電涌保護(hù)器應(yīng)用中的幾個(gè)問題的探討

1、電涌保護(hù)器應(yīng)用中的幾個(gè)問題的探討電涌保護(hù)器應(yīng)用中的幾個(gè)問題的探討摘要：探討了電涌保護(hù)器（SPD）應(yīng)用中的4個(gè)頗有爭議的問題，這就是SPD的響應(yīng)時(shí)間、多級(jí)SPD的動(dòng)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。最后說明了SPD應(yīng)用中各電壓之間的相互關(guān)系。關(guān)鍵詞：電涌保護(hù)器、響應(yīng)時(shí)間、沖擊電流、防雷保護(hù)一、前言電涌保護(hù)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(hù)電子信息技術(shù)產(chǎn)品必不可少的器件

2、。隨著各種電子信息技術(shù)產(chǎn)品越來越多地滲入到社會(huì)和家庭生活的各個(gè)領(lǐng)域，SPD的使用范圍日益擴(kuò)大，市場需求量日益增長?？偟膩碚f，電子信息技術(shù)產(chǎn)品的過電壓保護(hù)還是一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，兩相關(guān)于SPD的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC616431和IEC6164321發(fā)表才幾年，有關(guān)SPD應(yīng)用中的許多問題還存在著爭議，本文就其中的4個(gè)問題提出筆者個(gè)人的看法，以期引起討論。它們是：SPD的響應(yīng)時(shí)間，多級(jí)SPD的動(dòng)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

3、電流峰值的關(guān)系。最后對(duì)SPD應(yīng)用中各個(gè)電壓之間的相互關(guān)系作了說明。二、SPD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SPD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)行過測(cè)量。一個(gè)流行的觀點(diǎn)是，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，SPD對(duì)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(jí)的設(shè)備上。這不符合SPD的是工作情況，是錯(cuò)誤的。SPD中對(duì)沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機(jī)

4、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(duì)于加在它上面的電壓的響應(yīng)本質(zhì)上是很快的。圖1位美國GE公司用不帶引線的壓敏電阻進(jìn)行抑制沖擊電壓的實(shí)驗(yàn)所得到的示波圖[1]。圖中的曲線1是不加壓敏電阻時(shí)的沖擊電壓，曲線2是被壓敏電阻抑制后的波形。由圖可以清楚地看出，氧化鋅壓敏電阻抑制沖擊電壓作用的延時(shí)小于1ns。那么，以前的技術(shù)資料中所說的用壓敏電阻構(gòu)

5、成的SPD響應(yīng)時(shí)間r≤25ns是怎么回事呢？這是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEEC62.331982[2]中定義的響應(yīng)時(shí)間，它是一個(gè)用來表征“過沖“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。為了說明這一點(diǎn)，下面將IEEEC62.331982第6.3條款引述如下（見圖2）。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(shí)，測(cè)量帶引線壓敏電阻的限制電壓的結(jié)果表明，它大于以820標(biāo)準(zhǔn)波時(shí)的限制電壓（圖2的U

6、c）。這種電壓增量UOS稱作“過沖“。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(hù)線路之間的環(huán)路中，或者在引線與模擬被保護(hù)線路的測(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(hù)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(cè)量限制電壓時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到電壓過沖對(duì)于引線長度和環(huán)

7、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(huì)關(guān)于SPD的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC616431和IEC616321都沒有引入響應(yīng)時(shí)間這一參數(shù)：IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)C62.622000[]更明確指出，波前響應(yīng)的技術(shù)要求對(duì)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(jìn)行試驗(yàn)、測(cè)量、計(jì)算或其他認(rèn)證。這是因?yàn)椋海?）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

8、壓，才是十分重要的特性。logJ=C－Klogr式中，C和K是與具體器件相關(guān)的兩個(gè)常數(shù)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料推算出來，于是就可以計(jì)算出這種產(chǎn)品能夠承受的不同波形沖擊電流的峰值了。綜上所述，對(duì)于以壓敏電阻作為非線性抑制元件的SPD，為進(jìn)行不同波形沖擊電流之間的等效變換，應(yīng)以兩種不同波形（例820、10350）的沖擊電流對(duì)所選定的壓敏電阻進(jìn)行試驗(yàn)，分別得出使試樣失效的兩個(gè)電流峰值，代入上式，求得常數(shù)C和K的具體數(shù)值，然后利用該公式進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)