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防雷击压敏电阻在防雷插座中的作用是什么？
发布：东莞源林电子 日期： 09:34 点击： 次
& &&想让你的&猫&在雷雨季节也能安心使用，防雷插座必不可少，它是防雷击压敏电阻和气体放电管的组合，，其主要工作就是在雷暴天气中对电器起保护作用，这种压敏电阻器的工作原理是和用电电器并联在电路中，当电路中有大电流流过时，防雷压敏电阻瞬间导通，形成一个无限大的阻抗，当瞬间电压发生的时候，这个阻抗器便迅速降低，将瞬变能量进行转移，从而保护用电设备的安全。由于家庭用电会有部分线路暴露在室外，也就很容易受到感应雷电磁脉冲的袭击。过电压、过电流通过电源线、信号线等进入室内，直接影响到机顶盒、路由器等，造成设备损坏。防雷插座是具有一定防雷击保护功能的插座，现在很多家庭为了家中电器的使用安全，在选择插座时会选择防雷插座，用来避免雷雨天气的电路安全隐患。插座中的能够有效的吸收来自电源系统的电涌脉冲，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火,从而确保电器在恶劣的环境下能安全使用。
& & & 东莞源林电子推荐使用：TVR系列压敏电阻（浪涌保护用插件型）、TVR&D系列压敏电阻（高能系列浪涌保护用插件型 ） 、KLM系列压敏电阻（高温型）。源林自主品牌VT（Veteng）:K&P系列压敏电阻;KJ高能系列压敏电阻。
& & & 以上资讯由东莞源林电子科技有限公司整理提供，以供大家参考，欢迎来电咨询。 联系电话：您当前的位置：&>&&>&&>&
常用过流、过压、过温保护电路之选型技巧
随着电子系统的复杂性和集成度越来越高，而工作电压越来越低，电子系统对可靠性、稳定性和安全性的要求也越来越高，电路保护设计的重要性也越来越强。在电路保护设计中，电路保护器件的选择和应用是否合理，将直接影响电子系统电路保护方案的保护效果。为了帮助工程师正确选择电路保护器件，合理应用电路保护器件设计高效的电路保护解决方案，本期大讲台将分三部分进行介绍：第一部分介绍常见的电路保护器件之选型技巧;第二部分重点分析保险丝、瞬态电压抑制器、ESD保护器件、防雷保护器件等的 实际应用方案;第三部分将结合电子元件技术网论坛和电路保护与电磁兼容研讨会中关于选用电路保护器件的讨论，整理出电路保护设计过程中较常遇到的难题Q&A。
电路保护主要有三种形式：过压保护、过流保护和过温保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠的电路保护设计之关键的第一步，那么，如何合理选择电路保护器件?不同的保护器件其保护原理也各有不同，选择的时候应结合其保护原理、工作条件和使用环境来考虑。本文将介绍常用的几种过压、过流和过温保护器件之选型技巧，帮助工程师正确选择电路保护器件。
1. 过压保护器件的选型要点
过压保护器件(OVP)用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏，常用的过压保护器件有压敏电阻、瞬态电压抑制器、静电抑制器和放电管等。过压保护器件选型应注意以下四个要点：
1)关断电压Vrwm的选择。一般关断电压至少要比线路最高工作电压高10%
2)箝位电压VC的选择。VC是指在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它必须小于被保护电路的能承受的最大瞬态电压
3)浪涌功率Pppm的选择。不同功率，保护的时间不同，如600w(10/1000us);300W(8/20us)
4)极间电容的选择。被保护元器件的工作频率越高，要求TVS的电容要越小
1.1 ESD抑制器
选择合适的ESD保护器件，最大的难点在于如何最容易地明确哪种器件可以提供最大的保护。系统供应商一般是通过数据手册上的ESD额定值(或标称值)来比较ESD保护器件的好坏。事实上，从这些额定值根本看不出器件保护系统的能力有多强，关键取决于其二极管参数。主要的参考系数应该是：
快速响应时间
低箝位电压
高电流浪涌承受能力
AEM(苏州)科技有限公司副总经理郑索平介绍，选择ESD器件应该遵循下面的要求：
(1)选择静电保护器件注意：
& 箝制电压不要超过受保护器件的最大承受电压
& 电路电压不超过保护器件工作电压
& 低电容值、漏电流尽可能的减少干扰及损耗
(2)静电保护器件尽量安装在最接近静电输入的地方，远离被保护器件
(3)静电保护器件一定接的大地线，不是数字地线
(4)回地的线路尽量的短，静电保护器件与被保护线路之间的距离尽量的短
(5)尽量避免被保护与未被保护线路并排走线
1.2压敏电阻
压敏电阻是一种用得最多的限压器件。广泛的应用在汽车电子、通迅、计算机、消费类电子产品、军用电子产品等方面，特别是在LCD、键盘、I/O 接口、IC、MOSFET、CMOS、传感器、手机、DVD、AV、ABS、马达控制板、MP3、PDA、USB接口及高速数据信号线路上进行保护等。
压敏电阻选用时应注意的是：连续施加在压敏电阻两端的电源电压，不能超过规格表中列出的&&最大持续工作电压&&值。还要充分考虑到电网(或电路)工作电压的波动幅度, 选取压敏电阻的压敏电压值时，要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。通过压敏电阻的最大浪涌电流不应超过技术规格书中的&&最大冲击电流&&值 (也就是最大通流量)。考虑到要耐受多次冲击时，应该选用能耐受10次以上冲击的浪涌电流值。 压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压(即安全电压)。
1.3 瞬态电压抑制器TVS
瞬态电压抑制器(TVS)是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
瞬态电压抑制二极管(TVS)广泛应用在半导体及敏感的电子零件过电压、ESD保护上，主要包括：消费类产品、工业产品、通讯、电脑、汽车、电源供应品、信号线路保护及军事、航天航空导航系统及控制系统上。最大箝位电压VC不可大于被保护设备最大的安全电压，以及反向工作电压(反向断态电压)须大于线路正常工作电压，是使用TVS管时必须注意的问题，另外， 交流电压只能用双向TVS。
TVS管的选用应注意以下几点：
确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和&高端&容限。
TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。
TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。
在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。
根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理;多线保护选用TVS阵列更为有利。
温度考虑。瞬态电压抑制器可以在-55~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度 工作，由于其反向漏电流IR是随增加而增大;功耗随 TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50%雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温 度变化对其特性的影响
1.4 陶瓷气体放电管
陶瓷气体放电管属于开关组件，用于电源防雷器共模电路中将雷电流泄放入地，也可用在差模电路中与压敏电阻串联而阻断其漏电流。在信号防雷器中常用于第一级泄放浪涌电流，由于其反应速度慢，还要用第二级作限压保护。
在选择陶瓷气体放电管时应注意：
陶瓷气体放电管不能直接用在电源上做差模保护;
击穿电压要大于线路上最大信号电频电压;
耐电流不能小于线路上可能出现的最大异常电流;
还有脉冲击穿电压须小于被保护线路电压。
2 过流保护器件的选型
过流保护器件主要有一次性熔断器、自恢复熔断器、熔断电阻和断路器等，其中，最重要的过流保护器件是熔断器，也叫保险丝。它一般串联在电路中，要求其电阻要小(功耗小)，当电路正常工作时，它只相当于一根导线，能够长时间稳定的导通电路;由于电源或外部干扰而发生电流波动时，也应能承受一定范围的过载;只有当电路中出现较大的过载电流(故障或短路)时，熔断器才会动作，通过断开电流来保护电路的安全，以避免产品烧毁的危险。
在熔断器分断电路的过程中，由于电路电压的存在，在熔体断开的瞬间会发生电弧，高质量的熔断器应该尽量避免这种飞弧;在分断电路后，熔断器应能耐受加在两端的电路电压。熔断器受脉冲损伤会逐步降低承受脉冲的能力，选用时需要考虑必要的安全余量;这个安全余量是指熔断器的总熔断(动作)时间，它是预飞弧时间和飞弧时间之和。所以在选择的时候需要留意它的熔断特性和额定电流这个基本条件;另外安装时要考虑熔断器周边的环境，熔断器只有达到本身的熔化热能值的时候才会熔断，如果是在环境较冷的状况下，它的熔断时间会变化，这是使用时必须留意的。
总的来说，保险丝的选型应注意以下十个要素：
电压降 / 冷电阻;
熔断特性: 过载能力，时间 / 电流特性;
熔化热能值;
耐久性(寿命);
结构特征： 外形 / 尺寸，安装形式;
结合以上的十个保险丝选用注意要素，保险丝的选用可根据下图所示的流程来进行。
3 过温保护器件的选型
过温保护器件主要有热敏电阻、温度开关和温度熔断器等。在电源设计中经常使用NTC热敏电阻型浪涌抑制器作过温保护，因为其抑制浪涌电流的能力与普通电阻相当，但在电阻上的功耗则可降低几十到上百倍。
NTC热敏电阻，即负温度系数热敏电阻，其特性是电阻值随着温度的升高而呈非线性的下降。NTC热敏电阻的选型要考虑以下几个要点：
1)最大额定电压和滤波电容值
滤波电容的大小决定了应该选用多大尺寸的NTC。对于某个尺寸的NTC热敏电阻来说，允许接入的滤波电容的大小是有严格要求的，这个值也与最大额定电压有关。在电源应用中，开机浪涌是因为电容充电产生的，因此通常用给定电压值下的允许接入的电容量来评估NTC热敏电阻承受浪涌电流的能力。简单来说，就是输入电压越大，允许接入的最大电容值就越小，反之亦然。NTC热敏电阻产品的规范一般定义了在220Vac下允许接入的最大电容值。
2)产品允许的最大启动电流值和长期加载在NTC热敏电阻上的工作电流
电子产品允许的最大启动电流值决定了NTC热敏电阻的阻值。产品正常工作时，长期加载在NTC热敏电阻上的电流应不大于规格书规定的电流。
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这在监狱民警看来，那么令人不可思议。
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　　气体放 电管属于开关型保护器件的一种，工作原理为气体放电。当两极间电压足够大时，极间间隙将被击穿，由绝缘状态转化为导电状态，近似短路。导电状态下两极间维 持的电压很低，一般在20～50V，可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主要指标有：直流击穿电压、通流容量、续流遮断时间、响应时间、绝缘电阻、 冲击击穿电压、极间电容等。
　　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)≥1.8UP。式中ufdc直流击穿电压，min(ufdc)表示直流击穿电压 的最小值。UP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一般情况下为开路，电路设计原因或其它因素导致放电管长时间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，多次冲击后性能也会下降，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，因此由陶瓷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。
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