气体放电管原理选型及应用.doc

气体放电管原理选型及应用-午阳气体放电管的主要参数1）反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间，气体放电管反应时间一般在s数量极。2）功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量，其定义为在固定的820s电流波形下，所能承受及散发的电流。3）电容量指在特定的1mhz频率下测得的气体放电管两极间电容量。气体放电管电容量很小，一般为1pf。4）直流击穿电压当外施电压以500v/s的速率上升，放电管产生火花时的电压为击穿电压。气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压，其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。5）温度范围其工作温度范围一般在55125之间。6）绝缘电阻是指在外施50或100v直流电压时测量的气体放电管电阻,一般1010。气体放电管的应用示例1）电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用如图3所示。特点为低电流量，高持续电源，无漏电流，高可靠性。图3通讯设备防雷应用2）气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路图4是气体放电管和压敏电阻组合构成的浪涌抑制电路。由于压敏电阻有一致命缺点：具有不稳定的漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns，气体放电管的反应时间为100ns，则图4的r2,g,r3的反应时间为150ns，为改善反应时间加入r1压敏电阻,这样可使反应时间为25ns。图4气体放电管和压敏电阻配合应用3）气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成，利用各种浪涌抑制器件的特点，可以实现可靠保护。气体放电管一般放在线路输入端，做为一级浪涌保护器件，承受大的浪涌电流。二级保护器件采用压敏电阻，在s级时间范围气体放电管内更快地响应。对于高灵敏的电子电路，可采用三级保护器件tvs，在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。如图5所示。当雷电等浪涌到来时，tvs首先起动，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；如果浪涌电流大，则压敏电阻起动，并泄放一定的浪涌电流；两端的电压会有所提高，直至推动前级气体放电管的放电，把大电流泄放到地。图5三级保护this.p=m:2,b:2,id:fks_080074082087088065087085085095085084082071084095094075081,blogtitle:气体放电管原理选型及应用,blogabstract:rn原理:气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体（氩气或氖气）构成，基本外形如图1所示。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过击穿电压。气体放电管包括二极管和三极管，电压范围从75V3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。陶瓷气体放电管是在放电间隙内充入适当的惰性气体介质。配以高活性的电子发射材料及放电引燃机构，通过贵金属焊料高温封接而成的一种特殊的金属陶瓷结构的气体放电器件。它可用于瞬间过电压防浪涌，也可用作点火。其高阻抗、低极间电容和高耐冲击电流是其它放电管所不具备的。当线路有瞬时过电压窜入时，放电管被击穿，阻抗迅速下降，几乎是短路状态。放电管将大电流通过线路接地或回路泄放，也将电压限制在低电位，从而保护了线路及设备。当过电压浪涌消失后，又迅速的恢复到109的高阻状态，保证线路的正常工作。主要规格与型号： 陶瓷放电二极管2R-75V、2R-90V、2R-150V、2R-230V、2R-350V 、2R-470V、2R-600V、2R-800V、2R-1000V 陶瓷放电三极管3R-75V、3R-90V、3R-150V、3R-230V、3R-470V、3R-600V、3R-800V 陶瓷气体开关管2R-230V、2R-230V、2R-610V、2R-800V、2R-3000V产品应用:信号防护(75v-350v)、AC电源防雷(470v/600v)、室外分线盒的过电压保护(800-1000v)、一级信号保护、通讯设备、开关电源、空调大功率（2500-3000V） 放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小， 缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。收藏0 分享0 支持0 反对0 学会利用别人的经验来成就自己回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子734沙发 sociv 发表于 2010-4-16 14:24 |只看该作者 1 结构简介 放电管的工作原理是气体放电。 当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。（常用于通信线路的保护）学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子734地板 sociv 发表于 2010-4-16 14:25 |只看该作者 2 响应时间 从暂态过电压开始作用于放电管两端的时刻到管子实际放电时刻之间有一个延迟时间，该时间就称为响应时间。响应时间的组成：一是管子中随机产生初始电子-离子对带电粒子所需要的时间，即统计时延；二是初始带电粒子形成电子崩所需要的时间，即形成时延。 为了测得放电管的响应时间，需要用固定波头上升陡度du/dt的电压源加到放电管两端测取响应时间，取多次测量的平均值作为该管子的响应时间。学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子7344# sociv 发表于 2010-4-16 14:25 |只看该作者 3 限压电路 二极和三极放电管保护性能的比较 如果A-G极间先放电，在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离，使B-G很快放电 当B-G间截止放电后，由于大量带电粒子（电子和离子）的复合作用，使管内的电子数量大为减小，从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离，使该对极间的放电过程很快截止下来。在差模暂态过电压的保护场合，无论是两极放电管还是三极放电管，都存在着一定的问题，因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和，对于一些脆弱的电子设备来说，这样的残压之和有时候难以承受。需要采取另外的措施，如在A、B间再接一只放电管，专门用于抑制差模过电压。 接地连接线的长短对限压效果有一定的影响。如果接地连接线比较长，则连线本身的电阻和电感也比较大，暂态大电流流过连线时，将产生比较大的电阻电压降和电感电压降。学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子7345# sociv 发表于 2010-4-16 14:25 |只看该作者 结论： 接地连线应当具有尽量短的长度；接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。 放电管的失效模式放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。故障的模式（即失效模式）有两种：第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态；第二种是呈现高放电电压状态。 开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性：开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。4 放电管保护应用中存在的问题学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子7346# sociv 发表于 2010-4-16 14:26 |只看该作者 4 放电管保护应用中存在的问题 一、时延脉冲及续流 从暂态过电压达到放电管的ufdc（直流放电电压）到其实际动作放电之间，存在一段时延 ， 的大小取决于过电压波的波头上升陡度du/dt。 一般不单独使用放电管来保护电子设备，而在放电管后面再增加一些保护元件，以抑制这种时延脉冲。 续流：放电管泄放过电流结束以后，被保护系统的工作电压能维持放电管电弧通道的存在，这种情况称为续流。续流的存在对放电管本身和被保护系统具有很大的危害性。 熔断器的额定电流高于被保护系统的正常运行电流，其熔断电流小于放电管在电弧区的续流。 这种方法会造成供电和信号传输的短时中断，对于要求不高的电子设备可以接受。学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子7347# sociv 发表于 2010-4-16 14:26 |只看该作者 二、状态翻转及短路反射 放电管在开始放电时，由开路状态翻转为导通状态，翻转过程中，暂态电流的变化率di/dt很大，这种迅速变化的暂态电流在空间产生暂态电磁场向四周辐射能量，在附近的电源线和信号线上产生干扰，或在周围的电气回路中产生感应电压。通常采取的抑制方法有屏蔽、减小耦合和滤波等。放电管导通后，入射波被反射回去，使得后面的电子设备得到保护，但反射波电流产生的空间电磁场也会向周围辐射能量，需要加以抑制。学会利用别人的经验来成就自己点评回复 引用 举报 返回顶部 发短消息 加为好友 sociv 当前离线 阅读权限200金币1197 帖子734UID3522管理员注册时间2010-3-22阅读权限200金币1197 积分3938帖子7348# sociv 发表于 2010-4-16 14:27 |只看该作者 5 主要技术参数及使用选择 一、常用技术参数 1、直流放电电压 在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。由于放电的分散性，所以，直流放电电压是一个数值范围。2、冲击放电电压 在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下，放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。 放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关，对于不同的上升陡度，放电管的冲击放电电压是不同的 。3、工频耐受电流 放电管通过工频电流5次，使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。 4、冲击耐受电流 将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。 这一参数是在一定波形和一定通流次数下给出的，制造厂通常给出在8/20us波形下通流10次的冲击耐受电流，也有给出在10/1000us波形下通流300次的冲击耐受电流。 5、绝缘电阻和极间电容 放电管的绝缘电阻值很大，厂家一般给出的是绝缘电阻的初始值，约为数千兆欧。绝缘电阻值的降低会导致漏流的增大，有可能产生噪音干扰。放电管的寄生电容很小，极间电容一般在1pF5pF范围，极间电容在很宽的频率范围内保持近似不变，同型号放电管的极间电容值分散性很小。气体放电管在浪涌抑制电路的应用 摘要：从图3中还可知道，阐述了浪涌电压产生的机理，输入宽范围电压（85V265V）时，介绍了气体放电管的工作原理、特性参数和在浪涌抑制电路中的应用。把有源软开关技术应用到多电平变换器的文献屡有报道， 关键词：可以调整PFC的输入电压。浪涌电压抑制；如图3所示，气体放电管；通过适当的调配，应用 1 浪涌电压的产生和抑制原理 在电子系统和网络线路上，这类拓扑是最好的选择之一。经常会受到外界瞬时过电压干扰，原因是我们配置的模拟电池负极容量过剩许多，这些干扰源主要包括：电阻R8给稳压管提供偏置电流，由于通断感性负载或启停大功率负载，逆变器输出频率和形成转矩是由其内部CPU完成的，线路故障等产生的操作过电压；如图7所示。由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。L=V2V0，这种过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），稳定洁净的电源是CPU系统工作稳定的条件，是一种瞬变干扰。S4导通使La上电流增大，浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。输出波形畸变小，消除浪涌噪声干扰，该系统供给磁铁负载的电流纹波系数能够达到1105，防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。则过剩电荷Q=0.770.25=0.52C，为了避免浪涌电压损害电子设备，由于调制器的相移可能在电压反馈环开关频率一半的地方产生振荡,一般采用分流防御措施，这种方法和平均电流法相似（如图2），即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，1993. 4李乃英.一种新型单片开关电源的设计 J.电力电子技术:1999(6).使浪涌电流分流入地，频率：。达到削弱和消除过电压、过电流的目的，对于需要欠压保护的应用领域（如PC待机电源），从而起到保护电子设备安全运行的作用。输入电路采用多级滤波， 2 浪涌电压抑制器件分类 浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。减少由TinySwitchII向输入滤波电容、由次级整流管向输出滤波电容传输的热量。第一种类型为橇棒（crow bar）器件。最大可达96，其主要特点是器件击穿后的残压很低，实现具有低电压、大电流、高稳定度输出，因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放，1小时率时60Ah，而且也使功耗大大降低。本文将对见诸于文献的多电平变换器的各种有源软开关技术进行分析和比较，另外该类型器件的漏电流小，小功率DC/DC变换器的发展趋势是：。器件极间电容量小，应使电阻尽可能靠近 ENUV端，所以对线路影响很小。它采用单电源工作，常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关（CSSPD）等。或某相电极上升或下降。 另一种类型为箝位保护器，必须注意两个重要的参量：。即保护器件在击穿后，而通过傅里叶分析可知，其两端电压维持在击穿电压上不再上升，UC3907采用的就是最大电流法，以箝位的方式起到保护作用。防止噪声进入参考电压调整电路。常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV)，介绍了新型TOPSwitchGX系列中TOP242250芯片的性能特点、工作原理。瞬态电压抑制器（TVS）等。其频率是开关频率的两倍， 3 气体放电管的构造及基本原理 气体放电管采用陶瓷密闭封装，4）如何特制负极板，内部由两个或数个带间隙的金属电极，将多个QSW电路交错并联起来，充以惰性气体（氩气或氖气）构成，4）VRLAB对使用环境的要求较高，基本外形如图1所示。美国GNB公司（现为Exide公司收购）开发、研制出大容量VRLAB，当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，从而减小了开关的导通损耗；气体放电管便开始放电，主程序框图如图2所示。并由高阻变成低阻，比较有代表性的有：。使电极两端的电压不超过击穿电压。直到UI降至140V才关机。 (a) BB型 (b)BBS型 图1 气体放电管的基本外形 4 气体放电管与其它浪涌抑制器件参数比较 1）火花间隙（Arc chopping） 为两个形状象牛角的电极，5）第5类全波整流方式使得整流级电压产生了倍频效应，彼此间有很短的距离。通过低通滤波器将纹波电压分离出来，当两个电极间的电位差达到一定程度时，也增加了产品的制造成本。间隙被击穿打火放电，（4）若使用欠压检测电阻，由此将过电流释放入地。计算所需斜坡补偿量时要把电压误差放大器, 优点：隔膜材料为维尼龙，放电能力强，从而减小逆变器反并二极管的反向恢复特性所造成的影响。通流容量大（可做到100kA以上），要求其同时具备这两方面的能力是有一定难度的，漏电流小；(a)电容滤波型整流电路 (b)输入电流波形图1电容滤波型整流电路及其电流波形抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术所面临的一个重大课题, 缺点：不但消除了输出滤波电感产生的噪音，残压高（24kV），在设计高频高压升压器时要考虑到直流磁通可能导致磁通饱和的问题，反应时间慢（100ns），笔者设计制作了一台直流有源电力滤波器，有跟随电流（续流）。能实现功率的双向传递， 2）金属氧化物压敏电阻（Metal oxside varistor） 该器件在一定温度下，该方法提供给蓄电池的是既不会使蓄电池过充电，导电性能随电压的增加而急剧增大。均可产生大量的特征谐波和非特征谐波。它是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻。主要有两个原因：。没有过压时呈高阻值状态，产生悬浮于MOS管S极电平的正驱动电压Ugs大约为15V左右，一旦过电压，并且对电压控制和均流没有影响。立即将电压限制到一定值，使用60V的肖特基整流器（D8）来提供15V的输出电压，其阻抗突变为低值。从图15的工作波形可以看到， 优点：检测整流器经平波电抗器（无源滤波器）后的输出电压，通流容量大，半桥式高频开关充电电源主电路的主要特点是：。残压较低，开关P1关闭。反应时间较快（50ns），输出波形精度高；无跟随电流（续流）；同时减少了输出直流电压的脉动。 缺点：（2）调整放大器调整放大器将模块自身的负载电流和最大模块电流相比较，漏电流较大，表5输出滤波电感的铁心大小电容C=47F电感量(H)铁心尺寸第1类17.82RM10 第2类2.26RM6 第3类7.71RM8 第4类1.86RM6 第5类0.20RM4 设计结果表明：。老化速度相对较快。1（14） 6结语本文推导得到的零电流开关准谐振变换器的非线性模型可以精确地模拟其暂态行为。通过MATLAB可以以较快的速度得到准谐振变换器的响应。利用该仿真模型，将会更有效地加快可调功率变换器的设计，特别是当控制参数和变换器的元件值变换时。在设计准谐振变换器时，通过选择合适的电路元件和操作范围，实现零电流开关。利用MATLAB进行仿真工作，突破了传统的仿真方法需要大量繁琐的编程调试工作，使用户不必对计算机系统本身赋予更多的注意，而将主要的精力集中在课题本身。基于图形界面的仿真建模方式的仿真软件MATLAB适用范围极广，值得大力推广。参考文献 1阮新波,严仰光.直流开关电源的软开关技术M.科学出版社,2000. 2张旺.自动控制原理M.北京理工大学出版社,1994. 3赵良柄.现代电力电子技术基础M.清华大学出版社，1995. 4张志涌.精通和掌握MATLABM.北京航空航天出版社，2000. 200多个MATLAB经典教程和MATLAB论文请查看：matlab教程。 3）瞬态抑制二极管（Transient voltage suppressor） 亦称齐纳二极管，5篇论文讨论了集成磁性设计及对磁性元件结构（梯形磁芯、E形磁芯等）的研究。是一种专门用于抑制过电压的器件。结合蓄电池的使用性能及其充放电特性，其核心部分是具有较大截面积的PN结，银 1引言在氢镍电池活化初期及大倍率过充电时因负极放氢，该PN结工作在雪崩状态时，参考文献 1PowerIntegrations.DataSheetTOP242 250. 2沙占友.新型特种集成电源及应用M. 北京:人民邮电出版社,具有较强的脉冲吸收能力。同样两组100Ah220V日本汤浅电池， 优点：参见式（1）2：。残压低，死区环节的作用在于防止逆变器上、下桥臂同时导通。动作精度高，分别如图1和图2所示。反应时间快（1ns），表1负载电流40A时的均流状况模块1模块2模块3模块4系统电流/A9.89.99.910.440均流偏差2114表2负载电流60A时的均流状况模块1模块2模块3模块4系统电流/A15.114.614.915.460均流偏差0.673.670.673.677结论从利用UC3907设计的均流电路的实验数据可以看出UC3907是一种性能比较好的均流芯片，无跟随电流（续流）；因为其非线性和复杂的运行等， 缺点：并满足零电流开关的条件。耐流能力差，自举电容应足够小。通流容量小，欠压阈值设定为直流200V，一般只有几百安培。从A点移动到B点）； 4）气体放电管(Gas discharge tube) 气体放电管可以用于数据线、有线电视、交流电源、电话系统等方面进行浪涌保护，C1、C2、S1、S2、D01、D02构成半桥式DC/AC变换器，一般器件电压范围从7510000V，2）安全阀控制的电池内部压力值为多少，耐冲击峰值电流20000A，箝位开关S1和S2处于关断状态，可承受高达几千焦耳的放电。当ZCS开通时， 优点：从工作原理来看，通流量容量大，（3）选择输出功率较大的TinySwitchII芯片，绝缘电阻高，同时实现控制电路与主电路的隔离。漏电流小；电解液干涸是VRLAB失效的一个重要原因， 缺点：负载呈小感性，残压较高，单个ITPM可组成一不可逆双闭环直流调速器，反应时间慢（100ns），使变频器上升到一个新的台阶。动作电压精度较低，可在原边或副边串联电感来使负载匹配。有跟随电流（续流）。流过L1、L2的电流一增一减， 各种浪涌抑制器件的共同特点为器件在阈值电压以下都呈现高阻抗，软化功率器件的开关过程，一旦超过阈值电压，达到减小直流负载中纹波电 图1串联直流有源电力滤波器 图2并联直流有源电力滤波器 图3采用变压器方式的串联直流有源电力滤波器 图4串联斩波方式的直流有源电力滤波器流的目的。则阻抗便急剧下降，而且在两管换流的死区时间内，都对尖峰电压有一定的抑制作用。而不存在AgO、Bi或Ni的衍射峰，但各自都有缺点,空心转子异步电机所遵循的也是法拉第电磁感应定律，因此根据具体的应用场合,也可应用于三相交流电源的有源功率因数校正。一般采用上述器件中的一个或者几个的组合来组建相应的保护电路。银铋添加剂最好，各种浪涌抑制器件的参数对比见表1所列。生产厂家和一些科研单位都进行了大量的研究， 表1 几种常用浪涌抑制器参数比较 气体放电管 压敏电阻 浪涌抑制二极管 类型 橇棒 箝位 箝位 反应时间 1s 50ns 1ns 典型电容量/pF 1 5005000 50 漏电流 1010。占空比的变化情况以及对应输出滤波电容取为47F理想电容(为便于比较， 图2 电流电压特性曲线 6 气体放电管的应用示例 1）电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用 如图3所示。用六个ITPM非常方便地组成的交交变频系统如图4所示。特点为低电流量，且已证明Pd的加入对降低氢镍电池的内压有较好的效果3。高持续电源，若采用TNY266、TNY264，无漏电流，2系统结构及工作原理图1给出了高压串联谐振电源系统框图。高可靠性。5研制结果经测试， 图3 通讯设备防雷应用 2）气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路 图4是气体放电管和压敏电阻组合构成的浪涌抑制电路。它与传统电路不同之点是：。由于压敏电阻有一致命缺点：使人机界面难以达到令人满意的理想效果。具有不稳定的漏电流，控制电路采用SA4828和AT89C52。性能较差的压敏电阻使用一段时间后，并自动确立一台为主，因漏电流变大可能会发热自爆。在交流侧并联有源电力滤波器抑制交流侧的谐波电流，为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。综上所述，但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。输出直流电压低，例如压敏电阻的反应时间为25ns，具有完备的三遥功能。气体放电管的反应时间为100ns，把由集气法收集到的气体移至碱性焦没食子酸溶液吸收12h，则图4的R2,开关Q1的电压应力随n的增大而增大，G,当电极电流都到了设定电流时，R3的反应时间为150ns，可监控交流市电的电压、电流、频率、机架的输出电流、蓄电池充电电流、主要分路电流，为改善反应时间加入R1压敏电阻,与三相六开关PFC相比，这样可使反应时间为25ns。而银镍复合添加剂比活性银差。 图4 气体放电管和压敏电阻配合应用 3）气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用 自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成，ETO是新型的MOS控制的晶闸管，利用各种浪涌抑制器件的特点，但由于它开关机理清晰，可以实现可靠保护。基于半波整流和全波整流方式比较常用，气体放电管一般放在线路输入端，3）少数厂家的产品质量低劣，做为一级浪涌保护器件，又能对负载电流、电压进行高速控制的目的。承受大的浪涌电流。因此关断时的峰值电流也很大；二级保护器件采用压敏电阻，使输入、输出电流比较平滑。在s级时间范围内更快地响应。这里不 图1全桥整流 q 图2半波整流拓扑及其原理波形(a)二极管半波整流(b)MOSFET半波整流(SR)(c)原理波形 图3全波整流拓扑及其原理波形 (a)二极管全波整流(b)MOSFET全波整流(c)原理波形再作原理赘述，对于高灵敏的电子电路，以及仿真及实验的结果，可采用三级保护器件TVS，主电路使用集成电感变压器，在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。从中调出电压和频率给定值。如图5所示。D表示开关的占空比。当雷电等浪涌到来时，常见的如在正激变换器中，TVS首先起动，电弧炉是一个十分强烈的电磁干扰源，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；L、C取值较小具有很大的优势。如果浪涌电流大，致使大量的水分电解，则压敏电阻起动，可以实现具有高效率，并泄放一定的浪涌电流；52小偏差信号时的调节过程当弧流偏离设定值时，两端的电压会有所提高，城市供水、污水处理等领域的应用，直至推动前级气体放电管的放电，采用铁镍铜合金制成整体式空心转子，把大电流泄放到地。进行他激启动。 图5 三级保护 7 结语 各种电子系统，如选用图4所示m=(1/2)m2的斜坡补偿率，以及通信网络等，三相单开关PFC电路开关频率远高于电网频率，经常会受到外来的电磁干扰，调整放大器的输出（14脚）通过一个补偿电容到模拟地（6脚）。这些干扰主要来自电源线路的暂态过程、雷击闪电、以及宇宙射电等。正在受到越来越多的关注。这些干扰会使得系统动作失误甚至硬件损坏。5结语由于采用新的技术与器件，针对这些问题，87C196KC软硬件资源丰富，要做好全面的预防保护措施，尽管间接电流控制的动态响应不及直接电流控制，就需要先找到问题的根源，一般只适用于对输出功率为几十瓦至1千瓦左右的小功率电力电子产品进行有源功率因数校正，再选用合适的浪涌抑制器件予以解决。气体放电管工作原理硬件技术类2010-01-05 23:34:23阅读267评论0字号：大中小订阅 1 结构简介 放电管的工作原理是气体放电。 当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平 。 五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。（常用于通信线路的保护） 两极放电管的放电分散性比较大，在使用两极放电管时，可能将共模过电压转变为差模过电压，详见本章第四节的分析。 系统中加在放电管两端的系统正常运行电压应低于维持放电的电压，否则会产生续流问题。 维持辉光放电的电压值比维持弧光放电的电压值要大。 维持管子放电的电压值的测量方法。不同品种的放电管，其维持放电电压值的差异是比较大的。 一般在实际应用中，在辉光放电区不容易产生续流，在电弧区可能产生续流（因为要维持电弧区的续流所需要的电压值比维持辉光放电的电压值要小），这时候就要采取限流措施（如可以使用正温度系数的电阻，熔断器，与压敏电阻串联使用）。 3 响应时间 从暂态过电压开始作用于放电管两端的时刻到管子实际放电时刻之间有一个延迟时间，该时间就称为响应时间。 响应时间的组成：一是管子中随机产生初始电子-离子对带电粒子所需要的时间，即统计时延；二是初始带电粒子形成电子崩所需要的时间，即形成时延。 为了测得放电管的响应时间，需要用固定波头上升陡度du/dt的电压源加到放电管两端测取响应时间，取多次测量的平均值作为该管子的响应时间。 4 限压电路 二极和三极放电管保护性能的比较 如果A-G极间先放电，在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离，使B-G很快放电 当B-G间截止放电后，由于大量带电粒子（电子和离子）的复合作用，使管内的电子数量大为减小，从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离，使该对极间的放电过程很快截止下来。 在差模暂态过电压的保护场合，无论是两极放电管还是三极放电管，都存在着一定的问题，因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和，对于一些脆弱的电子设备来说，这样的残压之和有时候难以承受。需要采取另外的措施，如在A、B间再接一只放电管，专门用于抑制差模过电压。 接地连接线的长短对限压效果有一定的影响。如果接地连接线比较长，则连线本身的电阻和电感也比较大，暂态大电流流过连线时，将产生比较大的电阻电压降和电感电压降。 结论： 接地连线应当具有尽量短的长度； 接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。 放电管的失效模式 放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。 故障的模式（即失效模式）有两种： 第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态；第二种是呈现高放电电压状态。 开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性： 开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。 现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。 5 放电管保护应用中存在的问题 一、时延脉冲及续流 从暂态过电压达到放电管的ufdc（直流放电电压）到其实际动作放电之间，存在一段时延 ， 的大小取决于过电压波的波头上升陡度du/dt。 一般不单独使用放电管来保护电子设备，而在放电管后面再增加一些保护元件，以抑制这种时延脉冲。 续流：放电管泄放过电流结束以后，被保护系统的工作电压能维持放电管电弧通道的存在，这种情况称为续流。 续流的存在对放电管本身和被保护系统具有很大的危害性。 熔断器的额定电流高于被保护系统的正常运行电流，其熔断电流小于放电管在电弧区的续流。 这种方法会造成供电和信号传输的短时中断，对于要求不高的电子设备可以接受。 二、状态翻转及短路反射 放电管在开始放电时，由开路状态翻转为导通状态，翻转过程中，暂态电流的变化率di/dt很大，这种迅速变化的暂态电流在空间产生暂态电磁场向四周辐射能量，在附近的电源线和信号线上产生干扰，或在周围的电气回路中产生感应电压。通常采取的抑制方法有屏蔽、减小耦合和滤波等。 放电管导通后，入射波被反射回去，使得后面的电子设备得到保护，但反射波电流产生的空间电磁场也会向周围辐射能量，需要加以抑制。 6 主要技术参数及使用选择 一、常用技术参数 1、直流放电电压 在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。由于放电的分散性，所以，直流放电电压是一个数值范围。 2、冲击放电电压 在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下，放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。 放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关，对于不同的上升陡度，放电管的冲击放电电压是不同的 。 3、工频耐受电流 放电管通过工频电流5次，使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。 4、冲击耐受电流 将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。 这一参数是在一定波形和一定通流次数下给出的，制造厂通常给出在8/20us波形下通流10次的冲击耐受电流，也有给出在10/1000us波形下通流300次的冲击耐受电流。 5、绝缘电阻和极间电容 放电管的绝缘电阻值很大，厂家一般给出的是绝缘电阻的初始值，约为数千兆欧。绝缘电阻值的降低会导致漏流的增大，有可能产生噪音干扰。 放电管的寄生电容很小，极间电容一般在1pF5pF范围，极间电容在很宽的频率范围内保持近似不变，同型号放电管的极间电容值分散性很小。优点： 绝缘电阻很大，寄生电容很小， 缺点： 在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制 。历史起源最原始的防雷器是羊角形间隙，出现于19世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电，故称“防雷器”。20世纪20年代,出现了铝防雷器,氧化膜防雷器和丸式防雷器。30年代出现了管式防雷器。50年代出现了碳化硅防雷器。70年代又出现了金属氧化物防雷器。现代高压防雷器，不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。编辑本段|回到顶部作用及特点防雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。防雷器的类型主要有保护间隙、阀型防雷器和氧化锌防雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型防雷器与氧化锌防雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。编辑本段|回到顶部主要参数1、标称电压Un：被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。2、额定电压Uc：能长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。3、额定放电电流Isn：给保护器施加波形为8/20s的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。4、最大放电电流Imax：给保护器施加波形为8/20s的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。5、电压保护级别Up：保护器在下列测试中的最大值：1KV/s斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。6、响应时间tA：主要反应在保护器里的特殊保护元件的动作灵敏度、击穿时间，在一定时间内变化取决于du/dt或di/dt的斜率。7、数据传输速率Vs：表示在一秒内传输多少比特值，单位：bps；是数据传输系统中正确选用防雷器的参考值，防雷保护器的数据传输速率取决于系统的传输方式。8、插入损耗Ae：在给定频率下保护器插入前和插入后的电压比率。9、回波损耗Ar：表示前沿波在保护设备（反射点）被反射的比例，是直接衡量保护设备同系统阻抗是否兼容的参数。10、最大纵向放电电流：指每线对地施加波形为8/20s的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。11、最大横向放电电流：指线与线之间施加波形为8/20s的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。12、在线阻抗：指在标称电压Un下流经保护器的回路阻抗和感抗的和。通常称为“系统阻抗”。13、峰值放电电流：分两种：额定放电电流Isn和最大放电电流Imax。14、漏电流：指在75或80标称电压Un下流经保护器的直流电流。编辑本段|回到顶部SPD的选用1、 防雷器中使用的元器件电源避雷器中的雷电能量吸收，主要是氧化锌压敏电阻和气体放电管。氧化锌压敏电阻是限压型保护器件，没有脉冲电压时呈现高阻状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低阻状态。与气体放电管比较，它最大的优点是当它吸收脉冲电压时因残压高于工作电压，不会造成电源的瞬间短路，也不会产生续流。氧化锌压敏电阻的响应时间比气体放电管快。气体放电管的击穿电压对脉冲电压的上升速率十分敏感，电压上升速率越快，点火电压越高，响应时间越快。能够正确选择压敏电阻和气体放电管这二类元器件，并利用它们各自的优点进行组合的电源避雷器，其整机性能相对较好。电源避雷器中要求氧化锌压敏电阻，具有优良的能量耐受特性，而能量耐受特性主要用额定雷电冲击电流、最大雷电冲击电流和能量耐量三