電涌保護器的應(yīng)用須知

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　　一、前言

　　電涌保護器(SPD)是抑制由雷電、電氣系統(tǒng)操作或靜電等所產(chǎn)生的沖擊電壓，保護電子信息技術(shù)產(chǎn)品必不可少的器件。本文就其中的4個問題提出筆者個人的看法，以期引起討論。它們是：SPD的響應(yīng)時間，多級SPD的動作順序，不同波形沖擊電流的等效變換以及SPD的殘壓與沖擊電流峰值的關(guān)系。最后對SPD應(yīng)用中各個電壓之間的相互關(guān)系作了說明。

　　二、SPD的響應(yīng)時間

　　不少人錯誤地認為，響應(yīng)時間是衡量SPD保護性能的一個重要指標(biāo)，制造廠也在其技術(shù)資料中列明了這一參數(shù)，但許多制造廠并不知道它的確切含義，也未進行過測量。一個流行的觀點是，在響應(yīng)時間內(nèi)，SPD對入侵的沖擊無抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過"SPD而作用在下級的設(shè)備上。這不符合SPD的是工作情況，是錯誤的。

　　SPD中對沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機理可區(qū)分為"限壓型"(如壓敏電阻器、穩(wěn)壓二極管)和"開關(guān)型"(如氣體放電管、可控硅)。

　　氧化鋅壓敏電阻器是一種化合物半導(dǎo)體器件，其中的電流對于加在它上面的電壓的響應(yīng)本質(zhì)上是很快的。

　　那么，以前的技術(shù)資料中所說的用壓敏電阻構(gòu)成的SPD響應(yīng)時間r≤25ns是怎么回事呢?

　　這是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEEC62.33-1982[2]中定義的響應(yīng)時間，它是一個用來表征"過沖"特性的物理量，與通常意義上的響應(yīng)時間是完全不同的另外一個概念。為了說明這一點。

　　IEEEC62.3(6.3)電壓過沖(UOS)。在沖擊電流波前很陡、數(shù)值又很大時，測量帶引線壓敏電阻的限制電壓的結(jié)果表明，它大于以8/20標(biāo)準(zhǔn)波時的限制電壓。這種電壓增量UOS稱作"過沖"。盡管壓敏電阻材料本身對陡沖擊的響應(yīng)時間有所不同，但差別不大。造成過沖的主要原因是在器件的載流引線周圍建立起了磁場，該此磁場在器件引線和被保護線路之間的環(huán)路中，或者在引線與模擬被保護線路的測量電路之間的環(huán)路感應(yīng)出電壓。

　　在典型的使用情況下，一定的引線長度是不可避免的，這種附加電壓將加在壓敏電阻器后面的被保護線路上，所以在沖擊波波前很陡而數(shù)值又很大的條件下測量限制電壓時，必須認識到電壓過沖對于引線長度和環(huán)路耦合的依賴關(guān)系，而不能把過沖作為器件內(nèi)在的特性來看待。

　　近幾年來發(fā)表的國際電工委員會關(guān)于SPD的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61643-1和IEC6163-21都沒有引入響應(yīng)時間這一參數(shù)：IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)C62.62-2000[]更明確指出，波前響應(yīng)的技術(shù)要求對SPD的典型應(yīng)用而言是沒有必要的，可能引起技術(shù)要求上的誤導(dǎo)，因此如無特別要求，不規(guī)定該技術(shù)要求，也不進行試驗、測量、計算或其他認證。

　　這是因為：

　　(1) 對于沖擊保護這一目的而言，在規(guī)定條件下測得的限制電壓，才是十分重要的特性。

　　(2) SPD對波前的響應(yīng)特性不僅與SPD的內(nèi)部電抗以及對沖擊電壓起限制作用的非線性元件的導(dǎo)電機理有關(guān)，還與侵入沖擊波的上升速率和沖擊源阻抗有關(guān)，連接線的長短和接線方式也有重要影響。

　　筆者認為，對于電源保護用SPD，以下三項技術(shù)指標(biāo)是重要的：①限制電壓(保護電平);②通流能力(沖擊電流穩(wěn)定性);③3連續(xù)工作電壓壽命。