浪涌電壓抑制器件通常可劃分為兩個大類,第1類型為撬棒器件,其主要特點是器件擊穿后的殘壓很低,因而不只是有助于浪涌電壓的快速釋放,并且也使功耗大幅度降低。此外該器件的漏電流小,器件極間電容量小,所以對線路影響很小。常用的撬棒器件有氣體放電管、氣隙型浪涌保護器、硅雙向對稱開關等。
另一種為鉗位保護器,即保護器在擊穿后,其兩端電壓維持在擊穿電壓上不再上升,以鉗位的方式起到保護作用。常用的鉗位保護器是金屬氧化物壓敏電阻,瞬態電壓抑制器等。
壓敏電阻的保護原理:壓敏電阻與被保護的電器設備或元器件并聯使用。當電路中出現雷電過電壓或瞬態過電壓VS時,壓敏電阻和被保護的設備及元器件同時承受VS,由于壓敏電阻相應速度很快,以納秒級時間快速呈現優良非線性導電特性,此時壓敏電阻兩端電壓快速下降,遠遠小于VS,這樣被保護的設備上實際承受電壓遠低于過電壓VS,從而使設備免遭過電壓沖擊。
下面,我們先來解析壓敏電阻的各項參數。
壓敏電壓:指通過規定持續時間的脈沖電流時壓敏電阻兩端的電壓值。
大連續工作電壓:指在規定環境溫度下,能長期持續加在壓敏電阻兩端的大正弦交流電壓有效值或大直流電壓值。
大限制電壓:指在壓敏電阻中通過規定大小的沖擊電流時,其兩端的大電壓峰值。
額定功率:在規定環境溫度下,可施加給壓敏電阻的大平均沖擊功率。
大能量:在壓敏電壓變化不超過±10%,沖擊電流波形為10/1000us的條件下,可施加給壓敏電阻的大一次沖擊能量。
由于壓敏電阻其成本低,高性價比,現廣泛用于各種電子設備中,因而為了能夠可靠使用,有如下辦法:
1、對于壓敏電阻在壽命終止以及性能衰減是不產生危險,有一種做法是采用保護元器件與之串聯,這里有兩種類型,一個是保護型,及在壓敏電阻上串一個溫度型熔斷器。
2、與氣體放電管組合使用。將壓敏電阻與氣體放電管串聯起來。氣體放電管起到一個開關作用。當沒有暫態過電壓作用時,它能夠將壓敏電阻與系統隔離開,使壓敏電阻幾乎沒有泄漏電流,這就能降低壓敏電阻的參考電壓。
3、多個壓敏電阻并聯使用,增大流通能力,或是直接選擇流通能力大的壓敏電阻。
下圖附上一個英飛特IP65驅動上使用的防雷抗浪涌電路。