浪涌抑制器件課件

電涌保護(hù)器（SPD）工作原理和結(jié)構(gòu)SPD電涌保護(hù)器(SurgeprotectionDevice)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過(guò)去常稱(chēng)為“避雷器”或“過(guò)電壓保護(hù)器”英文簡(jiǎn)寫(xiě)為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線(xiàn)、信號(hào)傳輸線(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。SPD電涌保護(hù)器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個(gè)非線(xiàn)性電壓限制元件。用于電涌保護(hù)器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線(xiàn)圈等TVS器件有那些AcronymforTransientVoltageSuppressorSurgeProtectiveDeviceComponent(SPDC)AvailableTechnologiesAvalancheBreakdownDiode(ABD)MetalOxideVaristor(MOV)SteeringDiodes(SD)ThyristorSurgeSuppressor(TSS)GasDischargeTube(GDT)SPD的分類(lèi)-按工作原理分

開(kāi)關(guān)型當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗，響應(yīng)雷電瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過(guò)。如放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。限壓型當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為非線(xiàn)性。如氧化鋅壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。分流型或扼流型分流型，與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對(duì)正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。扼流型，與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對(duì)正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

如扼流線(xiàn)圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長(zhǎng)短路器等。

SPD的分類(lèi)-按用途分電源保護(hù)器交流電源保護(hù)器直流電源保護(hù)器開(kāi)關(guān)電源保護(hù)器等信號(hào)保護(hù)器低頻信號(hào)保護(hù)器高頻信號(hào)保護(hù)器天饋保護(hù)器等

放電間隙(又稱(chēng)保護(hù)間隙)它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線(xiàn)L1或零線(xiàn)（N）相連，另一根金屬棒與接地線(xiàn)(PE)相連接，當(dāng)瞬時(shí)過(guò)電壓襲來(lái)時(shí)，間隙被擊穿，把一部分過(guò)電壓的電荷引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)時(shí)滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動(dòng)力作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。氣體放電管結(jié)構(gòu)

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。放電管簡(jiǎn)介放電管的結(jié)構(gòu)氣體放電管的技術(shù)參數(shù)

直流放電電壓Udc沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2～3)Udc工頻放電電流In沖擊放電電流Ip絕緣電阻R(>1GΩ)極間電容(1-5PF)

放電管的主要特性放電管參數(shù)定義放電管參數(shù)定義放電管參數(shù)定義放電管的功能：響應(yīng)特性參數(shù)定義：浪涌信號(hào)波形鐵標(biāo)實(shí)驗(yàn)沖擊電流容量電源用8/20μS的電流波形，IP=3KA信號(hào)傳輸線(xiàn)限制電壓用10/700μS，VP=1kV的電壓波放電管的功能：響應(yīng)特性放電管的功能：響應(yīng)特性氣體放電管的功能：放電管防浪涌原理放電管的功能：對(duì)正弦過(guò)電壓的限制氣體放電管使用條件可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc≥1.8U0（U0為線(xiàn)路正常工作的直流電壓）在交流條件下使用：Udc≥1.44Un(Un為線(xiàn)路正常工作的交流電壓有效值)放電管的功能放電管的功能：工作模式放電管的應(yīng)用放電管的應(yīng)用放電管的應(yīng)用放電管應(yīng)用于電力線(xiàn)注意事項(xiàng)放電管應(yīng)用于電力線(xiàn)注意事項(xiàng)壓敏電阻簡(jiǎn)介以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線(xiàn)性電阻，當(dāng)作用在其兩端的電壓達(dá)到一定數(shù)值后，電阻對(duì)電壓十分敏感。壓敏電阻的特點(diǎn)是非線(xiàn)性特性好（I=CUα中的非線(xiàn)性系數(shù)α），通流容量大（～2KA/cm2），常態(tài)泄漏電流小（10-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對(duì)瞬時(shí)過(guò)電壓響應(yīng)時(shí)間快（～10-8s），無(wú)續(xù)流。壓敏電阻壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)壓敏電壓（即閾值電壓

）UN，參考電壓Ulma；殘壓Ures；殘壓比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏電流；響應(yīng)時(shí)間。壓敏電阻的使用條件壓敏電壓：UN≥V1mA=1.5Vp=2.2U0

（U0為工頻電源額定電壓）最小參考電壓：U1mA≥（2.2～2.5）Uac（在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓）U1mA≥（1.8～2）UDC(直流條件下使用)壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護(hù)電子設(shè)備的耐受電壓來(lái)確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的受損電壓水平。即(U1mA)max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。

壓敏電壓：即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測(cè)得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10－9000V不等。可根據(jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺(tái)用電器的額定電源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=476V，V1mA=2.2VAC=484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470－480V之間。

重要技術(shù)參數(shù)通流容量：即最大脈沖電流的峰值。是環(huán)境溫度25℃情況下，對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過(guò)10％時(shí)的最大脈沖電流值。為了延長(zhǎng)器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的，則選用2－20KA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，可將幾只單個(gè)的壓敏電阻并聯(lián)使用，并聯(lián)后的壓敏電不變，其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同，否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。壓敏電阻的脈沖特性壓敏電阻嵌位電壓應(yīng)用限制壓敏電阻簡(jiǎn)介壓敏電阻電壓-電流特性壓敏電阻電壓-電流特性浪涌波形測(cè)試電流波形壓敏電阻應(yīng)用壓敏電阻應(yīng)用硅雪崩TVS二極管簡(jiǎn)介T(mén)VS二極管抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線(xiàn)性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7。抑制二極管的技術(shù)參數(shù)額定擊穿電壓 它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)。最大箝位電壓 是指管子在通過(guò)規(guī)定波形的大電流時(shí)，其兩端出現(xiàn)的最高電壓。脈沖功率它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。反向變位電壓它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。最大泄漏電流它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過(guò)的最大反向電流。響應(yīng)時(shí)間：10～11s

TVS二極管電特性TVS二極管抑制浪涌的能力TVS二極管抑制浪涌的特性半導(dǎo)體閘流管