三种类型的放电管性能比较.doc

陶瓷气体放电管GDT、玻璃气体放电管SPG、半导体放电管TSS
放电管特点：
1、击穿(导通)前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流。
2、击穿(导通)后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小。
3、脉冲通流容量(峰值电流)大。
4、除了个别半导体放电管外，它们都具有双向对称特性。

三种类型的放电管性能比较
放电管类型
通流量（8/20μs）
反应速度
电容
击穿电压
击穿电压精度
陶瓷气体放电管GDT
Gas Discharge Tubes
5kA、10 kA、
20 kA、100 kA
慢，μs级
(0.2～0.3μs)
3pF以下
高
低
玻璃气体放电管SPG
Spark Gap Protectors
0.5 kA、1 kA、
3 kA
快，ns级
3pF以下
很高。最高直流电压达5kV
较低
半导体放电管TSS
Thyristor Surge Suppresser
（10/1000μs）
几十到上百A
快，ns级
几十至百pF
高
精确

一、陶瓷气体放电管：
工作原理就是气体放电。常用的放电管脉冲击穿电压在几百伏到一千多伏，放电管原先处于断路状态，电阻很大，电容很小。一旦脉冲电压达到放电管的脉冲击穿电压，极间的电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，管内气体电离，放电管导通，由原来的断路状态变为近似短路。这时 放电管导通电阻很小，可以通过很大的冲击电流从而将浪涌电流泄放到地，使与放电管连接的其它器件和电路避免受到浪涌冲击而损坏。
1、由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.2～0.3μs(200～300ns),最快也就是0.1μs(100ns)左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。

Vs导通电压，Vg辉光电压，Vf弧光电压，Va熄弧电压
若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：a、在放电管上并联电容器或压敏电阻；b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体过压保护器作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
2、陶瓷气体放电管击穿电压一致性较差，离散性较大，误差为±20%。一般不作并联使用。
3、直流击穿电压（DC-Spark-over Voltage）的选择：直流击穿电压的最小值应大于被保护线路的最大工作电压的1.2倍以上。
4、脉冲击穿电压（Impulse Spark-over Voltage）的选择：脉冲击穿电压要考虑浪涌防护等级，例如采用10/700μs的波形试验电压4000V，GDT的脉冲击穿电压要小于4000V，这样在测试时GDT才能导通，起到保护作用。单纯从线路保护来讲，脉冲击穿电压越低，线路保护效果越好。实际上，选定了GDT的直流击穿电压，它的脉冲击穿电压也随之确定了。
5、冲击放电电流（通流量）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来选择。
6、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。

二、玻璃气体放电管：
SPG（Spark Gap Protectors），玻璃气体放电管，也称强效气体放电管。
1、反应速度快（与陶瓷气体放电管不同，不存在冲击击穿的滞后现象）。SPG 内部由半导体硅集成，在动作时，当外加电压增大至超过惰性气体的绝缘强度后，由于半导体硅的不稳定性作用，会使两极间的放电发展更为迅速。因此：玻璃气体放电管的反应速度比陶瓷气体放电管要快。
2、通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
3、击穿电压尚未形成系列值。
4、击穿电压分散性较大，为±20%。

三、半导体放电管：
TSS（Thyristor Surge Suppressors），浪涌抑制晶闸管，也称半导体放电管。
1、半导体放电管电容较大，有几十至几百pF。
2、击穿电压精度高。

AC220V电源防护方案

1、陶瓷气体放电管：
GDT1/GDT2：型号：UN2E5-600LL；直流标称电压（V）：600±20%；冲击电流（8/20μs）：5KA；Cp：＜1pF；电阻：＞1GΩ；备注：中防护级别。
GDT1/GDT2：型号：UN2E8-600ML；直流标称电压（V）：600±20%；冲击电流（8/20μs）：10KA；Cp：＜1pF；电阻：＞1GΩ；备注：高防护级别。
2、压敏电阻：MOV1/MOV2/MOV3：
型号：14D561K；压敏电压（@1mA）：504V-616V；突破电流耐量（8/20μs）：4500A；最大抑制电压（@5A）：925V；备注：中防护级别。
型号：20D561K；压敏电压（@1mA）：504V-616V；突破电流耐量（8/20μs）：6500A；最大抑制电压（@5A）：925V；备注：高防护级别。

2