浪涌保护器工作原理剖析

复合型电子系统浪涌保护器

一、复合型电浪涌保护器

复合型电浪涌保护器，也称复合型一体化全保护电浪涌保护器，外形设计采用箱式结构，内部设计采用将压敏电阻（MOV）、陶瓷放电管（GTD）、瞬态二极管（TVS）等各种防雷、瞬态过电压保护元器件合理矩阵排列在PCB电路板,由主放电电路和控制电路组成，充分利用不同元器件的特点，发挥其作用。

二、复合型电浪涌保护器组成元器件的特点及作用

1．压敏电阻（MOV）：

●当电路电压高于压敏电阻启动电压时，阻值迅速下降为零，呈开路状态，形

成放电通道；当电路电压低于压敏电阻启动电压时，阻值为无穷大，呈断路状态，与电路完全隔绝。

●实验室研究发现：多个压敏电阻并联使用给出的箝位电压（残压）比单个压

敏电阻使用的要低很多。

●压敏电阻由于自身结构的原因，有一个缺点：产生不规则泄漏电流，也就是

漏电电流，这个指标是影响压敏电阻的使用稳定性主要因素，也是决定防雷器使用寿命的主要指标。

●给出较快的响应时间，小于25纳秒。

2、陶瓷放电管（GTD）：

●保证直流电压击穿，形成放电通道。

●与压敏电阻串联作用，充当开关作用，阻隔压敏电阻的泄漏电流，延长压敏

电阻的作用寿命。

●陶瓷放电的管壁具备迅速均匀散热的功效，可以迅速将放电过程的电能转换

成热能并迅速均匀散放，有利于吸收管子暂态较大功率。

3、瞬态二极管（TVS）：

●快速响应启动，最快可以达1纳秒。

●有效抑制高频电源信号的干扰，提供精细保护。

●结面积较大，通流能力强。

●散热条件好，有利于吸收管子暂态较大功率。

4、浪涌电阻（SR）：

一种新型的耐压水平高达1500V，耐冲击电压在4-6KV的新型电阻，安的作用是保证复合型电浪涌保护器的控制电路的稳定性和正常工作。

5、温度控制保险管

独特的电子控温保险管，反应灵敏、动作快，能有效把电浪涌保护器与系统隔离，避免电浪涌保护器燃烧、自爆。

三、多个压敏电阻并联的作用

复合型电浪涌保护器采用多个压敏电阻矩阵排列在电路板上（如图1），而传统的模块式电浪涌保护器采用单一压敏电阻泄流（如图2），从保护的角度来看，如果单一压敏电阻一旦受到损坏或失效，则被保护设备，将失去保护，而多个压敏电阻并联使用，一旦其中的一、二个压敏电阻被损坏，而其它的完好者仍可以担任保护任务；

实验室研究发现：当多个压敏电阻并联时，如果作用在并联电路上的电压为300V 时，电流的99.4%通过较低电压特性的压敏电阻，当作用在并联电路上的电压为500V 时，流经电流比为57：43，，当电压大于1000V 时，流经多个压敏电阻的电流几乎相同（如图3）。

当应用于较大暂态过电流的保护场合时，采用多个压敏电阻并联，具有明显优势，，与单一压敏电阻相比，多个压敏电阻可以给出较低的箝位电压，可以一次性将6KV以上的电压抑制到小于最大工作电压2倍以下，可以提高泄放暂态过电流能力，还可减缓其中各个压敏电阻的性能退化。

多个压敏电阻并联的好处可以提高泄放暂态过电流能力，减缓压敏电阻的性能退化，延长使用时间，但也会增大并联电路的寄生电容，不利于保护工作频率较高的电子系统，经实验室研究：通过压每电阻与陶瓷放电管合用可以克服这一缺点。

四、压敏电阻与陶瓷放电管串联合用的作用

压敏电阻在通过持续大电流后其自身的性能要退化，如果将压敏电阻与放电管并联使用，可以克服这一缺点，，在放电管尚未放电导通前，压敏电阻就开始动作，对暂态过电压箝位，泄放大电流，当放电管放电导通后，它将与压敏电阻进行并联分流，减小了对压敏电阻的通流压力，从而缩短了压敏电阻通过暂态大电流的时间，有助于减缓压敏电阻的性能退化，在并联组合中，如果压敏电阻的参考电压U1mA选得过低，则放电管将有可能在暂态过电压作用期间内不会放电导通，过电压的能量将由压敏电阻完全来承担，这样对压敏电阻不利，因此，U1mA的数值必须选得比放电管的直流放电电压大才行，但由于它没有很好地解决放电管产生的续流问题，它不适合交流电源系统的保护。

由于压敏电阻具有较大的寄生电容，当用于交流电路的保护时，会产生比较大的泄漏电流，大的泄电电流会对系统的正常工作产生影响，压敏电阻与放电管串联使用后，由于放电管寄生电容很小，可以小到几个微微法，在串联组合中，放电管实际起到了一个开关作用，当它没有暂时态过电压，它能将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻没有泄漏电流，这样就可以降低压敏电阻的参考

电压，从而有效地减缓压敏电阻性能退化，，压敏电阻的参考电压可以选项得更低，只要放电管能够迅速导通，则串联电路就能给出较低的箝位电压。

五、复合型一体全保护电浪涌保护器的特点

1、残压低：

●复合型电浪涌保护器可以一次性地将6KV以上的浪涌电压抑制到系统最大

工作电压的2倍以下，三相的可以抑制到800V，单相的可以抑制到600V 以下；而模块式防雷器要经过B级、C级、D级三级防护才能达到1000V 左右。

●为什么残压会低？复合型电浪涌保护器采用的多个压敏电阻并联，改变传统

的模块式防雷器的单一压敏电阻结构，实验室研究表明，多个压敏电阻并联给出的残压要远远小单一压敏电阻的残压，再加上陶瓷放电管和瞬态二极管都具备抑制较高的箝位电压，串联电路和三层大电流滤波本身的特性也能有效抑制较高的箝位电压。

●箝位电压（残压）低有什么意义？如果残压过高,超出被保护系统的工作电

压几倍以上，甚至达到2KV以上，尽管它附加并作用在被保护设备的时间只有几个微秒,不足以立即对被保护设备产生损坏,但频繁的作用,必将造成被保护设备过早被渐进式损坏,而影响系统的正常运行,随着大规模集成电路技术的迅速发展，电子、电气系统的电子集成化程度越来越高，大量高精度、高灵敏度电子元器件得到了广泛的应用，为了更加有效抑制雷电和各种电浪涌造成的破坏，需要对电浪涌保护器提出更高的要求，实践证明，残压越低，其安全性就越高，只有残压小到最大工作电压2倍以下，才能保证被保护设备不被损坏。

2、全保护、一体化