EMC瞬变干扰吸收器件.pdf

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1、12瞬变干扰吸收器件钱振宇2009-9-14QIANZHENYU1瞬变干扰吸收器最基本的使用方法就是直接与被保护的设备并联，以便对超过预定电压的情况进行限幅或能量转移（见图中所示）。目前常用的器件有气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变电压吸收二极管和固体放电管几种，以及它们的组合。2009-9-14QIANZHENYU2为了对不同品种或品牌的瞬变干扰吸收器的性能进行比较，生产厂都取一种或几种特殊形状的脉冲电压和电流波形对它们进行考核。目前用得较多的是8/20μs（前沿8μs，半峰持续时间20μs）、10/700μ

2、s（前沿10μs，半峰持续时间700μs）和10/1000μs（前沿10μs，半峰持续时间1000μs）的电流波来考核器件的电流吸收能力。前者体现了在电源线上的感应雷情况，由于电源线阻抗较低，因此感应得到雷击的波形相对较窄；后面两组波形则多见于通信行业对瞬变吸收器件的性能要求，由于通信线路阻抗相对电源线为大，故感应出来的波形也较宽。此外，还用1.2/50μs（前沿1.2μs，半峰持续时间50μs）的电压波来考核器件的响应速度。用1.2/50μs和8/20μs的综合波（同时在发生器内产生两种波形。当发生器输出开路时得

3、到的是电压波；发生器输出短路时得到的是电流波。发生器的内阻用开路输出电压与短路输出电流之比来表示，规定为2Ω）考核器件的抑制特性。2009-9-14QIANZHENYU3除吸收能力外，另一个值得用户关心的是峰值电流下的器件体现出来的残余电压。通常峰值电流下的器件箝位电压与器件的标称电压是不等的，前者的值要大于后者。很显然，两者之比越接近于“1”，则说明器件的限制能力越好。值得用户关心的参数还有对浪涌的响应速度及器件拥有的寄生参数。这些参数都和器件的适用场合有关。2009-9-14QIANZHENYU41气体放电管1

4、.1概述气体放电管是由金属电极和陶瓷管壳组成的密封气体放电器件。有二极和三极两种（见图所示），可分别用在电源的线间和线-地之间作设备的过电压保护。2009-9-14QIANZHENYU51.2结构气体放电管的结构见图示。电极a电子粉电极b电极a中央电极电极b瓷管导电带放电区导电带瓷管导电带从图中可见，气体放电管主要由电极、导电带、电子粉和稀有气体等组成。采用金属化陶瓷绝缘管壳和电极焊接技术，确保了放电管的气密性。优化选择放电管内部的气体种类（主要是氖、氩两种气体）和压力、电极涂敷材料成分及电极的间距，可以改变气体放

5、电管的直流击穿电压（或称直流着火电压）、冲击击穿电压（冲击着火电压）、工频耐流能力和寿命等电气性能。2009-9-14QIANZHENYU61.3工作原理以二极放电管作设备的差模保护为例。使用时，放电管与被保护设备并联地连接于电源线上。此时放电管可看成是一个低电容的对称开关，只要放电管两端的电压低于击穿电压，放电管将没有电流通过，因此放电管不会影响设备的正常工作。2009-9-14QIANZHENYU7一旦加在气体放电管（及被保护设备）两端的电压（由于浪涌干扰所致）超过击穿电压时，放电管内部气体被电离，放电管开始放

6、电。放电管两端的压降迅速下降至辉光放电电压（约70～150V，与管子本身特性有关），管内电流开始升高。随着放电电流的进一步增大，放电管便进入弧光放电状态。在这种状态下的管子两端电压（弧光放电电压）跌得很低（只有10～35V，与管子本身特性有关），且在相当宽的电流变动范围内保持稳定。因此外界的高电压浪涌干扰，由于气体放电管的放电作用，被化解成了低电压和大电流的受保护情况，而且这个电流经由气体放电管本身返回到干扰源里，免除了干扰对设备可能带来的危害。随着浪涌过电压的消退，流过气体放电管的电流降到维持弧光放电状态所需的最

7、小值以下（约为10～100mA，与管子本身特性有关），弧光放电便停止，并再次通过辉光放电状态后，结束整个放电状态（熄弧）。2009-9-14QIANZHENYU8气体放电管放电过程：2009-9-14QIANZHENYU91.4主要特性参数气体放电管的主要特性参数有以下几个：①直流击穿电压。此值由施加一个低上升速率（dv/dt=100V/s）的电压波来确定。②冲击（或浪涌）击穿电压。它代表了放电管的动态特性，常用上升速率为dv/dt=1kV/μs（也有采用5kV/μs）的电压波来确定。③标称冲击放电电流。指8/20

8、μs波形的额定放电电流，通常规定放电10次。④标准交流放电电流。指通过50Hz交流电流的额定有效值，规定每次放电的时间为1s，放电10次。2009-9-14QIANZHENYU10⑤最大单次冲击放电电流。指对8/20μs电流波的单次最大放电电流值。⑥耐工频电流值。对50Hz交流电，能经受连续9个周波的最大通过电流的有效值。⑦绝缘电阻：指放电管未着火时，放电管