影響防雷器的幾個(gè)重要參數(shù)分析
2012-11-07 來(lái)源：智慧城市網(wǎng)
防雷器的作用是防止感應(yīng)雷產(chǎn)品浪涌損害設(shè)備，是保護(hù)電子產(chǎn)品不可缺少的器件。隨著電子產(chǎn)品越來(lái)越多的應(yīng)用到人們的生活，防雷器也越來(lái)越被大家所熟悉。實(shí)際上，電子系統(tǒng)的防雷保護(hù)還是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，關(guān)于防雷器選擇應(yīng)用中還有許多問(wèn)題存在爭(zhēng)議。本文就防雷器的響應(yīng)時(shí)間，多級(jí)防雷器的動(dòng)作順序等問(wèn)題做出講解。二、多級(jí)防雷器的動(dòng)作順序
當(dāng)單級(jí)防雷器不能將入侵的沖擊過(guò)電壓抑制到規(guī)定保護(hù)電平以下時(shí)，就要采用含有二級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)非線(xiàn)性抑制元件的防雷器。
非線(xiàn)性元件Rv2和Rv2都是壓敏電阻，實(shí)用中RV1也可以使氣體放電管，Ｒv2也可以是穩(wěn)壓管或浪涌抑制二極管（TVS管）。兩極之間的隔離元件Zs可以是電感Ls或電阻Rs，若RV1和RV2的導(dǎo)通電壓分別是Un1和Un2，所選用的元件總是Un2>Un1。
有人認(rèn)為，當(dāng)入侵沖擊波加在X-E端子上時(shí)，總是級(jí)RV1先導(dǎo)銅，然后才是第二級(jí)。實(shí)際上，級(jí)或第二級(jí)先導(dǎo)通都是可能的，這取決于以下因素：
�。�1）入侵沖擊波的波形，主要是電流波前的聲速（di/dt）；
（2）非線(xiàn)性元件Rv1和RV2的導(dǎo)通電壓Un1和Un2的相對(duì)大��；
�。�3）隔離阻抗Zs的性質(zhì)是電阻還是電感，以及它們的大小。
當(dāng)Zs為電阻Rs時(shí)，多數(shù)情況是第二級(jí)先導(dǎo)通。第二級(jí)導(dǎo)通后，當(dāng)沖擊電流I上升到iRs＋Un2≥Un1是級(jí)才導(dǎo)通。級(jí)導(dǎo)通后，由于在大電流下級(jí)的等效阻抗比Rs加第二級(jí)的等效阻抗之和小得多。因而大部分沖擊電流經(jīng)級(jí)泄放，而經(jīng)第二級(jí)泄放的電流則要小得多。若級(jí)為氣體放電管，它導(dǎo)通后的殘壓通常低于第二級(jí)的導(dǎo)通電壓Un2，于是第二級(jí)截止，剩余沖擊電流全部經(jīng)級(jí)氣體放電管泄放。
若Zs為電感Ls，且侵入電流一開(kāi)始的上升速度相當(dāng)快，條件Ls（di/dt）＋Un2>Un1得到滿(mǎn)足,則級(jí)先導(dǎo)通。若級(jí)導(dǎo)通時(shí)的限制電壓為Uc1（1）,則以后隨著入侵沖擊電流升速（di/dt）的下降，當(dāng)條件UC1（1）≥Ls（di/dt）＋Un2得到滿(mǎn)足時(shí)，第二級(jí)才導(dǎo)通。第二級(jí)導(dǎo)通后，將輸出端Y的電壓，抑制在一個(gè)較低的電平上。三、防雷器的響應(yīng)時(shí)間
不少人錯(cuò)誤地認(rèn)為，響應(yīng)時(shí)間是衡量防雷器保護(hù)性能的一個(gè)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(jìn)行過(guò)測(cè)量。一個(gè)流行的觀點(diǎn)是，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，防雷器對(duì)入侵的沖擊無(wú)抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過(guò)"防雷器而作用在下級(jí)的設(shè)備上。這不符合防雷器的是工作情況，是錯(cuò)誤的。
防雷器中對(duì)沖擊過(guò)電壓起抑制作用的非線(xiàn)性元件，按其工作機(jī)理可區(qū)分為"限壓型"（如壓敏電阻器、穩(wěn)壓二極管）和"開(kāi)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(duì)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(shuō)的用壓敏電阻構(gòu)成的防雷器響應(yīng)時(shí)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(shí)間，它是一個(gè)用來(lái)表征"過(guò)沖"特性的物理量，與通常意義上的響應(yīng)時(shí)間是完全不同的另外一個(gè)概念。為了說(shuō)明這一點(diǎn)。
IEEEC62.3（6.3）電壓過(guò)沖（UOS）。在沖擊電流波前很陡、數(shù)值又很大時(shí)，測(cè)量帶引線(xiàn)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(shí)的限制電壓。這種電壓增量UOS稱(chēng)作"過(guò)沖"。盡管壓敏電阻材料本身對(duì)陡沖擊的響應(yīng)時(shí)間有所不同，但差別不大。造成過(guò)沖的主要原因是在器件的載流引線(xiàn)周?chē)⑵鹆舜艌?chǎng)，該此磁場(chǎng)在器件引線(xiàn)和被保護(hù)線(xiàn)路之間的環(huán)路中，或者在引線(xiàn)與模擬被保護(hù)線(xiàn)路的測(cè)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(xiàn)長(zhǎng)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(hù)線(xiàn)路上，所以在沖擊波波前很陡而數(shù)值又很大的條件下測(cè)量限制電壓時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到電壓過(guò)沖對(duì)于引線(xiàn)長(zhǎng)度和環(huán)路耦合的依賴(lài)關(guān)系，而不能把過(guò)沖作為器件內(nèi)在的特性來(lái)看待。近幾年來(lái)發(fā)表的國(guó)際電工委員會(huì)關(guān)于防雷器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61643-1和IEC6163-21都沒(méi)有引入響應(yīng)時(shí)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(duì)防雷器的典型應(yīng)用而言是沒(méi)有必要的，可能引起技術(shù)要求上的誤導(dǎo)，因此如無(wú)特別要求，不規(guī)定該技術(shù)要求，也不進(jìn)行試驗(yàn)、測(cè)量、計(jì)算或其他認(rèn)證。這是因?yàn)椋?br />
�。�1）對(duì)于沖擊保護(hù)這一目的而言，在規(guī)定條件下測(cè)得的限制電壓，才是十分重要的特性。
�。�2）防雷器對(duì)波前的響應(yīng)特性不僅與防雷器的內(nèi)部電抗以及對(duì)沖擊電壓起限制作用的非線(xiàn)性元件的導(dǎo)電機(jī)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(xiàn)的長(zhǎng)短和接線(xiàn)方式也有重要影響。
筆者認(rèn)為，對(duì)于電源保護(hù)用防雷器，以下三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是重要的：①限制電壓（保護(hù)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。另外還有很多參數(shù)：比如防雷器的工作電壓、保護(hù)水平、放電電流等，這些參數(shù)行外人士可能不是很明白，所以大家選擇防雷器的時(shí)候一定要多注意，選擇正規(guī)的、合適的防雷產(chǎn)品。
