浪涌保護(hù)器常見(jiàn)的幾種抑制器件特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

浪涌保護(hù)器（Surge Protection Device，SPD）是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置，適用于交流50/60Hz，額定電壓220V/380V的供電系統(tǒng)中。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害，對(duì)間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時(shí)過(guò)壓的電涌進(jìn)行保護(hù)，適用于家庭住宅、第三產(chǎn)業(yè)以及工業(yè)領(lǐng)域電涌保護(hù)的要求。

一、浪涌保護(hù)器的分類(lèi)和工作原理

浪涌保護(hù)器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個(gè)非線性電壓限制元件，其按工作原理可分為電壓開(kāi)關(guān)型、限壓型及組合型三類(lèi)。

（1）電壓開(kāi)關(guān)型：SPD在沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，當(dāng)浪涌出現(xiàn)時(shí)突變?yōu)榈妥杩範(fàn)顟B(tài)，有效地將浪涌電流分流到地，保護(hù)設(shè)備免受過(guò)電壓的損害。

（2）限壓型SPD：在沒(méi)有浪涌出現(xiàn)時(shí)表現(xiàn)為高阻抗?fàn)顟B(tài)，但隨電涌電流和電壓的增加，阻抗會(huì)不斷減小，將電壓限制在一個(gè)安全的水平，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性，從而避免過(guò)電壓對(duì)設(shè)備造成損害。

（3）組合型SPD：將電壓開(kāi)關(guān)型和限壓型兩種SPD組合在一起，既有電壓開(kāi)關(guān)的功能，又有限壓的功能，可以同時(shí)限制瞬態(tài)過(guò)電壓和泄放電涌電流，保護(hù)效果更好。

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二、常見(jiàn)的幾種抑制器件特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

不同類(lèi)型的浪涌保護(hù)器（SPD），所使用的抑制器件也有所不同，下面一起來(lái)看看幾種常見(jiàn)的抑制器特點(diǎn)及應(yīng)用。

（1）金屬氧化物壓敏電阻（Metal oxide varistor，MOV）：壓敏電阻由金屬氧化物（主要是氧化鋅）材料組成，屬箝位型器件，其特性與兩只背對(duì)背聯(lián)接的穩(wěn)壓管非常相似，有著毫微秒級(jí)的響應(yīng)速度。壓敏電阻對(duì)瞬變信號(hào)的吸收能力與其體積成正比：其厚度正比于電壓；面積正比于電流，是目前在電子產(chǎn)品中使用最廣泛的浪涌抑制器件。當(dāng)壓敏電阻上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，電阻的阻值大幅度降低，從而將浪涌能量泄放掉。

壓敏電阻的特點(diǎn)：

電壓范圍很寬，可從幾伏到幾千伏；

吸收浪涌電流可從幾十到幾千安培，反應(yīng)速度快，無(wú)極性，無(wú)續(xù)流，峰值電流承受能力較大，價(jià)格實(shí)惠。

適用場(chǎng)合：

直流電源線、低頻信號(hào)線，或者與氣體放電管串聯(lián)起來(lái)用在交流電源線上。

（2）瞬態(tài)電壓抑制二極管（Transient voltage suppressor，TVS）：TVS為電壓箝位型工作方式，亞納秒級(jí)的響應(yīng)速度。TVS有多種封裝方式，可滿足不同場(chǎng)合的需要。當(dāng)TVS上的電壓超過(guò)一定的幅度時(shí)，器件迅速導(dǎo)通，通過(guò)PN結(jié)反向過(guò)壓雪崩擊穿將浪涌能苣泄放掉。

瞬態(tài)電壓抑制二極管的特點(diǎn)：

響應(yīng)時(shí)間短，漏電流小，擊穿電壓偏差小，箝位電壓低（相對(duì)于工作電壓）動(dòng)作精度高，無(wú)跟隨電流（續(xù)流），體積小，每次經(jīng)受瞬變電壓后其性能不會(huì)下降，可靠性高。

適用場(chǎng)合：

浪涌能量較小的場(chǎng)合，如果浪涌能量較大，要與其它大功率浪涌抑制器件一同使用，則把它作為后級(jí)防護(hù)。

（3）氣體放電管（Gas discharge tube，GDT）：氣體放電管采用陶瓷密閉封裝，內(nèi)部由兩個(gè)或數(shù)個(gè)帶間隙的金屬電極，充以惰性氣體（氬氣或氖氣）構(gòu)成。當(dāng)加到兩電極端的電壓達(dá)到使氣體放電管內(nèi)的氣體擊穿時(shí)，氣體放電管便開(kāi)始放電，器件變?yōu)槎搪窢顟B(tài)，使電極兩端的電壓不超過(guò)擊穿電壓。氣體放電管一旦導(dǎo)通后，它兩端的電壓會(huì)很低。氣體放電管有兩極和三極之分，可分別用于線間和線-地間的保護(hù)。

氣體放電管的特點(diǎn)：

受電流大，絕緣電阻高，漏電流小，寄生電容小。

適用場(chǎng)合：- 信號(hào)線或工作電壓低于導(dǎo)通維持電壓的直流電源線上（一般低于10 V）；

與壓敏電阻組合起來(lái)用在交流電源線上。

它具有很強(qiáng)的沖擊電流吸收能力，但有著較高的起弧電壓，所以比較適合做一級(jí)粗保護(hù)。

（4）壓敏電阻（Metal oxide varistor，MOV）：壓敏電阻由金屬氧化物（主要是氧化鋅）材料組成，屬于限壓型器件，其特性與兩只背對(duì)背聯(lián)接的穩(wěn)壓管非常相似，有著毫微秒級(jí)的響應(yīng)速度。壓敏電阻對(duì)瞬變信號(hào)的吸收能力與其體積成正比：其厚度正比于電壓；面積正比于電流，是目前在電子產(chǎn)品中使用最廣泛的浪涌抑制器件。當(dāng)壓敏電阻上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，電阻的阻值大幅度降低，從而將浪涌能量泄放掉。

壓敏電阻的特點(diǎn)：

電壓范圍很寬，可從幾伏到幾千伏；

吸收浪涌電流可從幾十到幾千安培，反應(yīng)速度快，無(wú)極性，無(wú)續(xù)流，峰值電流承受能力較大，價(jià)格實(shí)惠。

適用場(chǎng)合：

直流電源線、低頻信號(hào)線，或者與氣體放電管串聯(lián)起來(lái)用在交流電源線上。

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三、地凱科技浪涌保護(hù)器的選型和安裝方法

浪涌保護(hù)器的選型和安裝應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和保護(hù)需求進(jìn)行，一般應(yīng)遵循以下原則：

根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作電壓、電流、頻率等參數(shù)，選擇合適的浪涌保護(hù)器類(lèi)型和規(guī)格，避免選用過(guò)大或過(guò)小的浪涌保護(hù)器，影響保護(hù)效果或造成浪涌保護(hù)器損壞；

根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的重要程度和浪涌危害的可能性，選擇合適的浪涌保護(hù)器級(jí)別，一般分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)浪涌保護(hù)器，分別用于不同的保護(hù)區(qū)域，形成分級(jí)保護(hù)，提高保護(hù)效率和可靠性；

根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的數(shù)量和位置，選擇合適的浪涌保護(hù)器安裝方式，一般有集中安裝和分散安裝兩種，集中安裝是指將浪涌保護(hù)器安裝在電源進(jìn)線端或配電箱內(nèi)，對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)或分支進(jìn)行保護(hù)，分散安裝是指將浪涌保護(hù)器安裝在被保護(hù)設(shè)備的近端，對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；

根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的特殊要求，選擇合適的浪涌保護(hù)器附加功能，如遙信報(bào)警、熱斷路、故障指示等，以便于監(jiān)測(cè)和維護(hù)浪涌保護(hù)器的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。

浪涌保護(hù)器的安裝應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，一般應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

浪涌保護(hù)器應(yīng)安裝在被保護(hù)設(shè)備的進(jìn)線端，與被保護(hù)設(shè)備之間的連接線應(yīng)盡量短小，以減少分布電感和阻抗，提高保護(hù)效果；

浪涌保護(hù)器應(yīng)與地線牢固連接，地線應(yīng)盡量短粗，以減少地線阻抗，提高泄放能力；

浪涌保護(hù)器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備的工作電壓相匹配，避免過(guò)壓或欠壓造成浪涌保護(hù)器誤動(dòng)作或失效；

浪涌保護(hù)器應(yīng)定期檢查和測(cè)試，以確保其正常工作，如發(fā)現(xiàn)浪涌保護(hù)器損壞或老化，應(yīng)及時(shí)更換。

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四、地凱科技浪涌保護(hù)器的應(yīng)用案例

下面給出幾個(gè)浪涌保護(hù)器的應(yīng)用案例，以便于讀者更好地理解浪涌保護(hù)器的作用和原理。

（1）電力系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

電力系統(tǒng)是最容易受到雷電和其他瞬態(tài)過(guò)電壓的影響的系統(tǒng)，因此需要采用浪涌保護(hù)器對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免設(shè)備損壞或火災(zāi)事故。電力系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器一般分為三級(jí)。

一級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在電力系統(tǒng)的進(jìn)線端，主要用于承受雷電直擊或間接雷電引入的大電流沖擊，一般采用電壓開(kāi)關(guān)型的浪涌保護(hù)器，如氣體放電管、金屬氧化物避雷器等，其額定放電電流應(yīng)不小于20 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.1倍的電源電壓；

二級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在電力系統(tǒng)的分支線上，主要用于承受一級(jí)浪涌保護(hù)器泄放后的殘余浪涌電壓，一般采用限壓型的浪涌保護(hù)器，如壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管等，其額定放電電流應(yīng)不小于10 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.15倍的電源電壓；

三級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在電力系統(tǒng)的末端，主要用于對(duì)重要的電力設(shè)備進(jìn)行精細(xì)保護(hù)，一般采用組合型的浪涌保護(hù)器，如壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管的組合，其額定放電電流應(yīng)不小于5 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.2倍的電源電壓。

（2）通信系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

通信系統(tǒng)是最容易受到雷電和其他瞬態(tài)過(guò)電壓的影響的系統(tǒng)之一，因此需要采用浪涌保護(hù)器對(duì)通信設(shè)備和通信線路進(jìn)行保護(hù)，避免設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失。通信系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器一般分為兩級(jí)。

通信系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器分級(jí)

一級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在通信系統(tǒng)的進(jìn)線端，主要用于承受雷電直擊或間接雷電引入的大電流沖擊，一般采用電壓開(kāi)關(guān)型的浪涌保護(hù)器，如氣體放電管、金屬氧化物避雷器等，其額定放電電流應(yīng)不小于10 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.1倍的信號(hào)電壓；

- 二級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在通信系統(tǒng)的末端，主要用于對(duì)敏感的通信設(shè)備和通信線路進(jìn)行精細(xì)保護(hù)，一般采用限壓型或組合型的浪涌保護(hù)器，如瞬態(tài)抑制二極管、半導(dǎo)體放電管、壓敏電阻等，其額定放電電流應(yīng)不小于5 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.2倍的信號(hào)電壓。

（3）工業(yè)控制系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

工業(yè)控制系統(tǒng)是由各種傳感器、執(zhí)行器、控制器、通訊設(shè)備等組成的復(fù)雜系統(tǒng)，其對(duì)電源和信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性要求很高，因此需要采用浪涌保護(hù)器對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，避免浪涌造成設(shè)備故障或數(shù)據(jù)丟失。工業(yè)控制系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器一般分為兩級(jí)。

工業(yè)控制系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器分級(jí)

一級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在工業(yè)控制系統(tǒng)的電源進(jìn)線端，主要用于承受雷電直擊或間接雷電引入的大電流沖擊，一般采用電壓開(kāi)關(guān)型的浪涌保護(hù)器，如氣體放電管、金屬氧化物避雷器等，其額定放電電流應(yīng)不小于20 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.1倍的電源電壓；

二級(jí)浪涌保護(hù)器：安裝在工業(yè)控制系統(tǒng)的各個(gè)分支線上，主要用于對(duì)各種傳感器、執(zhí)行器、控制器、通訊設(shè)備等進(jìn)行精細(xì)保護(hù)，一般采用限壓型或組合型的浪涌保護(hù)器，如瞬態(tài)抑制二極管、半導(dǎo)體放電管、壓敏電阻等，其額定放電電流應(yīng)不小于10 kA，最大持續(xù)工作電壓應(yīng)不大于1.15倍的電源或信號(hào)電壓。

地凱科技浪涌保護(hù)器SPD是一種有效的防止浪涌危害的電子裝置，它可以根據(jù)不同的工作原理和抑制器件，對(duì)不同的電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，提高設(shè)備的安全性和可靠性。在選用和安裝浪涌保護(hù)器時(shí)，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的參數(shù)、重要程度、數(shù)量和位置等因素，選擇合適的浪涌保護(hù)器類(lèi)型、規(guī)格、級(jí)別、安裝方式和附加功能，以達(dá)到最佳的保護(hù)效果。同時(shí)，應(yīng)定期檢查和測(cè)試?yán)擞勘Ｗo(hù)器的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換損壞或老化的浪涌保護(hù)器，保證浪涌保護(hù)器的正常工作。

審核編輯 黃宇