浪涌抑制器件課件

電涌保護器（SPD）工作原理和結(jié)構(gòu)SPD電涌保護器(SurgeprotectionDevice)是電子設(shè)備雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”英文簡寫為SPD。電涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏餍沽魅氲?，保護被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。SPD電涌保護器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等TVS器件有那些AcronymforTransientVoltageSuppressorSurgeProtectiveDeviceComponent(SPDC)AvailableTechnologiesAvalancheBreakdownDiode(ABD)MetalOxideVaristor(MOV)SteeringDiodes(SD)ThyristorSurgeSuppressor(TSS)GasDischargeTube(GDT)SPD的分類-按工作原理分

開關(guān)型當沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)為高阻抗，響應雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變?yōu)榈椭担试S雷電流通過。如放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。限壓型當沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為非線性。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，與被保護的設(shè)備并聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。扼流型，與被保護的設(shè)備串聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

如扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。

SPD的分類-按用途分電源保護器交流電源保護器直流電源保護器開關(guān)電源保護器等信號保護器低頻信號保護器高頻信號保護器天饋保護器等

放電間隙(又稱保護間隙)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設(shè)備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護設(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)較簡單，其缺點時滅弧性能差。改進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)

它是由相互離開的一對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：響應特性參數(shù)定義：浪涌信號波形鐵標實驗沖擊電流容量電源用8/20μS的電流波形，IP=3KA信號傳輸線限制電壓用10/700μS，VP=1kV的電壓波放電管的功能：響應特性放電管的功能：響應特性氣體放電管的功能：放電管防浪涌原理放電管的功能：對正弦過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為線路正常工作的直流電壓）在交流條件下使用：Udc≥1.44Un(Un為線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用放電管的應用放電管的應用放電管應用于電力線注意事項放電管應用于電力線注意事項壓敏電阻簡介以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻，當作用在其兩端的電壓達到一定數(shù)值后，電阻對電壓十分敏感。壓敏電阻的特點是非線性特性好（I=CUα中的非線性系數(shù)α），通流容量大（～2KA/cm2），常態(tài)泄漏電流?。?0-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對瞬時過電壓響應時間快（～10-8s），無續(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；響應時間。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由被保護電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設(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測得的電壓值，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)系到保護效果與使用壽命。如一臺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10％時的最大脈沖電流值。為了延長器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實際發(fā)生的通流量是很難精確計算的，則選用2－20KA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時，可將幾只單個的壓敏電阻并聯(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用限制壓敏電阻簡介壓敏電阻電壓-電流特性壓敏電阻電壓-電流特性浪涌波形測試電流波形壓敏電阻應用壓敏電阻應用硅雪崩TVS二極管簡介TVS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作響應快的優(yōu)點，特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。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為非線性系數(shù)，對于齊納二極管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 是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時，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擊穿。此反向變位電壓應明顯高于被保護電子系統(tǒng)的最高運行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運行時處于弱導通狀態(tài)。最大泄漏電流它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。響應時間：10～11s

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