浪涌抑制器件课件

电涌保护器（SPD）工作原理和结构SPD电涌保护器(SurgeprotectionDevice)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。SPD电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等TVS器件有那些AcronymforTransientVoltageSuppressorSurgeProtectiveDeviceComponent(SPDC)AvailableTechnologiesAvalancheBreakdownDiode(ABD)MetalOxideVaristor(MOV)SteeringDiodes(SD)ThyristorSurgeSuppressor(TSS)GasDischargeTube(GDT)SPD的分类-按工作原理分

开关型当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。如放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。限压型当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为非线性。如氧化锌压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。分流型或扼流型分流型，与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。扼流型，与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。

如扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。

SPD的分类-按用途分电源保护器交流电源保护器直流电源保护器开关电源保护器等信号保护器低频信号保护器高频信号保护器天馈保护器等

放电间隙(又称保护间隙)它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。气体放电管结构

它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的。放电管简介放电管的结构气体放电管的技术参数

直流放电电压Udc冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2～3)Udc工频放电电流In冲击放电电流Ip绝缘电阻R(>1GΩ)极间电容(1-5PF)

放电管的主要特性放电管参数定义放电管参数定义放电管参数定义放电管的功能：响应特性参数定义：浪涌信号波形铁标实验冲击电流容量电源用8/20μS的电流波形，IP=3KA信号传输线限制电压用10/700μS，VP=1kV的电压波放电管的功能：响应特性放电管的功能：响应特性气体放电管的功能：放电管防浪涌原理放电管的功能：对正弦过电压的限制气体放电管使用条件可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）在交流条件下使用：Udc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)放电管的功能放电管的功能：工作模式放电管的应用放电管的应用放电管的应用放电管应用于电力线注意事项放电管应用于电力线注意事项压敏电阻简介以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。压敏电阻压敏电阻的技术参数压敏电压（即阈值电压

）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。压敏电阻的使用条件压敏电压：UN≥V1mA=1.5Vp=2.2U0

（U0为工频电源额定电压）最小参考电压：U1mA≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）U1mA≥（1.8～2）UDC(直流条件下使用)压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的受损电压水平。即(U1mA)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。

压敏电压：即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=476V，V1mA=2.2VAC=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V之间。

重要技术参数通流容量：即最大脉冲电流的峰值。是环境温度25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。压敏电阻的脉冲特性压敏电阻嵌位电压应用限制压敏电阻简介压敏电阻电压-电流特性压敏电阻电压-电流特性浪涌波形测试电流波形压敏电阻应用压敏电阻应用硅雪崩TVS二极管简介TVS二极管抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。抑制二极管的技术参数额定击穿电压 它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。最大箝位电压 是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。脉冲功率它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。反向变位电压它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。最大泄漏电流它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。响应时间：10～11s

TVS二极管电特性TVS二极管抑制浪涌的能力TVS二极管抑制浪涌的特性半导体闸流管