淺談電涌保護器的小型化設計

2015-07-18 09:41:04灝楊煙臺市氣象局山東煙臺64003煙臺市萬盛雷電防護工程技術有限責任公司山東煙臺64003

中國新技術新產品 2015年12期

關鍵詞：設計

黃　灝楊琳（.煙臺市氣象局，山東　煙臺　64003；.煙臺市萬盛雷電防護工程技術有限責任公司，山東　煙臺　64003）

淺談電涌保護器的小型化設計

黃灝1楊琳2
（1.煙臺市氣象局，山東煙臺264003；2.煙臺市萬盛雷電防護工程技術有限責任公司，山東煙臺264003）

本文主要對多間隙放電管和熱保護型壓敏電阻TMOV的特性進行了簡要介紹，并設計了兩種點火電路，實現了電涌保護器的小型化設計。

多間隙放電管；熱保護型壓敏電阻；方案

一、多間隙放電管的方案

（一）多間隙放電管的介紹

目前防雷市場上使用在第一級的電源電涌保護器（SPD），有相當一部分是開關型電涌保護器（SPD）。盡管開關型電涌保護器（SPD）有通流能力大、殘壓低和使用壽命長等優點，但是由于開關型電涌保護器（SPD）存在后續電流和點火電壓過高等問題，易出現燃燒、爆炸和不動作等事故和問題，特別是在通信行業造成了不良影響。多間隙放電管是采用新的設計理念和特殊的制造技術，將多個放電管串聯整合形成一個完整的放電管。多間隙放電管動作時，利用每級放電管的弧光壓降累加，使整體弧光壓降大于系統的最大持續工作電壓，從而達到無續流的目的。

（二）多間隙放電管的點火設計

由于多間隙放電管是采用多個放電管串聯，沖擊點火電壓會比單只放電管的沖擊點火電壓高很多，如果不解決點火問題，可能會在發生雷擊時多間隙放電管不動作。所以采用合理的點火電路，能夠保證充分發揮多間隙放電管的保護功能。多間隙放電管采用的點火電路如圖1所示。

（三）多間隙放電管的防雷電路設計

由于多間隙放電管的響應時間與單只放電管相同，都存在有100-200 nS的延時，用于B、C級保護是沒有問題的。在用于板級防雷保護時，通常會采用組合電路來實現最佳的保護效果，常用的組合電路有：（1）多間隙放電管+退偶電感+壓敏電阻；（2）多間隙放電管+退偶電感+瞬態抑制二極管。目前正準備在48V電源試用的電路示意圖。如圖2、圖3所示，電路采用的是兩款不同的多間隙放電管，下面分別介紹。圖2電路中采用的是單瓷管內有3個間隙的多間隙放電管，在右邊照片中的多間隙放電管是6個間隙的放電管。這種多間隙放電管的優點是外接電極少、點火電路簡單、可靠性高、體積小，生產工藝簡單，電路可以靈活搭配。缺點是對每個獨立間隙無法監控。采用圖2所示保護電路，可以實現全模保護。（這個電路目前正在申請專利）。圖3電路采用的是6個放電管的串聯連接模式，每個放電管都是獨立的，采用特殊工藝焊接而成。這種多間隙放電管的優點是可以對每個獨立間隙進行監控，缺點是點火電路復雜，在PCB板上直接生產加工難度較大、可靠性低，體積略大。

二、熱保護型壓敏電阻TMOV的方案

（一）熱保護型壓敏電阻TMOV的介紹

熱保護型壓敏電阻（TMOV）：是在不損壞溫度保險絲特性的情況下，在MOV內部植入一個溫度保險絲用于防止因MOV失效而引起的事故。熱保護型壓敏電阻TMOV保護電路設計。因為TMOV是自帶短路保護，并且有整體的外殼封裝，所以在保護電路設計時，可以進行緊湊排列，充分利用PCB板的布板空間。根據設計要求合理選用TMOV，能夠實現利用小空間，滿足大通流。下面是3款TMOV的內部電路示意圖，分別介紹一下各自的用途。圖4所示，這是一款雙壓敏的TMOV，在實際應用中，這款TMOV既可以作為兩線共模保護使用，又可以作為兩只壓敏并聯使用。溫度保險絲TCO可為TMOV失效時，為聲光告警提供開關功能。圖5所示是一款具有遠程無源遙信功能的TMOV，圖片中間顯示的小溫度保險絲就是專門作為遠程無源遙信使用的。圖6所示是一款標準的TMOV，最適合采用多只并聯使用。目前，最簡單的TMOV是在引線型壓敏電阻的基礎上直接制作而成，對于我們實現電涌保護器小型化設計能夠起到非常大的幫助。TMOV的防雷設計方案與MOV的保護方案完全相同，只是不要單獨設計保護電路的保險絲，可以進行緊湊密集的設計。