杭州光束电子科技有限公司
浪涌保护器（spd）的分类按工作原理分：
（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
（2）限压型：其工作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增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。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：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。 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）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
? 浪涌保护器及其应用
1、浪涌电压
电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰：例如直流6v继电器线圈断开时会出现300v～600v的浪涌电压；接通白炽灯时会出现8～10倍额定电流的浪涌电流；当接通大型容性负载如补偿电容器组时，常会出现大的浪涌电流冲击，使得电源电压突然降低；当切断空载变压器时也会出现高达额定电压8～10倍的操作过电压。浪涌电压现象日趋严重地危及自动化设备安全工作，消除浪涌噪声干扰、防止浪涌损害一直是关系到自动化设备安全**运行的**问题。现代电子设备集成化程度在不断提高，但是它们的抗御浪涌电压能力却在下降。在多数情况下，浪涌电压会损坏电路及其部件，其损坏程度与元器件的耐压强度密切相关，并且与电路中可以转换的能量相关。
为了避免浪涌电压击毁敏感的自动化设备，**使出现这种浪涌电压的导体在非常短的时间内同电位均衡系统短接（引入大地）。在其放电过程中，放电电流可以高达几千安，与此同时，人们往往期待保护单元在放电电流很大时也能将输出电压限定在尽可能低的数值上。因此，空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、tvs（transientvoltagesuppressor）、flashtrab、valetrab、sockettrab、maintrab等元器件，是单独或以组合电路形式被应用到被保护电路中，因为每个元器件有其各自不同的特性，并且具有不同的性能：放电能力；响应特性；灭弧性能；限压精度。根据不同的应用场合以及设备对浪涌电压保护的要求，可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统。
2、浪涌电压吸收器
浪涌噪声常用浪涌吸收器进行抑制，常用的浪涌吸收器有：
（1）氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻，其电压非线性系数高，容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小，且具有工艺简单、成本低廉等优点，是目前广泛使用的浪涌电压保护器件。适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧，三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。
（2）r、c、d组合浪涌吸收器
r、c、d组合浪涌吸收器比较适用于直流电路，可根据电路的特性对器件进行不同的组合，如图1（a）适用于高电平直流控制系统，而图1（b）中采用齐纳稳压管或双向二极管，适用于正反向需要保护的电路。
图1r、c、d浪涌保护器 (a)单向保护(b)双向保护
图2tvs电压（电流）时间特性
（3）瞬态电压抑制器（tvs）
当tvs两*受到反向高能量冲击时，它能以10－12s级的速度，将其两*间的阻抗由高变低，吸收高达数kw的浪涌功率，使两*的电位箝位于预定值，有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。tvs具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前被广泛应用于电子设备等领域。
①tvs的特性
其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的pn结雪崩器件。图2是tvs的电流－时间和电压－时间曲线。在浪涌电压的作用下，tvs两*间的电压由额定反向关断电压vwm上升到击穿电压vbr而被击穿。随着击穿电流的出现，流过tvs的电流将达到峰值脉冲电流ipp，同时在其两端的电压被箝位到预定的*大箝位电压vc以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，tvs两*间的电压也不断下降，*后恢复到初态，这就是tvs抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。
②tvs与压敏电阻的比较
目前，国内不少需要进行浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为普遍，tvs与压敏电阻性能比较如表1所示：
表1tvs与压敏电阻的比较
参数 tvs 压敏电阻
反应速度 10－12s 50×10－9s
是否老化 否 是
*高使用温度 175℃ 115℃
器件极性 单双极性 单极性
反向漏电流 5μa 200μa
箝位因子vc/vbr 不大于15 *大7～8
封闭性质 密封 透气
价格 较贵 便宜
3、综合浪涌保护系统组合
3.1三级保护
自动控制系统所需的浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑，针对自动控制装置的特性，应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级，对于自动控制系统的供电设备来说，需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路，比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多，所以**对数据接口电路进行细保护。
自动化装置的供电设备的*级保护采用的是雷击电流放电器，它们不是安装在建筑物的进口处，就是在总配电箱里。为*后续设备不承受太高的残压，**根据被保护范围的性质，在下级配电设施中安装过电压放电器，作为二级保护措施。*三级保护是为了保护仪器设备，采取的方法是，把过电压放电器直接安装在仪器的*。自动控制系统三级保护布置如图3所示。在不同等级的放电器之间，**遵守导线的*小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m，过压放电器同仪器设备保护装置之间的导线距离则不应小于5m（即一级spd与二级spd连接线路间距至少10米，二级spd与三级spd连接线路间距至少5米）。
3.2三级保护器件
（1）充有惰性气体的过电压放电器是自动控制系统中应用较广泛的一级浪涌保护器件。充有惰性气体过电压放电器，一般构造的这类放电器可以排放20ka（8/20μs）或者2.5ka（10/350μs）以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于ns范围，被广泛地应用于远程通信范畴。该器件的一个缺点是它的触发特性与时间相关，其上升时间的瞬变量同触发特性曲线在几乎与时间轴平行的范围里相交。因此保护电平将同气体放电器额定电压相近。而特别快的瞬变量将同触发曲线在十倍于气体放电器额定电压的工作点相交，也就是说，如果某个气体放电器的*小额定电压90v，那么线路中的残压可高达900v。它的另一个缺点是可能会产生后续电流。在气体放电器被触发的情况下，尤其是在阻抗低、电压*过24v的电路中会出现下列情况：即原来希望维持几个ms的短路状态，会因为该气体放电器继续保持下去，由此引起的后果可能是该放电器在几分之一秒的时间内爆碎。所以在应用气体放电器的过电压保护电路中应该串联一个熔断器，使得这种电路中的电流很快地被中断。
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