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气体放电管原理及应用

 筱肆 2013-11-19


      浪涌雷电防护离不开气体放电管,气体放电管在电路防护方面起到重要的作用。     
      原理:气体放电管采用陶瓷密闭封装,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体(氩气或氖气)构成。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时,气体放电管便开始放电,并由高阻变成低阻,使电极两端的电压不超过击穿电压。

气体放电管的主要参数

    1)反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间,气体放电管反应时间一般在μs数量极。 

    2)功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量,其定义为在固定的8×20μs电流波形下,所能承受及散发的电流。

    3)电容量指在特定的1MHz频率下测得的气体放电管两极间电容量。气体放电管电容量很小,一般为≤1pF。

    4)直流击穿电压当外施电压以500V/s的速率上升,放电管产生火花时的电压为击穿电压。气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压,其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。

    5)温度范围其工作温度范围一般在-55℃~+125℃之间。

    6)绝缘电阻是指在外施50或100V直流电压时测量的气体放电管电阻,一般>1010Ω。

气体放电管的应用示例

    1)电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用

  特点为低电流量,高持续电源,无漏电流,高可靠性。
           2)气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路
          由于压敏电阻有一致命缺点:具有不稳定的漏电流,性能较差的压敏电阻使用一段时间后,因漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题,压敏电阻之间串入气体放电管。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns,气体放电管的反应时间为100ns,则图4的R2,G,R3的反应时间150ns,为改善反应时间加入R1压敏电阻,这样可使反应时间为25ns。

      3)气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用

自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成,利用各种浪涌抑制器件的特点,可以实现可靠保护。气体放电管一般放在线路输入端,做为一级浪涌保护器件,承受大的浪涌电流。二级保护器件采用压敏电阻,在μs级时间范围内更快地响应。对于高灵敏的电子电路,可采用三级保护器件TVS,在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。当雷电等浪涌到来时,TVS首先起动,会把瞬间过电压精确控制在一定的水平;如果浪涌电流大,则压敏电阻起动,并泄放一定的浪涌电流;两端的电压会有所提高,直至推动前级气体放电管的放电,把大电流泄放到地。





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