電路.73.1.3通用的安全防護(hù)電路 .83.2通用兩級(jí)信號(hào)防護(hù)電路.83.2.1雙絞線型 .83.2.2同軸線型 .104.器件選取器件選取.124.1常用參數(shù).124.1.1壓敏電阻：.

2、124.1.2氣體放電管.124.1.3瞬變抑制二極管.134.1.4浪涌模塊整體參數(shù).134.2選用原則.144.2.1通流容量選擇.144.2.2氣體放電管.144.2.3壓敏電阻：.154.2.4tvs 管 .164.2.5溫度保險(xiǎn)管：.165.參考設(shè)計(jì)參考設(shè)計(jì).165.1apc 排插保護(hù)電路.165.2其他參考.186.補(bǔ)充資料補(bǔ)充資料.19防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 1 -1.基本概念基本概念1.1 問(wèn)題背景問(wèn)題背景在購(gòu)買(mǎi)排插的時(shí)候，經(jīng)?？吹讲煌放撇捎梅览着挪搴头览耍姡┯颗挪宓馁I(mǎi)點(diǎn)說(shuō)明，甚至同一個(gè)品牌也有不同的描述，如圖 1.1-1 所示。那么這些排插在防護(hù)上面有什么區(qū)別嗎？圖

3、 1.1 -1 不同的排插說(shuō)明答案是：沒(méi)有！在排插上所有的防雷和防浪（電）涌都是相同的東西，屬于浪涌保護(hù)器，一般用于對(duì)于接入的電網(wǎng)可能存在的過(guò)電壓和過(guò)電流進(jìn)行限制，以保護(hù)后端的接入設(shè)備。在電子技術(shù)領(lǐng)域，可以等效看待。1.2 雷電和浪涌雷電和浪涌雷擊即大氣中形成的自然放電現(xiàn)象。在社會(huì)生活領(lǐng)域，根據(jù)放電位置的不同分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷，帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象。相對(duì)應(yīng)的，感應(yīng)雷，則是沒(méi)有直接參與雷電放電作用的物體中產(chǎn)生了高電壓大電流的現(xiàn)象。感應(yīng)雷根據(jù)原理不同，分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。靜電感應(yīng)雷，是在帶電積云接近地面時(shí)，由于單一雷云帶電的單極性

4、，總是會(huì)在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出大量的反極性束縛電荷。而金屬導(dǎo)體遠(yuǎn)離帶電積云端會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生與雷電同級(jí)性的電荷，從而在金屬導(dǎo)體與雷云之間，以及金屬導(dǎo)體自身產(chǎn)生出很高的靜電電壓（感應(yīng)電壓），其電壓幅值可達(dá)到幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)伏。電磁感應(yīng)雷，則是由于雷電放電時(shí)，巨大的沖擊雷電流在周?chē)臻g產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)引起的。這種電磁感應(yīng)雷對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾、破壞，又或者使周?chē)慕饘贅?gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。雷電的直擊雷與感應(yīng)雷原理如圖 1.2-1 所示：防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 2 -圖 1.2-1 直擊雷和感應(yīng)雷示意圖現(xiàn)代建筑由于避雷針的普遍使用，通常可以有效應(yīng)對(duì)直擊雷對(duì)建筑本身的

5、直接危害。但在雷電電磁脈沖（lemp）經(jīng)由這個(gè)路徑釋放的過(guò)程中仍然會(huì)在周?chē)木€路中形成感應(yīng)雷。根據(jù)距離泄放路徑遠(yuǎn)近的不同，形成的感應(yīng)電壓也不同，當(dāng)其中形成的電壓較低時(shí)可以被稱(chēng)作浪（電）涌。這也是排插廣告中防雷的來(lái)源。另一方面，浪涌的產(chǎn)生并不僅僅限于感應(yīng)雷，電網(wǎng)中的容性負(fù)載接入電路或者感性負(fù)載突然斷開(kāi)等都會(huì)由于其特性在電路中瞬間的電流，這些屬于電流浪涌。常見(jiàn)的如洗衣機(jī)啟動(dòng)，日光燈啟動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生。根據(jù)研究顯示，平時(shí)電網(wǎng)中存在的浪涌，僅有 20%來(lái)自于雷擊，其余 80%都是由于電網(wǎng)中其他用電設(shè)備或者電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的。1.3 避雷器和浪涌保護(hù)器的異同避雷器和浪涌保護(hù)器的異同了解了雷電和浪涌的關(guān)系就比較

6、容易明確避雷器和浪涌保護(hù)器的關(guān)系。a) 在電子電信領(lǐng)域：避雷器和浪涌保護(hù)器是完全相同的。b) 在工業(yè)領(lǐng)域：相同點(diǎn)：采用相同的原理對(duì)過(guò)電壓和過(guò)電流進(jìn)行保護(hù)，即接地保護(hù)差異點(diǎn)：防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 3 -1） 避雷器有多個(gè)電壓等級(jí)，從 0.38kv 低壓到 500kv 特高壓均有，而浪涌保護(hù)器一般只有低壓產(chǎn)品；2） 避雷器多安裝在一次系統(tǒng)上，防止雷電波的直接侵入，而浪涌保護(hù)器大多安裝在二次系統(tǒng)上，是在避雷器消除了雷電波的直接侵入后，或避雷器沒(méi)有將雷電波消除干凈時(shí)的補(bǔ)充措施；3） 避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備的，而浪涌保護(hù)器大多是為保護(hù)電子儀器或儀表的；4） 避雷器由于接于電氣一次系統(tǒng)上，要有足夠的

7、外絕緣性能，外觀尺寸比較大，而浪涌保護(hù)器由于接于低壓，尺寸制作的可以很小。2.浪涌保護(hù)器件及原理浪涌保護(hù)器件及原理2.1 浪涌保護(hù)器類(lèi)型浪涌保護(hù)器類(lèi)型根據(jù)浪涌的形成及其特性，才能有針對(duì)性的選擇浪涌保護(hù)器件。從組合結(jié)構(gòu)分；現(xiàn)在市場(chǎng)上的浪涌保護(hù)器有幾下幾種：1）間隙類(lèi)開(kāi)放式間隙、密閉式間隙2）放電管類(lèi)開(kāi)放式放電管密封式放電管3）壓敏電阻類(lèi)單片、多片4）抑制二極管類(lèi)5）壓敏電阻/氣體放電管組合類(lèi)-簡(jiǎn)單組合、復(fù)雜組合6）碳化硅類(lèi)按照其保護(hù)性質(zhì)有可以分為：開(kāi)路式、短路式或開(kāi)關(guān)型、限壓型；按照工作狀態(tài)（安裝形式）又可分為：并聯(lián)和串聯(lián)式。2.2 主要類(lèi)型的原理及優(yōu)缺點(diǎn)主要類(lèi)型的原理及優(yōu)缺點(diǎn)1. 開(kāi)放式間隙保

8、護(hù)器：基于電弧放電技術(shù)，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到一定程度時(shí)，擊穿空氣電弧在電極上進(jìn)行爬電。優(yōu)點(diǎn)：放電能力強(qiáng)，通流量大（部分可達(dá) 100ka），同時(shí)漏電流小，熱穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：殘壓高，反應(yīng)時(shí)間慢，存在續(xù)流。電極承受電流大，可能會(huì)引起金屬升華或融化影響下一次放電性能。電路板上的放電間隙應(yīng)用如圖 2.2-1 所示。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 4 -圖 2.2-1 電路板上的放電間隙2. 氣體放電管：它是由相互離開(kāi)的一對(duì)冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體（ar）的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的.為了提高放電管的觸發(fā)概率,在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑.這種充氣放電管有二極型的,也有三極型的,優(yōu)點(diǎn)：體積小 通流能力強(qiáng)（10-15

9、ka） 漏電流小 無(wú)電弧噴瀉缺點(diǎn)：殘壓較高，有續(xù)流，產(chǎn)品一致性差，反應(yīng)時(shí)間慢氣體放電管如圖 2.2-2 所示：又按封裝形式分為陶瓷氣體放電管和玻璃氣體放電管。玻璃氣體放電管的響應(yīng)速度更快，寄生電容更小，但絕緣阻抗相對(duì)較低，且通流能力弱于陶瓷放電管。玻璃同時(shí)易碎可靠性差，因此已經(jīng)較少使用。最新的半導(dǎo)體放電管（thyristor surge suppressor - tss 管）可以提高電壓響應(yīng)速度和精度但通流能力大幅度減小。 圖 2.2-2 陶瓷及玻璃氣體放電管防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 5 -3. 壓敏電阻：a)單片壓敏電阻單片壓敏電阻避雷器是 80 年代由日本最先發(fā)明使用。直到現(xiàn)在，單片敏

10、電阻的使用率也是避雷器中最高的。壓敏電阻避雷器的工作原理是利用了壓敏電阻的非線性特點(diǎn)。當(dāng)電壓沒(méi)有波動(dòng)時(shí)氧化鋅呈高阻態(tài)，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)達(dá)到壓敏電阻的啟動(dòng)電壓時(shí)壓敏電阻迅速呈現(xiàn)低阻態(tài)，將電壓限制在一定范圍內(nèi)。b)多片壓敏電阻由于單片壓敏電阻的通流量一直不夠理想（一般單片壓敏電阻最大放電電流 20ka for 8/20s），在這種前提下多片組合壓敏電阻避雷器產(chǎn)生，多片壓敏電阻組合避雷器主要是解決了單片壓敏電阻的通流量較小，多片壓敏電阻的產(chǎn)生從根本上解決了壓敏電阻通流量的問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)：通流容量大，殘壓較低，反應(yīng)時(shí)間較快（25ns），無(wú)續(xù)流缺點(diǎn)：漏電流較大，老化速度快。熱穩(wěn)定一般電子領(lǐng)域常用的一般都是單片

11、壓敏電阻，如圖 2.2-3 所示，其通流能力一般與其直徑有關(guān)，常用的為 10ka。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 6 -圖 2.2-3 壓敏電阻4. 抑制二極管tvs（transient voltage suppressor）或稱(chēng)瞬變電壓抑制二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品，其電路符號(hào)和普通穩(wěn)壓二極管相同，外形也與普通二極管無(wú)異，當(dāng) tvs 管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度（最高達(dá) 1*10-12秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。優(yōu)點(diǎn)：殘壓低，動(dòng)作精度高，反應(yīng)時(shí)間快，無(wú)續(xù)

12、流，體積小缺點(diǎn)：通流量小防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 7 -表 2.2-1 幾種保護(hù)器件的參數(shù)比較3.基礎(chǔ)浪涌防護(hù)電路基礎(chǔ)浪涌防護(hù)電路3.1 交流電源浪涌防護(hù)交流電源浪涌防護(hù)3.1.1 最簡(jiǎn)單的防護(hù)電路最簡(jiǎn)單的防護(hù)電路圖 3.1.1-1 最簡(jiǎn)單的防護(hù)電路說(shuō)明：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，采用復(fù)合對(duì)稱(chēng)電路，共模、差模全保護(hù)， l、n 可以隨便接。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 8 -缺點(diǎn)：壓敏電阻 rv1 發(fā)生短路失效后易引起火災(zāi)。最好在每個(gè)壓敏電阻上串聯(lián)一個(gè)工頻保險(xiǎn)絲以防壓敏電阻短路起火。另外，由于壓敏電阻具有較大的寄生電容，用在交流電源系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生可觀的泄漏電流，性能較差的壓敏電阻使用一段時(shí)間后，因泄漏電

13、流變大可能會(huì)發(fā)熱自爆。如果 l、n 線不可能接反，則可省去壓敏電阻 rv2、rv3，將放電管 g 的上端直接接到 n 線上，構(gòu)成“1+1”電路。由于陶瓷氣體放電管成本較高，一些較便宜的防浪涌排插通常僅使用單個(gè)壓敏電阻。我們常用的電源適配器中也是采用類(lèi)似的方案，根據(jù)使用的不同的壓敏電阻參數(shù)，可以防護(hù) 12kv 差模浪涌。壓敏電阻與陶瓷氣體放電管串聯(lián)使用，正常工作時(shí)陶瓷氣體放電管不導(dǎo)通，壓敏電阻沒(méi)有漏電流，可以大大延長(zhǎng)使用壽命；受浪涌沖擊時(shí)，陶瓷氣體放電管首先擊穿，然后由壓敏電阻限制浪涌電壓，總的殘壓為兩者之和，略有增大(幾十伏);沖擊過(guò)去后，由于壓敏電阻限制了電流，放電管不能維持導(dǎo)通而熄弧，恢復(fù)

14、為正常工作狀態(tài);當(dāng)壓敏電阻短路失效后，因陶瓷氣體放電管流過(guò)很大的工頻電流也會(huì)很快失效，但它的失效模式絕大多數(shù)是開(kāi)路，因而不易引起火災(zāi)。3.1.23.1.2 較安全的防護(hù)電路較安全的防護(hù)電路圖 3.1.2-1 較安全的防護(hù)電路說(shuō)明：優(yōu)點(diǎn)：采用復(fù)合對(duì)稱(chēng)電路，共模、差模全保護(hù)， l、n 可以隨便接，正常工作時(shí)無(wú)漏電流，可延長(zhǎng)器件使用壽命，由于陶瓷氣體放電管失效模式大多為開(kāi)路，不易引起火災(zāi)。缺點(diǎn)：萬(wàn)一壓敏電阻和陶瓷氣體放電管都短路失效時(shí)還有可能起火。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 9 -3.1.3 通用的安全防護(hù)電路通用的安全防護(hù)電路圖 3.1.3-1 通用的安全防護(hù)電路說(shuō)明： 優(yōu)點(diǎn)：采用復(fù)合對(duì)稱(chēng)電路，

15、共模、差模全保護(hù)，l、n 可以隨便接，安全，壓敏電阻短路失效后能與電路脫離，一般不會(huì)引起火災(zāi)。3.2通用兩級(jí)信號(hào)防護(hù)電路通用兩級(jí)信號(hào)防護(hù)電路3.2.1 雙絞線型雙絞線型圖 3.2.1-1 雙絞線通用電路一說(shuō)明： r1、r2可以用普通金屬氧化膜電阻（2w - 4.35.1），也可以用冷態(tài)電阻相當(dāng)?shù)恼郎囟认禂?shù)熱敏電阻（如：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲：lp60-010/030，lb180（u）。當(dāng)沖擊電流不大時(shí)，可以采用玻璃氣體放電管代替陶瓷放電管。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 10 -圖 3.2.1-2 雙絞線通用電路二說(shuō)明：本電路只適用于電路中沒(méi)有連續(xù)直流電壓的場(chǎng)合。紅色框中為tss管。圖 3.2.1-3 雙

16、絞線通用電路三說(shuō)明：使用電壓低的半導(dǎo)體過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)，必須如圖所示在接地端串聯(lián)玻璃放電管；當(dāng)使用電壓高于100v的半導(dǎo)體過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)可以不串聯(lián)玻璃放電管。本電路只適用于電路中沒(méi)有連續(xù)直流電壓的場(chǎng)合。圖 3.2.1-4 雙絞線通用電路四說(shuō)明：本電路適用于傳輸高頻/高速信號(hào)（最高頻率可達(dá)20mhz）。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 11 -3.2.2同軸線型同軸線型3.2.2.1 外導(dǎo)體接地電路外導(dǎo)體接地電路圖 3.2.2.1-1 同軸外導(dǎo)體接地通用電路一說(shuō)明：電路帶寬很寬，可以傳輸20mhz以下的高頻信號(hào)。輸入、輸出接頭應(yīng)分別與原系統(tǒng)的接頭類(lèi)型相配。圖 3.2.2.1-2 同軸外導(dǎo)體接地通用電路

17、二說(shuō)明：本電路只適用于電路中沒(méi)有連續(xù)直流電壓的場(chǎng)合。圖 3.2.2.1-3 同軸外導(dǎo)體接地通用電路三防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 12 -說(shuō)明：本電路只適用于信號(hào)頻率/速率較低，且電路中沒(méi)有連續(xù)直流電壓的場(chǎng)合。3.2.2.2 外導(dǎo)體不接地電路外導(dǎo)體不接地電路圖 3.2.2.2-1 同軸外導(dǎo)體不接地通用電路一說(shuō)明：電路帶寬很寬，可以傳輸20mhz以下的高頻信號(hào)。圖 3.2.2.2-2 同軸外導(dǎo)體不接地通用電路二說(shuō)明：本電路只適用于信號(hào)頻率/速率較低的場(chǎng)合。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 13 -4.器件器件選取選取4.1 常用參數(shù)常用參數(shù)4.1.1 壓敏電阻：壓敏電阻：1. 壓敏電壓（u1ma）：

18、指通過(guò)規(guī)定持續(xù)時(shí)間的脈沖電流（一般為 1ma 持續(xù)時(shí)間一般小于400ms）時(shí)壓敏電阻器兩端的電壓值。2. 最大限制電壓：在壓敏能承受的最大脈沖峰值電流 ip 及規(guī)定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值。3. 殘壓比：通過(guò)壓敏電阻器的電流為某一值時(shí)，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱(chēng)為這一電流值的殘壓。殘壓比則是殘壓與壓敏電壓之比。4. 通流容量(ka)：通流容量也稱(chēng)通流量，是指在規(guī)定的條件（規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過(guò)壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。5. 漏電流(ma)：漏電流也稱(chēng)等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過(guò)壓敏電阻器電流。6. 電壓溫度系數(shù)：指在規(guī)定的

19、溫度范圍（溫度為 2070）內(nèi)，壓敏電阻器標(biāo)稱(chēng)電壓的變化率，即在通過(guò)壓敏電阻器的電流保持恒定時(shí)，溫度改變 1時(shí)，壓敏電阻器兩端電壓的相對(duì)變化。7. 電流溫度系數(shù)：指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時(shí)，溫度改變 1時(shí)，流過(guò)壓敏電阻器電流的相對(duì)變化。8. 電壓非線性系數(shù)：指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值與動(dòng)態(tài)電阻值之比。9. 絕緣電阻：指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之間的電阻值。10.靜態(tài)電容量（pf）：指壓敏電阻器本身固有的電容容量。11.額定功率：在特定的環(huán)境溫度 85下工作 1000 小時(shí)，使壓敏電壓變化小于 10%的最大功率。12.最大沖擊電流(8/20us)：

20、以特定的脈沖電流(8/20us 波形)沖擊壓敏電阻器一次或兩次（每次間隔 5 分鐘）， 使的壓敏電壓變化仍在 10%以?xún)?nèi)的最大沖擊電流。4.1.2 氣體放電管氣體放電管1. 響應(yīng)時(shí)間：從外加電壓超過(guò)擊穿電壓到產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的時(shí)間。2. 直流放電電壓：在上升陡度為 100v/s 的電壓作用下，放電管開(kāi)始放電的平均電壓值稱(chēng)為其直流放電電壓。由于放電的分散性，所以，直流放電電壓是一個(gè)數(shù)值范圍。3. 沖擊放電電壓：在上升陡度為 1000v/s 暫態(tài)電壓脈沖作用下，放電管開(kāi)始放電的電壓值稱(chēng)為其沖擊放電電壓。放電管的響應(yīng)時(shí)間或動(dòng)作時(shí)延與電壓脈沖的上升陡度有關(guān)，對(duì)于不同的上升陡度，放電管的沖擊放電電壓是不同的

21、 。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 14 -4. 殘壓：當(dāng)氣體放電管在沖擊放電電壓下導(dǎo)通后，放電管兩端在沖擊電流下產(chǎn)生的電壓。5. 工頻耐受電流：放電管通過(guò)工頻電流 5 次，使管子的直流放電電壓及絕緣電阻無(wú)明顯變化的最大電流稱(chēng)為其工頻耐受電流。6. 沖擊耐受電流（通流容量）：將放電管通過(guò)規(guī)定波形和規(guī)定次數(shù)的脈沖電流，使其直流放電電壓和絕緣電阻不會(huì)發(fā)生明顯變化的最大值電流峰值稱(chēng)為管子的沖擊耐受電流。這一參數(shù)是在一定波形和一定通流次數(shù)下給出的，制造廠通常給出在 8/20us 波形下通流 10 次的沖擊耐受電流，也有給出在 10/1000us 波形下通流 300 次的沖擊耐受電流。7. 絕緣電阻和極間

22、電容：放電管的絕緣電阻值很大，廠家一般給出的是絕緣電阻的初始值，約為數(shù)千兆歐。絕緣電阻值的降低會(huì)導(dǎo)致漏流的增大，有可能產(chǎn)生噪音干擾。放電管的寄生電容很小，極間電容一般在 1pf5pf 范圍，極間電容在很寬的頻率范圍內(nèi)保持近似不變，同型號(hào)放電管的極間電容值分散性很小，測(cè)試條件為 1mhz 0.5v 電壓。8. 續(xù)流遮斷時(shí)間：在規(guī)定的電路條件下，放電管經(jīng)沖擊放電后，從低阻抗導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)到高阻抗絕緣狀態(tài)所需要的時(shí)間。4.1.3 瞬變抑制瞬變抑制二極管二極管1. 擊穿電壓 ubr：瞬態(tài)抑制二極管通過(guò)規(guī)定的測(cè)試電流 it（1ma）時(shí)的電壓，這是表示瞬態(tài)抑制二極管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓。 2. 反向斷態(tài)電壓 ur

23、wm與反向漏電流 ir：反向斷態(tài)電壓(截止電壓)vrwm表示瞬態(tài)抑制二極管不導(dǎo)通的最高電壓，在這個(gè)電壓下只有很小的反向漏電流 ir。 3. 脈沖峰值電流 ipp：瞬態(tài)抑制二極管允許通過(guò)的 10/1000s 波的最大峰值電流（8/20s 波的峰值電流約為其 5 倍左右），超過(guò)這個(gè)電流值就可能造成永久性損壞。在同一個(gè)系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過(guò)的峰值電流越小。 4. 最大箝位電壓 uc：瞬態(tài)抑制二極管流過(guò)脈沖峰值電流 ipp時(shí)兩端所呈現(xiàn)的電壓。 脈沖峰值功率 pm：脈沖峰值功率 pm 是指 10/1000s 波的脈沖峰值電流 ipp與最大箝位電壓 vc的乘積，即 pm=ipp*vc5. 箝位

24、時(shí)間 tc：是從零到最小擊穿電壓 ubr的時(shí)間。對(duì)單極性 tvs 小于 110-12 秒；對(duì)雙極性tvs 小于是 110-11 4.1.4 浪涌模塊整體參數(shù)浪涌模塊整體參數(shù)如本文開(kāi)頭所提到的浪涌防護(hù)排插等，通常已經(jīng)集成了完整的防護(hù)模塊，這些模塊一般使用如下參數(shù)進(jìn)行浪涌防護(hù)性能說(shuō)明：1. 最大持續(xù)工作電壓 uc：對(duì)于內(nèi)部沒(méi)有放電間隙的浪涌保護(hù)器，該電壓值表示最大可允許加在浪涌保護(hù)器兩端的工頻交流均方根（r.m.s）。在這個(gè)電壓下，浪涌保護(hù)器必須正常工作，不可出現(xiàn)故障，同時(shí)該電壓連續(xù)加載在浪涌保護(hù)器上，不會(huì)改變浪涌保護(hù)器的工作特性。2. 額定電壓 un：廠家設(shè)計(jì)該設(shè)備在正常工作下的電壓，它可以用直

25、流電壓表示，也可以用正弦交流電壓的有效值（r.m.s）來(lái)表示。防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 15 -3. 最大通流量 imax：防浪涌單元不發(fā)生實(shí)質(zhì)性損壞，每線或單模塊對(duì)地，過(guò)規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大限度的電流峰值。沖擊通流容量一般不大于標(biāo)稱(chēng)放電電流的 2 倍。4. 標(biāo)稱(chēng)放電電流 in：廠家出廠時(shí)標(biāo)稱(chēng)浪涌保護(hù)器的 8/20 電流波形的的電流峰值。5. 電壓保護(hù)水平 up：浪涌保護(hù)觸發(fā)前，在它兩端出現(xiàn)的最高瞬間電壓值6. 殘壓：放電電流通過(guò)保護(hù)器時(shí)，其端子見(jiàn)呈現(xiàn)的電壓。7. 反應(yīng)時(shí)間：ta：在本質(zhì)上，反應(yīng)時(shí)間是依賴(lài)于浪涌保護(hù)器內(nèi)部所采用的元器件的特性來(lái)確定的。反應(yīng)時(shí)間可能由于浪涌電壓 du/dt

26、 或浪涌電流 di/dt 的不同而有所限制。4.2 選用原則選用原則4.2.1通流容量通流容量選擇選擇原則上應(yīng)按可能遭受的最大暫態(tài)浪涌電流來(lái)選擇，但要做到這一點(diǎn)是困難的。實(shí)用中無(wú)非是按照使用場(chǎng)合，或是按照產(chǎn)品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的試驗(yàn)等級(jí)來(lái)選擇壓敏電阻。按場(chǎng)合：1ka（8/20s 電流波）的壓敏電阻（或氣體放電管）可用在可控硅整流器的保護(hù)上；3ka的用在電器設(shè)備的浪涌吸收上；5ka 的用在對(duì)雷擊及電子設(shè)備的過(guò)電壓吸收上；10ka 的用在對(duì)雷擊的保護(hù)上。按產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：常用綜合波（發(fā)生器開(kāi)路輸出時(shí)產(chǎn)生 1.2/50s 的電壓波；短路輸出時(shí)產(chǎn)生 8/20s 的電流波；發(fā)生器的內(nèi)阻為 2）來(lái)在線考核設(shè)備對(duì)

27、抗浪涌干擾的能力。在 4kv 試驗(yàn)時(shí)，保護(hù)器吸收的最大電流可達(dá) 2ka；對(duì) 6kv 的試驗(yàn)，吸收電流的最大值為 3ka。但在實(shí)際選擇時(shí)，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大所選壓敏電阻（或氣體放電管）的通流容量。因?yàn)橥髂芰Υ蟮膲好綦娮瑁ɑ驓怏w放電管），在吸收同樣大小的浪涌電流時(shí)，應(yīng)當(dāng)有相對(duì)較小的殘余壓降；同時(shí)，對(duì)選用的壓敏電阻（或氣體放電管）來(lái)說(shuō)，也有較大的保護(hù)裕度。壓敏電阻和氣體放電管都必須按沖擊 10 次以上的降額值計(jì)算通流容量（壓敏電阻為一次沖擊通流容量的三分之一左右，氣體放電管為最大通流容量的一半左右）。4.2.2氣體放電管氣體放電管氣體放電管的通流容量根據(jù) 4.2.1 的介紹合理選取，當(dāng)要求的通流容量3

28、ka 時(shí)，可以使用玻璃放電管。氣體放電管的續(xù)流遮斷是設(shè)計(jì)電路需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題。續(xù)流遮斷：指經(jīng)過(guò)脈沖電流放電后，由電源系統(tǒng)維持的流經(jīng)泄放路徑的電流。氣體放電管在導(dǎo)電狀態(tài)下續(xù)流維持電壓一般為 2050v。在直流電源電路中應(yīng)用時(shí)，如果兩線間電壓超過(guò) 15v，則不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管，在 50hz 交流電源電路中使用時(shí)，雖然交流電壓有過(guò)零點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)氣體放電管的續(xù)流遮斷，但氣體放電管類(lèi)的器件在經(jīng)過(guò)多次導(dǎo)電擊防雷電路原理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究- 16 -穿后，其續(xù)流遮斷能力將大大降低，長(zhǎng)期使用后，在交流電路的過(guò)零點(diǎn)也不能實(shí)現(xiàn)續(xù)流遮斷。因此，在交流電源電路的相線對(duì)保護(hù)地線、中線（主要應(yīng)用于工作回路，零

29、線所產(chǎn)生的電壓等于線阻乘以工作回路的電流。由于長(zhǎng)距離的傳輸，零線產(chǎn)生的電壓就不可忽視，作為保護(hù)人身安全的措施就變得不可靠）對(duì)保護(hù)地線單獨(dú)使用氣體放電管是不合適的。在以上的線對(duì)之間使用氣體放電管時(shí)需要與壓敏電阻串聯(lián)。在交流電源電路的相線對(duì)中線的保護(hù)中基本不使用氣體放電管。其他參數(shù)選擇：沖擊放電電壓一般情況下 min（up） (23) upeak （upeak為電路上可能的峰值電壓）在直流條件下使用時(shí)：upeak 1.8 udc（udc為線路正常工作的直流電壓）在交流條件下使用：upeak 1.44 uac（uac為線路正常工作的交流電壓有效值）殘壓一般應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備本身的耐壓限度 ub，如果達(dá)

30、不到要求，則應(yīng)考慮采用多級(jí)保護(hù)的形式4.2.3壓敏電阻：壓敏電阻：壓敏電阻的通流容量選擇同樣參照 4.2.1。壓敏電壓 u1ma：對(duì)交流電路，一般 min(u1ma) (2.22.5) uac，（uac為線路正常工作的交流電壓有效值）對(duì)直流電路，一般 min(u1ma) (1.62) udc，（udc為線路正常工作的直流電壓）對(duì)信號(hào)電路，一般 min(u1ma) (1.21.5) umax，（umax為線路中的信號(hào)峰值電壓）殘壓一般也應(yīng)低于設(shè)備本身的耐壓限度 ub，若文件給出的為殘壓比 k 進(jìn)行計(jì)算，則：ub max（u1ma）*k常用的選擇參照下表：（選壓敏電壓高一點(diǎn)的更安全、耐用，故障率低，但殘壓也略高）波動(dòng)范圍 額定電壓 10% 1015% 1520% 2030% 30% 110v120v 240v 270v 270v 300v 330v 220v240v 470v 510v 560v 620v 680v 380v415