🗒️气体放电管(GDT)
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2023-10-23
2024-1-4
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在新产品研发设计阶段就需要考虑EMC设计问题,要比产品EMC测试不合格改进可以大大的节约费用,在功能设计时同时考虑EMC问题,到样机完成时通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。
 

浪涌的产生和抑制原理

在电子系统和网络线路上,经常会遇到外界瞬时过电压干扰,主要干扰源包括
  • 由于通断感性负载或启停大功率负载,线路故障等产生的操作过电压。
  • 由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。
这种过电压(或过电流)被称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰。浪涌会严重的危害电子系统的安全工作,消除浪涌噪声干扰,一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。
 
一般应对浪涌干扰的方式有两种,一种是泄放,一种是隔离(网口变压器)。
在电源系统上,一般采用泄放的途径,将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接,将浪涌电压分流入地,从而消弱过电压过电流的目的,从而达到保护电子设备稳定运行的目的。
 
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气体浪涌放电管

 
气体浪涌放电管以弧放电为原理进行工作,在电气方面发挥电压依赖性开关的作用。
气体放电管是一种内部充满惰性气体的密封装置,包括两到三个电极,电极之间通过绝缘体进行适当隔离。气体放电管的主要作用在于提供暂态过电压泄放路径,防止暂态能量和电压损坏设备和电子元件或造成人身伤害。气体放电管具有大电流处理能力,并且不受环境影响。其具备高绝缘强度和低电容,几乎不会对所保护的系统造成任何影响,这是其广泛适用于电信设备安装应用的重要原因。
气体放电管是一种内部充满惰性气体的密封装置,包括两到三个电极,电极之间通过绝缘体进行适当隔离。气体放电管的主要作用在于提供暂态过电压泄放路径,防止暂态能量和电压损坏设备和电子元件或造成人身伤害。气体放电管具有大电流处理能力,并且不受环境影响。其具备高绝缘强度和低电容,几乎不会对所保护的系统造成任何影响,这是其广泛适用于电信设备安装应用的重要原因。
当施加于放电管上的电压超过放电开始电压时,在纳秒间,密封放电容器内会发生电弧。发生的电弧会形成短路电路,所有电流均会流过,从而瞬间除去过电压。放电散逸后,电弧将会消失,内部电阻将瞬间恢复至数100MΩ的数值。
作为一种间隙式的防雷保护器件,常用于多级保护电路的第一级或前两级,浪涌放电管与压敏电阻不同,其静电容量较小(最小0.2pF),不会对高频信号造成影响。为此,其适用于CATV及高速通信电路的浪涌保护。
其主要的不足之处是放电延迟比较大,一般在80ns左右,动作灵敏度不足,对于上升速度较大的浪涌电流难以有效的抑制,但其较大的通流量,使得其常常与压敏电阻配合使用。
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压敏电阻在持续大电流后其自身的性能参数回产生退化,但其较快的反应时间,使得常常与放电管GDT并联使用。在放电管未动作之前,压敏电阻在25ns左右开始动作,对暂态过电压进行箍位,泄放大电流。当放电管开始动作后,将和压敏电阻进行并联分流,减小压敏电阻的通流压力,演唱压敏电阻的使用寿命。但要注意其压敏电阻的参考电压的U1mA,如果选的过低,可能回导致放电管在暂态过电压期间不会放电导通,过电压全部由压敏电阻来完成泄放,这对压敏电阻是不利的。
 
 

应用示例

电源用浪涌防护器件(SPD)

用于保护设备免受雷击浪涌及其他过大过渡现象侵害的电源用浪涌防护器件(SPD)中同时使用了压敏电阻与浪涌放电管。
与单相AC电力线以及三相AC电力系统进行连接的示例如下所示。插电SPD经常用于分线盘或配电盘中,压敏电阻及浪涌放电管用于器件内部。
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太阳能发电系统功率调节器电压保护电路

太阳能发电系统功率调节器是针对DC电源进行浪涌保护的一个应用示例太阳能板生成的DC电流供应至功率调节器,经过DC-DC转换器升压,通过变频器转换为AC电力后供应至电力网中。为了保护功率调节器电路免受感应雷击浪涌等强烈过渡现象侵害,功率调节器内连接有组合了压敏电阻与放电管的电压保护电路。
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浪涌放电管(两极)的CATV同轴电缆保护电路示例

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浪涌放电管(三极)的高速通信线路保护电路示例
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参考资料

 
 

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