電涌保護(hù)器應(yīng)用中..

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1、關(guān)于電涌保護(hù)器應(yīng)用中的三個(gè)問題摘要：電涌保護(hù)器（SPD）應(yīng)用中的3個(gè)頗有爭議的問題，這就是SPD的響應(yīng)時(shí)間、多級SPD的動(dòng)作順序以及SPD的殘壓與沖擊電流的關(guān)系。　　　　關(guān)鍵詞：電涌保護(hù)器、響應(yīng)時(shí)間、沖擊電流、防雷保護(hù)　　　　一、前言　　　　　　電涌保護(hù)器(SPD)是抑制由雷電、電氣系統(tǒng)操作或靜電等所產(chǎn)生的沖擊電壓，保護(hù)電子信息技術(shù)產(chǎn)品必不可少的器件。隨著各種電子信息技術(shù)產(chǎn)品越來越多地滲入各個(gè)領(lǐng)域，SPD的使用范圍日益擴(kuò)大，市場需求量日益增長?！　　　　　】偟膩碚f，電子信息技術(shù)產(chǎn)品的過電壓保護(hù)還是一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，有關(guān)SPD應(yīng)用中的許多問題還存在著爭議

2、，本文就其中的3個(gè)問題提出筆者個(gè)人的看法，以期引起討論。它們是：SPD的響應(yīng)時(shí)間，多級SPD的動(dòng)作順序，以及SPD的殘壓與沖擊電流峰值的關(guān)系?！　　　《PD的響應(yīng)時(shí)間　　　　　　不少人錯(cuò)誤地認(rèn)為，響應(yīng)時(shí)間是衡量SPD保護(hù)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，制造廠也在其技術(shù)資料中列明了這一參數(shù)，但許多制造廠并不知道它的確切含義，也未進(jìn)行過測量。一個(gè)流行的觀點(diǎn)是，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，SPD對入侵的沖擊無抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過"SPD而作用在下級的設(shè)備上。這不符合SPD的4工作情況，是錯(cuò)誤的?！　　　　　PD中對沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機(jī)理可區(qū)分為

3、"限壓型"（如壓敏電阻器、穩(wěn)壓二極管）和"開關(guān)型"（如氣體放電管、可控硅）?！　　　　　⊙趸\壓敏電阻器是一種化合物半導(dǎo)體器件，其中的電流對于加在它上面的電壓的響應(yīng)本質(zhì)上是很快的?！　　　　　∧敲矗郧暗募夹g(shù)資料中所說的用壓敏電阻構(gòu)成的SPD響應(yīng)時(shí)間r≤25ns是怎么回事呢？　　　　這是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEEC62.33-1982[2]中定義的響應(yīng)時(shí)間，它是一個(gè)用來表征"過沖"特性的物理量，與通常意義上的響應(yīng)時(shí)間是完全不同的另外一個(gè)概念。為了說明這一點(diǎn)?！　　　EEEC62.3(6.3)電壓過沖（UOS）。在沖擊電流波前很陡、數(shù)值又很大時(shí)，測量帶引線壓敏電

4、阻的限制電壓的結(jié)果表明，它大于以8/20標(biāo)準(zhǔn)波時(shí)的限制電壓。這種電壓增量UOS稱作"過沖"。盡管壓敏電阻材料本身對陡沖擊的響應(yīng)時(shí)間有所不同，但差別不大。造成過沖的主要原因是在器件的載流引線周圍建立起了磁場，該此磁場在器件引線和被保護(hù)線路之間的環(huán)路中，或者在引線與模擬被保護(hù)線路的測量電路之間的環(huán)路感應(yīng)出電壓?！　　　　　≡诘湫偷氖褂们闆r下，一定的引線長度是不可避免的，這種附加電壓將加在壓敏電阻器后面的被保護(hù)線路上，所以在沖擊波波前很陡而數(shù)值又很大的條件下測量限制電壓時(shí)，必須認(rèn)識到電壓過沖對于引線長度和環(huán)路耦合的依賴關(guān)系，而不能把過沖作為器件內(nèi)在的特性來看

5、待?！　　　〗鼛啄陙戆l(fā)表的國際電工委員會關(guān)于SPD的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61643-1和IEC6163-21都沒有引入響應(yīng)時(shí)間這一參數(shù)：IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)C62.62-2000[]更明確指出，波前響應(yīng)的技術(shù)要求對SPD的典型應(yīng)用而言是沒有必要的，可能引起技術(shù)要求上的誤導(dǎo)，因此如無特別要求，不規(guī)定該技術(shù)要求，也不進(jìn)行試驗(yàn)、測量、計(jì)算或其他認(rèn)證。這是因?yàn)椋骸　　　。?）對于沖擊保護(hù)這一目的而言，在規(guī)定條件下測得的限制電壓，才是十分重要的特性?！　　　。?）SPD對波前的響應(yīng)特性不僅與SPD的內(nèi)部電抗以及對沖擊電壓起限制作用的非線性元件的導(dǎo)電機(jī)理有關(guān)，還與侵入沖擊波

6、的上升速率和沖擊源阻抗有關(guān)，連接線的長短和接線方式也有重要影響。　　　　筆者認(rèn)為，對于電源保護(hù)用SPD，以下三4項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是重要的：①限制電壓（保護(hù)電平）；②通流能力（沖擊電流穩(wěn)定性）；③3連續(xù)工作電壓壽命?！　　　∪?、多級SPD的動(dòng)作順序以及SPD的殘壓與沖擊電流的關(guān)系　　　　　　當(dāng)單級SPD不能將入侵的沖擊過電壓抑制到規(guī)定保護(hù)電平以下時(shí)，就要采用含有二級、三級或更多級非線性抑制元件的SPD?！　　　　　》蔷€性元件Rv1和Rv2都是壓敏電阻，實(shí)用中RV1也可以使氣體放電管，Ｒv2也可以是穩(wěn)壓管或浪涌抑制二極管（TVS管）。兩極之間的隔離元件Zs可以是

7、電感Ls或電阻Rs，若RV1和RV2的導(dǎo)通電壓分別是Un1和Un2，所選用的元件總是Un2>Un1?！　　　∮腥苏J(rèn)為，當(dāng)入侵沖擊波加在X-E端子上時(shí)，總是第一級RV1先導(dǎo)通，然后才是第二級。實(shí)際上，第一級或第二級先導(dǎo)通都是可能的，這取決于以下因素：　　　　(1)入侵沖擊波的波形，主要是電流波前的聲速（di/dt）；　　(2)非線性元件Rv1和RV2的導(dǎo)通電壓Un1和Un2的相對大?。弧　?3)隔離阻抗Zs的性質(zhì)是電阻還是電感，以及它們的大小?！　　　‘?dāng)Zs為電阻Rs時(shí)，多數(shù)情況是第二級先導(dǎo)通。第二級導(dǎo)通后，當(dāng)沖擊電流I上升到iRs＋Un2≥Un1是第一

8、級才導(dǎo)通。第一級導(dǎo)通后，由于在大電流下第一級的等效阻抗比Rs加第二級的等效阻抗之和小得多。因而