16课、防护器件-气体放电管

气体放电管的工作原理选型，注意事项这里都有

16课、防护器件-气体放电管

• 前言
  • 生活中的瞬态
    • 1、静电放电
      • 静电放电，我们每个人都经历过，比如，开门的时候摸门把手时放电，冬季脱衣服时静 电等等，感觉就像触电一般，这些就是生活中的静电放电
    • 2、雷击浪涌
      • 比如进入夏季，多雷雨天气，此时，打雷闪电这个瞬态会产生很强的电磁场，可以向线 缆及设备等耦合，产生瞬态的高电压大电流
    • 3、电动机
      • 电动机工作时产生的脉冲干扰，电压高，脉冲多。
  • 常见的电路保护器件：
    • 气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管等
  • 常见的保护器件分类：
    • 钳位型器件
      • 包括 TVS 瞬态抑制二极管，MOV 压敏电阻、ESD 器件，这类器件的特 点，就是把雷击浪涌的高电压钳位到一个低电压，后级电路能承受的电压，有点类似稳压二 极管。
    • 开关型器件
      • 上面是开关型器件，这类器件包括气体放电管，玻璃放电管，半导体放电管，它类似一 个开关，浪涌过来，开关打开，之后恢复，瞬态时相当于短路，所以称为开关型器件。
    • 热敏电阻
      • 上面是正温度系数热敏电阻，常称自恢复保险丝，原理是串联在电路，浪涌大电流来临 使得它发热，电路阻抗增大，断绝浪涌电流，浪涌过后，温度降低，又自动恢复常态。
• 概述
  • 结构
    • 这个是气体放电管剖面图，中间的是舱室，在两个电极间充满惰性气体
  • 原理
    • 当气体放电管两极间电压足够大时，极间间隙将被放电击穿，由原来绝缘状态转化为导 电状态从而限制了极间的电压，使与气体放电管并联的其它器件得到保护。
• 例子
  • 气体放电管必须和压敏一起使用，为什么？ 因为气体放电管有续流小效应
  • 对比这个信号口 GDT 应用，大家和电源的对比下，可能会发现一些端倪，天馈防护，因 为电压小，气体放电管电容小，可以直接在馈线对地加 GDT 防
• 参数
  • 直流击穿电压
    • 在上升陡度 100V/s 的电压作用下，放电管开始放电时施加的电压值，也就是气体放电管的响应电压，导通电压
    • 概要
      • 90V 以下的比较少见，也有 75V 的极少用，想想为什么？
      • 因为，击穿电压越小，那么气体放电管极间距离就要求越近，此时气体放电管往往很不 稳定，毕竟，击穿的是气体，比如，说的 75V 响应导通，可能 60V 导通了，也可能 80V 导通 了，很不稳定，所以，90V 以下的管子比较少见
  • 脉冲击穿电压
    • 这个参数试验脉冲电流的陡度,这个是在 100V/uS 或者 1000V/uS 情况下测试的，而直流击穿电压，是在 100V/S 情况下测试 所以脉冲击穿时，要比直流击穿电压高很多，因为试验脉冲边沿速率很快，待 GDT 响应 时，残压就很大了
    • 概要
      • 在防雷标准里面，这个脉冲击穿电压，一般也近似代表气体放电管的残压
  • 使用寿命
    • 这是气体放电管的通流容量 规格书会给出 10 次测量的标称通流容量和 1 次测量的最大通流
    • 概要
      • 电路设计时，参考标称通流容量，这个例子的标称通流容量是 5kA，最大通流容量是 10KA
  • 绝缘耐压
    • 这个是绝缘电阻，标准大气压下，在放电管极间施加规定直流电压时测得的阻值，通 常>10 9欧姆，可见气体放电管在电路正常工作条件下，绝缘电阻很大，不用担心影响电路。
  • 结电容
    • 这个代表 GDT 的结电容，1.5pF，极小，一般也不会对电路造成影响
  • 维持电压
    • 这个是气体放电管弧光维持电压，就是维持气体放电管的惰性气体产生弧光的电压值， 也称续流电压 电路设计时一旦工作电压大于续弧电压，则将一直维持气体放电管导通，直至电路烧毁， 后面专题讲。
  • 动静态响应
    • 左图是动态响应，即脉冲击穿电压，是在放电管两端施加上升速率很快的（100V/us 或 1000V/us)脉冲电压，致使放电管发生击穿的电压 右图是静态响应，也即直流击穿电压，是指在气体放电管两端施加一个 100V/S 缓慢上升 电压致使放电管发生击穿的电压，气体放电管选型时的击穿电压、响应电压，就是指这个直 流击穿电压。
    • 概要
      • 我们在保护电路设计器件选型时，这个电压一定要小于后级待保护电路的耐压，使得在 雷击浪涌出现时，它先动作。
• 问答
  • 问：气体放电管主要用来防什么？
    • 答：雷击浪涌。
  • 问：惰性气体被击穿变为导电气体吗？
    • 答：是的，类似电弧放电，空气绝缘击穿。
  • 问：残压怎么理解？
    • 答：防护器件，响应慢所以总有一部分干扰进入电路，就是残压
  • 通流容量怎么理解？
    • 答：通流量，就是通过的电流大小，加的电压在回路里面也是电流流动 简单的就是防护器件通流量，比如 3kA，5kA，和电路测试等级要
  • 问：放电管的响应速度是多少，大概是哪个量级的？
    • 答：uS 级别。