浪涌电压抑制器件通常可划分为两个大类,第1类型为撬棒器件,其主要特点是器件击穿后的残压很低,因而不只是有助于浪涌电压的快速释放,并且也使功耗大幅度降低。此外该器件的漏电流小,器件极间电容量小,所以对线路影响很小。常用的撬棒器件有气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关等。
另一种为钳位保护器,即保护器在击穿后,其两端电压维持在击穿电压上不再上升,以钳位的方式起到保护作用。常用的钳位保护器是金属氧化物压敏电阻,瞬态电压抑制器等。
压敏电阻的保护原理:压敏电阻与被保护的电器设备或元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态过电压VS时,压敏电阻和被保护的设备及元器件同时承受VS,由于压敏电阻相应速度很快,以纳秒级时间快速呈现优良非线性导电特性,此时压敏电阻两端电压快速下降,远远小于VS,这样被保护的设备上实际承受电压远低于过电压VS,从而使设备免遭过电压冲击。
下面,我们先来解析压敏电阻的各项参数。
压敏电压:指通过规定持续时间的脉冲电流时压敏电阻两端的电压值。
大连续工作电压:指在规定环境温度下,能长期持续加在压敏电阻两端的大正弦交流电压有效值或大直流电压值。
大限制电压:指在压敏电阻中通过规定大小的冲击电流时,其两端的大电压峰值。
额定功率:在规定环境温度下,可施加给压敏电阻的大平均冲击功率。
大能量:在压敏电压变化不超过±10%,冲击电流波形为10/1000us的条件下,可施加给压敏电阻的大一次冲击能量。
由于压敏电阻其成本低,高性价比,现广泛用于各种电子设备中,因而为了能够可靠使用,有如下办法:
1、对于压敏电阻在寿命终止以及性能衰减是不产生危险,有一种做法是采用保护元器件与之串联,这里有两种类型,一个是保护型,及在压敏电阻上串一个温度型熔断器。
2、与气体放电管组合使用。将压敏电阻与气体放电管串联起来。气体放电管起到一个开关作用。当没有暂态过电压作用时,它能够将压敏电阻与系统隔离开,使压敏电阻几乎没有泄漏电流,这就能降低压敏电阻的参考电压。
3、多个压敏电阻并联使用,增大流通能力,或是直接选择流通能力大的压敏电阻。
下图附上一个英飞特IP65驱动上使用的防雷抗浪涌电路。