常見的浪涌抑制器件特點及應用

1、金屬氧化物壓敏電阻（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，其特性與兩只背對背聯接的穩壓管非常相似，有著毫微秒級的響應速度。壓敏電阻對瞬變信號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。壓敏電阻是目前在電子產品中使用最廣泛的浪涌抑制器件。當壓敏電阻上的電壓超過一定幅度時，電阻的阻值大幅度降低，從而將浪涌能量泄放掉。在浪涌電壓作用下，導通后的壓敏電阻上的電壓（一般稱為箝位電壓），等于流過壓敏電阻的電流乘以壓敏電阻的阻值，因此在浪涌電流的峰值處箝位電壓達到最高。

壓敏電阻的特點：

a）優點：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，反應速度快，無極性，無續流，峰值電流承受能力較大，價格低。

b）缺點：鉗位電壓較高，一般可以達到工作電壓的2～3倍；而且，隨著受到浪涌沖擊次數的增加，漏電流增加；另外，響應時間較長，寄生電容較大。c）適用場合：直流電源線。

壓敏電阻的選擇

a）從抑制瞬變干擾的角度出發，壓敏電壓要盡量、低頻信號線，或者與氣體放電管串聯起來用在交流電源線上。

降低以接近被保護電路的工作電壓；從提高元件壽命來看，又要拉開兩者差距。一般折衷的選取方案為：對交流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的2．2倍；對直流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的1．5倍。

b）通流量的選取：在實際應用中，壓敏電阻所吸收的最大浪涌電流應小于它的最大通流量。對同一應用場合，當最大通流量增加一倍，壓敏電阻的壽命也同步增加一倍。

2、硅瞬變電壓吸收二極管（TVS）

TVS為電壓箝位型工作方式，亞納秒級的響應速度。TVS有多種封裝方式，可滿足不同場合的需要。當TVS上的電壓超過一定的幅度時，器件迅速導通．通過PN結反向過壓雪崩擊穿將浪涌能量泄放掉。由于這類器件導通后阻抗很小，因此它的箝位電壓很平坦，并且很接近工作電壓。

硅瞬變電壓吸收二極管的特點

a）優點：響應時間短，漏電流小，擊穿電壓偏差小。箝位電壓低（相對于工作電壓），動作精度高，無跟隨電流（續流），體積小，每次經受瞬變電壓后其性能不會下降，可靠性高。

b）缺點：由于所有功率都耗散在二極管的PN結上，因此它所承受的功率值較小，允許流過的電流較小。一般的TVS器件的寄生電容較大，如在高速數據線上使用。要用特制的低電容器件，但是低電容器件的額定功率往往較小。

c）適用場合：浪涌能量較小的場合。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，則把它作為后級防護。

硅瞬變電壓吸收二極管的選擇

a）最大箝位電壓VCMAX應不大于電流的最大允許安全電壓。

b）最大反向工作電壓VRWM應不低于電路的最大工作電壓。一般略高于電路的工作電壓。c）TVS額定的最大脈沖功率必須大于電路中出現的最大瞬態浪涌功率。

d）對小電流負載的保護，可在二極管之前串接適當的限流電阻。從而可選用小的峰值吸收功率的TVS來擔任這一功能。

氣體放電管氣體放電管采用陶瓷密閉封裝，內部由兩個或數個帶間隙的金屬電極，充以惰性氣體（氬氣或氖氣）構成。當加到兩電極端的電壓達到使氣體放電管內的氣體擊穿時，氣體放電管便開始放電，器件變為短路狀態，使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。氣體放電管一旦導通后，它兩端的電壓會很低。氣體放電管有兩極和三極之分，可分別用于線間和線一地間的保護。

3、氣體放電管

氣體放電管采用陶瓷密閉封裝，內部由兩個或數個帶間隙的金屬電極，充以惰性氣體（氬氣或氖氣）構成。當加到兩電極端的電壓達到使氣體放電管內的氣體擊穿時，氣體放電管便開始放電，器件變為短路狀態，使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。氣體放電管一旦導通后，它兩端的電壓會很低。氣體放電管有兩極和三極之分，可分別用于線間和線一地間的保護。

氣體放電管的特點

a）優點：承受電流大，絕緣電阻高，漏電流小，寄生電容小。

b）缺點：點火電壓高，殘壓較高，反應時間慢（≥100ns），動作電壓精度較低，會慢性漏氣、有光敏效應、離散性大。有跟隨電流（續流）。若跟隨電流的時間較長，會導致放電管觸點迅速燒毀，從而縮短放電管的壽命。

c）適用場合：信號線或工作電壓低于導通維持電壓的直流電源線上（一般低于10V）；與壓敏電阻組合起來用在交流電源線上。它具有很強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粗保護。

氣體放電管的選擇

在直流電路中氣體放電管的標稱電壓選擇為工作電壓的1．8倍：在交流電路中選擇為工作電壓有效值的2．5倍。氣體放電管標稱電流容量應大于被保護電路的可能最大浪涌沖擊容量。由于有跟隨電流（續流），氣體放電管一般不可使用在直流電路中，除非直流工作電壓低于氣體放電管的擊穿維持電壓。

4、其它浪涌吸收器件

固體放電管

固體放電管是一種新的瞬變電壓吸收器件，與氣體放電管一樣同屬能量轉移型保護器件，但性能更理想。如通態壓降僅3V左右，接近短路；納秒級的響應速度；動作電壓穩定；使用壽命長；能雙方向吸收正／負極性的瞬變電壓。

固體放電管有一定的結電容；在脈沖狀態下觸發電壓較直流擊穿電壓稍有提高（如200V的管子其脈沖觸發電壓為350V），比氣體放電管要好得多。固體放電管的失效模式是短路．其意義在于不會使故障擴大。也便于值班人員及時發現故障和處理故障。

晶閘管型防護器件

晶閘管型防護器件有兩種：

a）控制柵極型雙向三端器件，如SCR、TRLAO等。因為大多數電源電路的輸出端都有電壓過載保護，用一個電平觸發SCR的控制柵極將輸出短路而中斷供電。響應時間約100IXs，這對電壓敏感的器件有可能造成損壞，它的優點是耐電流量大。缺點是點火電壓易變化，響應時間慢。

b）控制維持電流型雙向兩端器件。由PNPNP五層組成，其結構是在單芯片上逆向并聯組成的復合器件。該器件還具有響應速率快、不需多級防護電路、耐電流量大、靜電容量小、可靠性高等優點，特別適用于防護雷電浪涌。

5、氣體放電管和壓敏電阻組合應用

氣體放電管和壓敏電阻都不適合單獨在交流電源線上使用。一個實用的方案是將氣體放電管與壓敏電阻串聯起來使用。如果同時在壓敏電阻上并聯一個電容，浪涌電壓到來時，可以更快地將電壓加到氣體放電管上。縮短導通時間。這種氣體放電管與壓敏電阻的組合除了可以避免上述缺點以外．還有一個好處就是可以降低限幅電壓值。可以使用導通電壓較低的壓敏電阻，從而可以降低限幅電壓值。該連接方式對浪涌電壓的抑制作用如圖2所示。采用組合式保護方案能發揮不同保護器件的各自特點，從而取得最好的保護效果