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浪涌保护器的工作原理

2017-01-04 21:51:13

电源浪涌保护器的工作原理
电源浪涌保护器的工作原理浪涌保护器的工作原理

在正常任务状况下,防雷保卫模块处于高阻状况。

当供电路途有雷电侵入或浮现 操作瞬时过电压时,防雷保卫模块将以纳秒级的照应速度立即导通,将雷电过电 压或瞬时过电压限制在用电装备赞同同意的电压范围内,从而保卫电子装备正常 运转.而当雷电过电压或瞬时过电压完毕以来,防雷保卫模块又迅速地恢复到高 阻状况,不妨碍电网的正常供电。

浪涌保卫器(SPD)任务原理和构造 ??? 电涌保卫器(Surge protection Device)是电子装备雷电防护中不可缺少的 一种装置,过去常称为“避雷器”或“过电压保卫器”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装备或系统所能承 受的电压范围内, 或将强盛的雷电流泄流上天,保卫被保卫的装备或系统不受冲 击而损坏。

电涌保卫器的类型和构造按不同的用途有所不同,但它至少应包括一 个非线性电压限制元件。

用于电涌保卫器的差不多元器件有:放电空隙、充气放电 管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。

一、SPD 的分类: 1、按任务原理分: 1.开关型:其任务原理是当没有瞬时过电压时展现为高阻抗,但一旦照应雷电 瞬时过电压时, 其阻抗就突变为低值, 赞同雷电流经过。

用作此类装置时器件有: 放电空隙、气体放电管、闸流晶体管等。

2.限压型:其任务原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压 的添加其阻抗会时常减小(成正比是线性元件),其电流电压特性为激烈非线性。

用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。

3.分流型或扼流型 分流型:与被保卫的装备并联,对雷电脉冲展现为低阻抗,而对正常任务频率呈 现为高阻抗。

扼流型:与被保卫的装备串联,对雷电脉冲展现为高阻抗,而对正常的任务频率 展现为低阻抗。

用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4 波长短路器 等。

按用途分:(1)电源保卫器:交流电源保卫器、直流电源保卫器、开关电源保卫 器等。

(2)信号保卫器:低频信号保卫器、高频信号保卫器、天馈保卫器等。

二、SPD 的差不多元器件及其任务原理: 1.放电空隙(又称保卫空隙): 它平常由揭露在气氛中的两根相隔一定空隙的金属棒组成, 其中一根金属棒与所 需保卫装备的电源相线 L1 或零线 (N) 相连, 另一根金属棒与接地线(PE)相衔接, 当瞬时过电压袭来时,空隙被击穿,把一部分过电压的电荷引入大地,幸免了被 保卫装备上的电压降低。

这种放电空隙的两金属棒之间的间隔可按需求调整,结 构较简明,其缺陷时灭弧功能差。

改善型的放电空隙为角型空隙,它的灭弧功用 较前者为好, 它是*回路的电动力 F 作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

2.气体放电管: 它是由相互分开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)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,气体放电管的技术参数要紧有:直放逐电电 压 Udc;冲击放电电压 Up(平常状况下 Up≈(2~3)Udc;工频而授电流 In;冲击而授 电流 Ip;绝缘电阻 R(>109Ω );极间电容(1-5PF)气体放电管可在直流和交流条 件下运用,其所选用的直放逐电电压 Udc 分手如下:在直流条件下运用: Udc≥1.8U0(U0 为路途正常任务的直流电压)在交流条件下运用:U dc≥1.44Un(Un 为路途正常任务的交流电压有效值) 。

3.压敏电阻: ??? 它是以 ZnO 为要紧成分的金属氧化物半导体非线性电阻, 当作用在其两端的 电压抵达一定数值后,电阻对电压异常敏感。

它的任务原理相当于多个半导体 P-N 的串并联。

压敏电阻的特征是非线性特性好(I=CUα 中的非线性系数 α ), 通流容量大(~2KA/cm2),常态走漏电流小(10-7~10-6A),残压低(取决于 压敏电阻的任务电压和通流容量),对瞬时过电压照应时刻快(~10-8s),无 续流。

压敏电阻的技术参数要紧有:压敏电压(即开关电压)UN,参考电压 Ulma;残 压 Ures;残压比 K(K=Ures/UN);最大通流容量 Imax;走漏电流;照应时刻。

压敏电阻的运用条件有:压敏电压:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0 为工频电 源额外电压) 最小参考电压:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流条件下运用) Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流条件下运用,Uac 为交流任务电压) 压敏电阻的最大参考电压应由被保卫电子装备的耐受电压来确定, 应使压敏电阻 的残压低于被保卫电子装备的而损电压程度,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中 K 为 残压比,Ub 为被保卫装备的而损电压。

4.抑制二极管: ??? 抑制二极管具有箝位限压功用,它是任务在回响击穿区,由于它具有箝位电 压低和举措照应快的优点,特殊合适用作多级保卫电路中的最末几级保卫元件。

抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式显示:I=CUα ,上式中 α 为非线性 系数,关于齐纳二极管 α =7~9,在雪崩二极管 α =5~7。

抑制二极管的技术参数要紧有 (1)额外击穿电压,它是指在指定回响击穿电流(常为 lma)下的击穿电压, 这于齐纳二极管额外击穿电压平常在 2.9V~4.7V 范围内,而雪崩二极管的额外 击穿电压常在 5.6V~200V 范围内。

(2)最大箝位电压:它是指管子在经过规章波形的大电流时,其两端浮现的最 高电压。

(3)脉冲功率:它是指在规章的电流波形(如 10/1000μ s)下,管子两端的最 大箝位电压与管子中电流等值之积。

(4)回响变位电压:它是指管子在回响走漏区,其两端所能施加的最大电压, 在此电压下管子不应击穿。

此回响变位电压应清楚高于被保卫电子系统的最高运 行电压峰值,也即不能在系统正常运转时处于弱导通状况。

(5)最大走漏电流:它是指在回响变位电压作用下,管子中流过的最大回响电 流。

(6)照应时刻:10-11s 5.扼流线圈:扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模搅扰抑制器件,它由两个 尺寸相反, 匝数相反的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,构成一个四 端器件, 要关于共模信号展现出大电感具有抑制造用,而关于差模信号展现出格外 小的漏电感几乎不起作用。

扼流线圈运用在颠簸路途中能有效地抑制共模搅扰信 号(如雷电搅扰),而对路途正常传输的差模信号无妨碍。

这种扼流线圈在制造时应满足以下要求: 1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝 间不发作击穿短路。

2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要浮现饱和。

3) 线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以预防在瞬时过电压作用下两者之间发作击穿。

4)线圈应尽能够绕制单层,如此做可减小线圈的寄生电容,增加线圈对瞬时过 电压的而授才干。

6. 1/4 波长短路器 1/4 波长短路器是依照雷电波的频谱分析和天馈线的驻波实际所制造的微波信 号电涌保卫器, 这种保卫器中的金属短路棒长度是依照任务信号频率 (如 900MHZ 或 1800MHZ)的 1/4 波长的大小来确定的。

此并联的短路棒长度关于该任务信号 频率来说,其阻抗无量大,相当于开路,不妨碍该信号的传输,但关于雷电波来 说,由于雷电能量要紧散布在 n+KHZ 以下,此短路棒关于雷电波阻抗格外小,相当 于短路,雷电能量级被泄放上天。

由于 1/4 波长短路棒的直径平常为几毫米, 因此耐冲击电流功能好, 可抵达 30KA (8/20μ s)以上,而且残压格外小,此残压主假设由短路棒的本身电感所惹起的, 其缺乏之处是工频带较窄,带宽约为 2%~20%左右,另一个缺陷是不能对天馈 设备加直流偏置,使某些运用遭到限制。