淺談電涌保護(hù)器的小型化設(shè)計(jì)

黃　灝楊 琳（.煙臺(tái)市氣象局，山東　煙臺(tái)　64003；.煙臺(tái)市萬(wàn)盛雷電防護(hù)工程技術(shù)有限責(zé)任公司，山東　煙臺(tái)　64003）

淺談電涌保護(hù)器的小型化設(shè)計(jì)

黃灝1楊 琳2
（1.煙臺(tái)市氣象局，山東煙臺(tái)264003；2.煙臺(tái)市萬(wàn)盛雷電防護(hù)工程技術(shù)有限責(zé)任公司，山東煙臺(tái)264003）

本文主要對(duì)多間隙放電管和熱保護(hù)型壓敏電阻TMOV的特性進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并設(shè)計(jì)了兩種點(diǎn)火電路，實(shí)現(xiàn)了電涌保護(hù)器的小型化設(shè)計(jì)。

多間隙放電管；熱保護(hù)型壓敏電阻；方案

一、多間隙放電管的方案

（一）多間隙放電管的介紹

目前防雷市場(chǎng)上使用在第一級(jí)的電源電涌保護(hù)器（SPD），有相當(dāng)一部分是開(kāi)關(guān)型電涌保護(hù)器（SPD）。盡管開(kāi)關(guān)型電涌保護(hù)器（SPD）有通流能力大、殘壓低和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是由于開(kāi)關(guān)型電涌保護(hù)器（SPD）存在后續(xù)電流和點(diǎn)火電壓過(guò)高等問(wèn)題，易出現(xiàn)燃燒、爆炸和不動(dòng)作等事故和問(wèn)題，特別是在通信行業(yè)造成了不良影響。多間隙放電管是采用新的設(shè)計(jì)理念和特殊的制造技術(shù)，將多個(gè)放電管串聯(lián)整合形成一個(gè)完整的放電管。多間隙放電管動(dòng)作時(shí)，利用每級(jí)放電管的弧光壓降累加，使整體弧光壓降大于系統(tǒng)的最大持續(xù)工作電壓，從而達(dá)到無(wú)續(xù)流的目的。

（二）多間隙放電管的點(diǎn)火設(shè)計(jì)

由于多間隙放電管是采用多個(gè)放電管串聯(lián)，沖擊點(diǎn)火電壓會(huì)比單只放電管的沖擊點(diǎn)火電壓高很多，如果不解決點(diǎn)火問(wèn)題，可能會(huì)在發(fā)生雷擊時(shí)多間隙放電管不動(dòng)作。所以采用合理的點(diǎn)火電路，能夠保證充分發(fā)揮多間隙放電管的保護(hù)功能。多間隙放電管采用的點(diǎn)火電路如圖1所示。

（三）多間隙放電管的防雷電路設(shè)計(jì)

由于多間隙放電管的響應(yīng)時(shí)間與單只放電管相同，都存在有100-200 nS的延時(shí)，用于B、C級(jí)保護(hù)是沒(méi)有問(wèn)題的。在用于板級(jí)防雷保護(hù)時(shí)，通常會(huì)采用組合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的保護(hù)效果，常用的組合電路有：（1）多間隙放電管+退偶電感+壓敏電阻；（2）多間隙放電管+退偶電感+瞬態(tài)抑制二極管。目前正準(zhǔn)備在48V電源試用的電路示意圖。如圖2、圖3所示，電路采用的是兩款不同的多間隙放電管，下面分別介紹。圖2電路中采用的是單瓷管內(nèi)有3個(gè)間隙的多間隙放電管，在右邊照片中的多間隙放電管是6個(gè)間隙的放電管。這種多間隙放電管的優(yōu)點(diǎn)是外接電極少、點(diǎn)火電路簡(jiǎn)單、可靠性高、體積小，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電路可以靈活搭配。缺點(diǎn)是對(duì)每個(gè)獨(dú)立間隙無(wú)法監(jiān)控。采用圖2所示保護(hù)電路，可以實(shí)現(xiàn)全模保護(hù)。（這個(gè)電路目前正在申請(qǐng)專(zhuān)利）。圖3電路采用的是6個(gè)放電管的串聯(lián)連接模式，每個(gè)放電管都是獨(dú)立的，采用特殊工藝焊接而成。這種多間隙放電管的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)每個(gè)獨(dú)立間隙進(jìn)行監(jiān)控，缺點(diǎn)是點(diǎn)火電路復(fù)雜，在PCB板上直接生產(chǎn)加工難度較大、可靠性低，體積略大。

二、熱保護(hù)型壓敏電阻TMOV的方案

（一）熱保護(hù)型壓敏電阻TMOV的介紹

熱保護(hù)型壓敏電阻（TMOV）：是在不損壞溫度保險(xiǎn)絲特性的情況下，在MOV內(nèi)部植入一個(gè)溫度保險(xiǎn)絲用于防止因MOV失效而引起的事故。熱保護(hù)型壓敏電阻TMOV保護(hù)電路設(shè)計(jì)。因?yàn)門(mén)MOV是自帶短路保護(hù)，并且有整體的外殼封裝，所以在保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以進(jìn)行緊湊排列，充分利用PCB板的布板空間。根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理選用TMOV，能夠?qū)崿F(xiàn)利用小空間，滿(mǎn)足大通流。下面是3款TMOV的內(nèi)部電路示意圖，分別介紹一下各自的用途。圖4所示，這是一款雙壓敏的TMOV，在實(shí)際應(yīng)用中，這款TMOV既可以作為兩線(xiàn)共模保護(hù)使用，又可以作為兩只壓敏并聯(lián)使用。溫度保險(xiǎn)絲TCO可為T(mén)MOV失效時(shí)，為聲光告警提供開(kāi)關(guān)功能。圖5所示是一款具有遠(yuǎn)程無(wú)源遙信功能的TMOV，圖片中間顯示的小溫度保險(xiǎn)絲就是專(zhuān)門(mén)作為遠(yuǎn)程無(wú)源遙信使用的。圖6所示是一款標(biāo)準(zhǔn)的TMOV，最適合采用多只并聯(lián)使用。目前，最簡(jiǎn)單的TMOV是在引線(xiàn)型壓敏電阻的基礎(chǔ)上直接制作而成，對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)電涌保護(hù)器小型化設(shè)計(jì)能夠起到非常大的幫助。TMOV的防雷設(shè)計(jì)方案與MOV的保護(hù)方案完全相同，只是不要單獨(dú)設(shè)計(jì)保護(hù)電路的保險(xiǎn)絲，可以進(jìn)行緊湊密集的設(shè)計(jì)。

三、實(shí)現(xiàn)方案的關(guān)鍵

（一）模擬電路的驗(yàn)證

采用模擬保護(hù)電路進(jìn)行方案驗(yàn)證。需要通過(guò)試驗(yàn)得到我們所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。并且需要在模擬保護(hù)電路后面帶上相關(guān)負(fù)載，觀(guān)察雷擊試驗(yàn)后的實(shí)際效果。

（二）小型化設(shè)計(jì)方案

確定小型化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，盡量滿(mǎn)足設(shè)備通用。

（三）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用方案

根據(jù)設(shè)備需求進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

[1]趙春偉.淺談電涌保護(hù)器設(shè)計(jì)原理及實(shí)際應(yīng)用[J].建材與裝飾旬刊，2011（11）：150-151.

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