放电管2

n电路板上和外界联系的回路都有可能加，如：工作电源输入回路，模拟量、信号量输入输出回路。

相当于把防雷器集成到板子上。

主要规格 / 特殊功能:产品简介：气体放电管是一由电压导通的开关型器件，使用中并联在被保护设备的线与线或线与地端之间(如下图所示)。

当外来浪涌电压未达其动作电压时，放电管呈高阻（绝缘电阻达1000MΩ以上）状态，而一旦浪涌电压达到其动作电压时，放电管内部放电间隙立即发生电击穿现象，此时放电管相当于一良导体，浪涌电压在50ns时间内即被迅速短路至接近零电压，浪涌电流被迅速导入地，从而对设备起到保护作用。

当浪涌电压消失时，放电管则立即熄灭并恢复为高阻状态，静待下一次的动作。

一、保护原理在正常情况下,放电管因其特有的高阻抗（≥1000MΩ）及低电容（≤10pF）特性,在它作为保护元件接入线路中时,对线路的正常工作几乎没有任何不利的影响.当有害的瞬时过电压窜入时,放电管首先被击穿放电,其阻抗迅速下降,几乎呈短路状态,此时,放电管将有害的电流通过地线泄给大地,同时将电压限制在放电管的弧光上（约20V左右）,消除了有害的瞬时过电压和过电流,从而保护了线路及元件.当过电压消失后,放电管又迅速恢复到高阻抗状态,线路继续正常工作.二、应用领域（一）、作为保护器件若您的线路,设备或元件不能耐受高于正常工作电压的瞬时过电压的冲击（如:雷电、感应电压、操作过电压等）,您都可以利用放电管对它们加以保护.下列是典型的应用:A、信号保护建议选用对应的微型管及中、小通流容量系列放电管.·电子线路中集成块、晶闸管、芯片等昂贵元件及线路板.·电信网络中的信号线、网线、电话卡、交换机、传真机、电话机、配线架、交接箱、基站、移动电话天线.·计算机系统的主机、modem、数据处理系统、长分支线、短分支线及各种终端设备等·视频系统、CATV设备、阴极射线管（CRT）·实验设备、测试设备·各种家用电器B、电源保护建议选用对应的中、高及超高流容量系列放电管.·各种设备的电源防雷（从几伏~数千伏）·电源插座、电源转换器、插线、空气开关、负荷开关等低压电器·铁路电力、电气系统·LC设备、电动机、潜水泵·传动设备浪涌电压防护（二）、作为开关器件专用作点火开关的气体放电管具有独特的快速通断特点,能提供几个微秒和非常陡峭的峰值极高的前沿电压及电流脉冲,它与点火变压相配合可产生电压为12kV的典型高压脉冲,工业利用此效应就制成了点火开关.开关放电管以其速度快、损耗低、寿命长、安全可靠,广泛应用下列领域作点火装置:·高亮度放电灯点火器(HID及辉光灯)·气体点火器(煤气灶、热水器、飞机发动机、航天飞船、飞艇、工业锅炉、船舶锅炉、火车内燃具机、各类汽车、摩托车)·脉冲光源(氙闪光灯)·起爆装置(EBW)·瞬变电源·能量转换器两者都是过压保护元件.压敏电阻的电容值较大,响应时间较慢,离散性大,当流过它的电流增大时,箝位电压也会增大.半导体放电管是可控硅结构的,响应时间快,电容值很小.主要用于电子通讯和数据通讯电路. 同时,放电管在过电压消失时不能自动截断电流;但压敏可以逐步恢复正常,即截断电流.放电管只能在流过它的电流小于自身的维持电流时才恢复高阻状态.我的理解:放电管超过临界电压后两端电压急剧下降,相当于短路;而压敏电阻相当于双向稳压管.对否?可以这样理解.放电管在导通下,它的通态压降VT最大为5V(IT=1A下测得).这样就由高阻状态变为低阻状态了,就起到了保护作用!放电管工作原理放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。

优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小，缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。

结构简介：放电管的工作原理是气体放电。

当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。

五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。

（常用于通信线路的保护）两极放电管的放电分散性比较大，在使用两极放电管时，可能将共模过电压转变为差模过电压，详见本章第四节的分析。

系统中加在放电管两端的系统正常运行电压应低于维持放电的电压，否则会产生续流问题。

维持辉光放电的电压值比维持弧光放电的电压值要大。

维持管子放电的电压值的测量方法。

不同品种的放电管，其维持放电电压值的差异是比较大的。

一般在实际应用中，在辉光放电区不容易产生续流，在电弧区可能产生续流（因为要维持电弧区的续流所需要的电压值比维持辉光放电的电压值要小），这时候就要采取限流措施（如可以使用正温度系数的电阻，熔断器，与压敏电阻串联使用）。

3 响应时间从暂态过电压开始作用于放电管两端的时刻到管子实际放电时刻之间有一个延迟时间，该时间就称为响应时间。

响应时间的组成：一是管子中随机产生初始电子-离子对带电粒子所需要的时间，即统计时延；二是初始带电粒子形成电子崩所需要的时间，即形成时延。

为了测得放电管的响应时间，需要用固定波头上升陡度du/dt的电压源加到放电管两端测取响应时间，取多次测量的平均值作为该管子的响应时间。

4 限压电路二极和三极放电管保护性能的比较如果A-G极间先放电，在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离，使B-G很快放电当B-G间截止放电后，由于大量带电粒子（电子和离子）的复合作用，使管内的电子数量大为减小，从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离，使该对极间的放电过程很快截止下来。

在差模暂态过电压的保护场合，无论是两极放电管还是三极放电管，都存在着一定的问题，因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和，对于一些脆弱的电子设备来说，这样的残压之和有时候难以承受。

需要采取另外的措施，如在A、B间再接一只放电管，专门用于抑制差模过电压。

接地连接线的长短对限压效果有一定的影响。

如果接地连接线比较长，则连线本身的电阻和电感也比较大，暂态大电流流过连线时，将产生比较大的电阻电压降和电感电压降。

结论：接地连线应当具有尽量短的长度；接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。

放电管的失效模式放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。

故障的模式（即失效模式）有两种：第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态；第二种是呈现高放电电压状态。

开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性：开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。

现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。

5 放电管保护应用中存在的问题一、时延脉冲及续流从暂态过电压达到放电管的ufdc（直流放电电压）到其实际动作放电之间，存在一段时延，的大小取决于过电压波的波头上升陡度du/dt。

一般不单独使用放电管来保护电子设备，而在放电管后面再增加一些保护元件，以抑制这种时延脉冲。

续流：放电管泄放过电流结束以后，被保护系统的工作电压能维持放电管电弧通道的存在，这种情况称为续流。

续流的存在对放电管本身和被保护系统具有很大的危害性。

熔断器的额定电流高于被保护系统的正常运行电流，其熔断电流小于放电管在电弧区的续流。

这种方法会造成供电和信号传输的短时中断对于要求不高的电子设备可以接受。

二、状态翻转及短路反射放电管在开始放电时，由开路状态翻转为导通状态，翻转过程中，暂态电流的变化率di/dt 很大，这种迅速变化的暂态电流在空间产生暂态电磁场向四周辐射能量，在附近的电源线和信号线上产生干扰，或在周围的电气回路中产生感应电压。

通常采取的抑制方法有屏蔽、减小耦合和滤波等。

放电管导通后，入射波被反射回去，使得后面的电子设备得到保护，但反射波电流产生的空间电磁场也会向周围辐射能量，需要加以抑制。

6 主要技术参数及使用选择一、常用技术参数1、直流放电电压在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。

由于放电的分散性，所以，直流放电电压是一个数值范围。

2、冲击放电电压在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下，放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。

放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关，对于不同的上升陡度，放电管的冲击放电电压是不同的。

3、工频耐受电流放电管通过工频电流5次，使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。

4、冲击耐受电流将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。

这一参数是在一定波形和一定通流次数下给出的，制造厂通常给出在8/20us波形下通流10次的冲击耐受电流，也有给出在10/1000us波形下通流300次的冲击耐受电流。

5、绝缘电阻和极间电容放电管的绝缘电阻值很大，厂家一般给出的是绝缘电阻的初始值，约为数千兆欧。

绝缘电阻值的降低会导致漏流的增大，有可能产生噪音干扰。

放电管的寄生电容很小，极间电容一般在1pF～5pF范围，极间电容在很宽的频率范围内保持近似不变，同型号放电管的极间电容值分散性很小。

二、使用选择直流放电电压的选择：从不影响被保护系统正常运行的要求出发，希望放电管的直流放电电压选得高些。

但直流放电电压高的管子，冲击放电电压也高；从被保护电子设备的耐受性来说看，希望管子的直流放电电压选得低一些。

所以，放电管的支流放电电压应在这两种相互制约的要求之间进行折衷选择。

常见放电管有气体放电管、压敏电阻、TVS二极管和固体放电管。

固体放电管是一种过压保护器件，是利用晶闸管原理制成的，依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。

其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。

固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端，必要情况下可以串接电阻或熔断器，这样就可以构成完备的过压、过流保护电路。

TVS(Transient Voltage Suppressor), 雪崩击穿二极管类，理论响应时间为千分之一纳秒量级，最大电压只有保护电压的1.3倍，容量大，是高频限压理想器件。

实测伏安特性非常理想，实用保护效果很好。

就是低压器件结电容嫌大了些，5V的有1000-2000pF，10V的只有100-200pF。

各放电管的比较如下表：比较项目固体放电管气体放电管压敏电阻 TVS二极管保护方式负阻负阻箝位箝位保护原理无触发极pnpn 气体电离放电类似雪崩二极管雪崩二极管结电容 50pF 1pF 500pF 50pF响应时间 <1ns > 1us <1us <1ns最大瞬间电流3000A 20000A 6500A 50A最大漏电流 1uA 1pA 10uA 20uA可靠性无限重复使用可能蜕化可能蜕化可能损坏主要优点精确导通瞬间电流很大、价廉低电压使用价廉、无限重复、快速响应主要缺点瞬间电流较小响应时间慢、电容大会蜕化瞬间电流很小以下介绍固体放电管：主要参数峰值关态电压VDRM：使用时保持关态的最大电压，必须大于被保护电路的最大工作电压。