防雷元器件特性与应用1(2)

2019-03-09 12:20

散性较大(±20%),反应速度较慢(最快为0.1~0.2μs)。按电极数分,有二极放电管和三极放电管(相当于两个二极放电管串联)两种。其外形为圆柱形,有带引线和不带引线两种结构形式(有的还带有过热时短路的保护卡)。

2、特性:

陶瓷气体放电管的主要特性参数有:

①直流击穿电压Vsdc:在放电管上施加100V/s的直流电压时的击穿电压值。这是放电管的标称电压,常用的有90V、150V、230V、350V、470V、600V、800V等几种,我们有最高3000V、最低70V的。其误差范围:一般为±20%,也有的为±15%。

②脉冲(冲击)击穿电压Vsi:在放电管上施加1kV/μs的脉冲电压时的击穿电压值。因反应速度较慢,脉冲击穿电压要比直流击穿电压高得多。

陶瓷气体放电管对低上升速率和高上升速率电压的响应如下图所示。 v Vsdc v 低上升 速率电压 100V/s Vsi 高上升 速率电压 1kV/μs Vsdc 放电管电压 放电管电压 t t ③冲击放电电流Idi:常用的是8/20μs波。冲击放电电流又分为单次冲击放电电流(8/20μs波冲击1次)和标称冲击放电电流(8/20μs波冲击10次),一般后者约为前者的一半左右,有2.5 kA、5 kA、10 kA、20 kA??等规格。

④耐交流(工频)电流Idac:放电管能耐受交流(工频)电流放电1秒钟/次、放电10次的电流额定值。

此外,还有绝缘电阻、极间电容和冲击放电寿命(次数)等。

3、使用指导:

①在快速脉冲冲击下,陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间(一般为0.2~0.3μs,最快的也有0.1μs左右),因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。

②直流击穿电压Vsdc的选择:直流击穿电压Vsdc应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.5倍以上。

③冲击放电电流的选择:要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流选择。放电管冲击放电电流应按标称冲击放电电流(或单次冲击放电电流的一半)来计算。

④陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大,一般不作并联使用。 ⑤续流问题:为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧,在有可能出现续流的地方(如有源电路中),可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流,使它小于放电管的维持电流。

(三)玻璃放电管 1、概述:

玻璃放电管(强效放电管、防雷管)是20世纪末新推出的防雷器件,它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点:绝缘电阻高(≥108Ω)、极间电容小(≤0.8pF)、放电电流较大(最大达3 kA)、双向对称性、反应速度快(内部装有快速电离的芯片)、性能稳定可靠、导通后电压较低,此外还有直流击穿电压高(最高达5000V)、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大(一般±20%,个别±30%)。按它的8/20μs波脉冲放电电流IPP的大小分为YP、YS、YA三个系列。

2、特性:

玻璃放电管的特性曲线与半导体过压保护器相似。 主要特性参数是:

①直流击穿电压VS(M档:±20%误差,N档:±30%误差); ②8/20μs波脉冲放电电流IPP(YP系列≥500A,YS系列≥1000A,YA系列≥3000A); 此外,还有绝缘电阻(测试电压)IR/DC、电容C和浪涌寿命次数。

3、使用指导:

①玻璃放电管既可以用作电源电路的保护,也可以用作信号电路的保护;既可以用作共模保护,也可以用作差模保护。

②直流击穿电压VS的选择:直流击穿电压VS应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.5倍以上。

③根据线路浪涌电流的大小选择用哪个系列的。

④在有可能出现续流的地方(如电源电路)使用时,必须串联限流电阻或自恢复保险丝,防止玻璃放电管击穿后长时间导通而损坏。

(四)TVS管 1、概述:

TVS管是瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)的简称。它的特点是:响应速度特别快(为ps级);耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差,其10/1000μs波脉冲功率从400W~30KW,脉冲峰值电流从0.5A~606A;击穿电压有从6.8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。它的封装形式有轴向引线型与贴片型两大类。贴片型有:SMAJ(400W)、SMBJ(600W)、SMCJ(1.5kW)、SMDJ(3kW)系列,轴向引线型有:P4KE(400W)、SA(500W)、P6KE(600W)、1.5KE(1.5kW)、3KP(3kW)、5KP(5kW)、15KPA(15kW)、20KPA(20kW)、30KPA(30kW)系列和BZW04(400W)系列。还有低电容的SAC(500W,50 pF)、LCE(1.5kW,100pF)系列TVS管。

2、特性:

TVS管有单向与双向之分(单向的型号后面的字母为“A”,双向的为“CA”),单向TVS管的特性与稳压二极管相似,双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联,特性曲线见下图。其主要特性参数有:

①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR:反向断态电压(截止电压)VRWM表

示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

②击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压(P4KE、P6KE、1.5KE系列型号中的数字就是击穿电压的标称值,其它系列的数字是反向断态电压值)。TVS管的击穿电压有±5%的误差范围。

③脉冲峰值电流IPP:TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其4~5倍),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。 i i IPP

双向 单向

VRWM VCVBR IT VCVBR u u IT IT VBRVC VRWM VRWM

IPP IPP

④最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。

⑤脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC。

⑥稳态功率P0:TVS管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。其各系列的稳态功率见下表: 脉冲峰值功率Pm 400W 500W 600W 1500W 3000W 稳态功率P0 1W 3W 5W 6.5W 8W ⑦极间电容Cj:与压敏电阻一样,TVS管的极间电容Cj也较大,且单向的比双向的大,功率越大的电容也越大。

3、使用指导:

①TVS管使用时,一般并联在被保护电路上。为了限制流过TVS管的电流不超过允许通过的峰值电流IPP,应在线路上串联限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。

②击穿电压VBR的选择:TVS管的击穿电压应根据线路最高工作电压UM按公式:VBR≥1.2 UM (UM≤0.8 VBR)或 VRWM ≥1.1 UM (UM≤0.9 VRWM)选择。

③脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC的选择:当TVS管单独使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择IPP合适的型号。当TVS管作为第二级保护时,一般用500W~600W的就可以了。要注意的是,最大箝位电压VC应不大于被保护设备所能耐受的最大浪涌电压(安全电压)。

④用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子。当低电容系列仍满足不了要求时,就应把TVS管接到快速恢复二极管组成的桥路中,以降低总的等效电容,提高传输信号频率。

另外,还有一类小功率TVS管是专门用来做防静电保护的,称为TVS/ESD管。因为功率较小,往往做成超小型封装,在一个封装内集成几个TVS管。主要用于IC芯片的防静电保护,例如电脑和各种通信设备、监控设备、数据采集设备、USB等I/O端口的保护。这类TVS/ESD管为了适应工作电压越来越低的要求,断态电压有的已经做到

1.5V,脉冲功率一般为几十至几百瓦。

(五)半导体过压保护器(半导体放电管) 1、概述:

半导体过压保护器是根据可控硅原理采用离子注入技术生产的一种新型保护器件,具有精确导通、快速响应(响应时间ns级)、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。由于其浪涌通流能力较同尺寸的TVS管强,可在无源电路中代替TVS管使用。但它的导通特性接近于短路,不能直接用于有源电路中。半导体过压保护器有贴装式(SMA、SMB、SO-8)、直插式(TO-92、SIP3)和轴向引线式(DO-15)三种封装形式。

2、特性:

半导体过压保护器的特性曲线如下图所示。 i IPP

IBO IH VBOVBRVRM IRM v IRM VRMVBRVBO IH

IBO IPP

其特性参数大多已标在图上,有以下几个: ①断态电压VRM与漏电流IRM:断态电压VRM表示半导体过压保护器不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的漏电流IRM。

②击穿电压VBR:通过规定的测试电流IT(一般为1mA)时的电压,这是表示半导体过压保护器开始导通的标志电压。

③转折电压VBO与转折电流IBO:当电压升高达到转折电压VBO(对应的电流为转折电流IBO)时,半导体过压保护器完全导通,呈现很小的阻抗,两端电压VT立即下降到一个很低的数值(一般为5V左右)。

④峰值脉冲电流IPP:半导体过压保护器能承受的最大脉冲电流。 ⑤维持电流IH:半导体过压保护器继续保持导通状态的最小电流。一旦流过它的电流小于维持电流IH,它就恢复到截止状态。

⑥静态电容C:半导体过压保护器在静态时的电容值。

3、使用指导:

参照TVS管。与TVS管不同的是它导通后电压很低,要特别注意防止过大的续流损坏电路元件,包括半导体过压保护器本身,因此所用的限流电阻应选得更大些。另外,半导体过压保护器两端可能出现的最高电压是转折电压VBO,只要它小于设备的安全电压,设备就可以得到可靠的保护。

(六)自恢复保险丝 1、概述:

自恢复保险丝是一种正温度系数聚合物热敏电阻,作过流保护用,可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小(压降很小),当电路出现过流使它温度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到安全值以下,从而使后面的电路得到保护,过流消失后自动恢复为低阻值。其效果与开关元件类似,只是响应速度较慢。它有三种封装形式:引线型、薄片型(带型)和贴装型。

2、特性:

自恢复保险丝的主要特性参数有以下几个:

①保持电流IH:不会使电阻值突变的最大电流。

②触发电流IT:能够使电阻值突然变大的最小电流,一般为保持电流的两倍。 ③动作时间Ttrip:通过5IH(LP系列)或3IH(LBR系列)或规定电流(其它系列)的最大动作时间。电流越大或/和温度越高,则动作时间越短(参见动作时间曲线)。

④最高电压Vmax:能承受的最高电压,有时也用能承受的最大冲击电压Vmax interrupt。

⑤最大电流Imax:能承受的最大故障电流。 ⑥动作功率Pdtyp:动作状态下消耗的功率。

⑦零功率电阻R:在不加电的情况下电阻值应在最小值Rmin和最大值Rmax所确定的范围之内,即Rmin≤R≤Rmax。

⑧焊后1小时最大零功率电阻R1max:回流焊后1小时测量的零功率电阻最大值。 特别要指出的是,以上参数都是在温度为25℃的静止空气中的数值,温度不同时会有所变化(有个温度折算表)。保持电流IH、触发电流IT、动作时间Ttrip和静态电阻R都随着温度的升高而减小,随着温度的降低而增大。

3、使用指导:

根据线路最高工作电压V、正常工作电流I、故障电流If及最高使用环境温度TM选择合适的型号。在最高使用环境温度TM时,应满足:

①IH(TM)≈I;

②IT(TM)≤If≤Imax; ③Vmax≥V。

这里的线路电压、电流是指直流或交流有效值。

自恢复保险丝一般串联在需要保护的电路前端使用。用于代替电流保险丝可免除经常更换的麻烦。

自恢复保险丝在焊接时要特别注意:焊接温度不能太高,焊接时间不要太长,否则容易造成损坏。用人工焊接时,烙铁温度不能超过300℃,焊接时间为2~3秒。用回流焊时,最高焊接温度不超过240℃,焊接时间按回流焊工艺曲线设定。


防雷元器件特性与应用1(2).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:3.3.3实验室病原微生物危害评估报告

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: