常见的8种防护电路中的元器件认识.pdfVIP

常常见见的的8种种防防护护电电路路中中的的元元器器件件认认识识 随着社会的不断进步，物联⽹的发展，电⼦产品的 外应⽤场景，持续⾼增长，电⼦产品得到 了极其⼴泛的应⽤，⽆论是公共事业，还是商⽤或者民⽤，已经深⼊到各个领域，这也造成了 产品功能的多样化、应⽤环境的复杂化。随着产品功能越来越多，其功能接⼝也越来越丰富， ⽐如：⽹络接⼝ （带POE功能）、模拟视频接⼝、⾳频接⼝、报警接⼝、RS485接⼝、RS232 接⼝等等。 通信产品在应⽤的过程中，由于雷击等原因形成的过电压和过电流会对设备端⼝造成损害，因 此应当设计相应的防护电路，各个端⼝根据其产品族类、⽹络地位、⽬标市场、应⽤环境、信 号类型以及实现成本等多种因素的不同所对应的防护电路也不同。 1、、⽓⽓体体放放电电管管 图图1 ⽓⽓体体放放电电管管的的原原理理图图符符号号 ⽓体放电管是⼀种开关型保护器件，⼯作原理是⽓体放电。当两极间电压⾜够⼤时，极间间隙 将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类似短路。导电状态下两极间维持的电压很 低，⼀般在20～50V ，因此可以起到保护后级电路的效果。⽓体放电管的主要指标有：响应时 间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时间。 ⽓体放电管的响应时间可以达到数百ns以⾄数ms，在保护器件中是最慢的。当线缆上的雷击过 电压使防雷器中的⽓体放电管击穿短路时，初始的击穿电压基本为⽓体放电管的冲击击穿电 压，放电管击穿导通后两极间维持电压下降到20～50V ；另⼀⽅⾯，⽓体放电管的通流量⽐压 敏电阻和TVS管要⼤，⽓体放电管与TVS等保护器件合⽤时应使⼤部分的过电流通过⽓体放电 管泄放。 因此⽓体放电管⼀般⽤于防护电路的最前级，其后级的防护电路由压敏电阻或TVS管组成，这 两种器件的响应时间很快，对后级电路的保护效果更好。⽓体放电管的绝缘电阻⾮常⾼，可以 达到千兆欧姆的量级。极间电容的值⾮常⼩，⼀般在5pF以下，极间漏电流⾮常⼩，为nA级。 因此⽓体放电管并接在线路上对线路基本不会构成什么影响。 ⽓体放电管的续流遮断是设计电路需要重点考虑的⼀个问题。如前所述，⽓体放电管在导电状 态下续流维持电压⼀般在20～50V ，在直流电源电路中应⽤时，如果两线间电压超过15V ，不可 以在两线间直接应⽤放电管。 在50Hz交流电源电路中使⽤时，虽然交流电压有过零点，可以实现⽓体放电管的续流遮断，但 ⽓体放电管类的器件在经过多次导电击穿后，其续流遮断能⼒将⼤⼤降低，长期使⽤后在交流 电路的过零点也不能实现续流的遮断；还存在⼀种情况就是如果电流和电压相位不⼀致，也可 能导致续流不能遮断。 因此在交流电源电路的相线对保护地线、相线对零线以及相线之间单独使⽤⽓体放电管都不合 适，当⽤电设备采⽤单相供电且⽆法保证实际应⽤中相线和中线不存在接反的可能性时，中线 对保护地线单独使⽤⽓体放电管也是不合适的，此时使⽤⽓体放电管需要和压敏电阻串联。在 交流电源电路的相线对中线的保护中基本不使⽤⽓体放电管。 防雷电路的设计中，应注重⽓体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的 选取。设置在普通交流线路上的放电管，要求它在线路正常运⾏电压及其允许的波动范围内不 能动作，则它的直流放电电压应满⾜：min(ufdc)≥1.8 P。式中ufdc直流击穿电压，min(ufdc)表 ⽰直流击穿电压的最⼩值。 P为线路正常运⾏电压的峰值。 ⽓体放电管主要可应⽤在交流电源⼝相线、中线的对地保护；直流RTN和保护地之间的保护； 信号⼝线对地的保护；天馈⼝馈线芯线对屏蔽层的保护。 ⽓体放电管的失效模式多数情况下为开路，因电路设计原因或其它因素导致放电管长期处于短 路状态⽽烧坏时，也可引起短路的失效模式。⽓体放电管使⽤寿命相对较短，多次冲击后性能 会下降，同时其他放电管在长时间使⽤会有漏⽓失效这种⾃然失效的情况，因此由⽓体放电管 构成的防雷器长时间使⽤后存在维护及更换的问题。 2、、压压敏敏电电阻阻 图2 压敏电阻的原理图符号 压敏电阻是⼀种限压型保护器件。利⽤压敏电阻的⾮线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两 极间，压敏电阻可以将电压钳位到⼀个相对固定的电压值，从⽽实现对后级电路的保护。压敏 电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。 压敏电阻的响应时间为ns级，⽐空⽓放电管快，⽐TVS管稍慢⼀些，⼀般情况下⽤于电⼦电路 的过电压保护其响应速度可以满⾜要求。压敏电阻的结电容⼀般在⼏百到⼏千pF的数量级范 围，很多情况下不宜直接应⽤在⾼频信号线路的保