UPS應(yīng)用中的過電壓防護(hù)需求及解決方案

另一方面，大型UPS成本空間較多，防護(hù)方案容易實(shí)現(xiàn);而小UPS則成本捉襟見肘，所能采用的防護(hù)手段和器件有限。

5.小容量UPS的電源過電壓防護(hù)方案

過電壓防護(hù)措施的效果和成本與其器件和方案的選擇有著重要的關(guān)系。選擇較低動(dòng)作電壓和較大通流容量的SPD器件可以降低其殘壓，但動(dòng)作電壓太低會(huì)由于電源的不穩(wěn)造成SPD器件頻繁動(dòng)作而提前失效，通流容量較大則造成防護(hù)成本過高。通常情況下，小容量UPS主要還不是考慮防雷，而是對(duì)電源操作過電壓的防護(hù)。

5.1早期的方案

在早期的設(shè)計(jì)中，出于成本考慮，小UPS與其他普通電源產(chǎn)品類似，一般是在220Vac輸入EMI上采用14D471的氧化鋅壓敏電阻(MOV)進(jìn)行過電壓防護(hù)。

一般的14D471壓敏電阻產(chǎn)品，其通流容量大約在6kA(8/20μs，一次)以下，這在電網(wǎng)穩(wěn)定的地區(qū)沒有問題，但是在電網(wǎng)不穩(wěn)定的地區(qū)，采用14D471的壓敏電阻是比較容易損壞的，這是由于操作過電壓浪涌與雷電浪涌相比，幅度雖然較低，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而且呈周期性，這對(duì)于通流容量較小的壓敏電阻來說，吸收浪涌的熱量連續(xù)積累而來不及散發(fā)，是非常容易損壞的。

5.2方案的改進(jìn)

一種方案是增加MOV的通流容量，例如選用20D471、25D471甚至32D471的MOV器件，使通流容量提高到10kA至25KA(8/20μs，一次)左右。這樣，既能夠承受較長(zhǎng)時(shí)間或周期性的過電壓能量瀉放，也能夠令線上的殘壓保持在較低水平。不過，這會(huì)使防護(hù)成本大大增加(數(shù)十倍的增加)。

另一種方案是增加MOV的動(dòng)作電壓，例如選用14D561或14D621等MOV器件，使動(dòng)作電壓從470V提高到560V或620V。這樣，在不改變通流容量的情況下，大大減少了MOV的動(dòng)作機(jī)率和瀉能時(shí)間，而又不增加成本。不過，這會(huì)使線上的殘壓有所提高。

氣體放電管(GDT)是一種新型的適合采用的SPD器件，由于其價(jià)格也還比較便宜。與MOV相比較，GDT具有如下重要的特點(diǎn)：

A).GDT比之MOV具有較好的重復(fù)放電特性，不易損壞。

B).MOV是箝位型元件，而GDT則是短路型元件。

一旦GDT動(dòng)作之后，呈近似短路的低阻狀態(tài)，其短路動(dòng)作將可能持續(xù)半個(gè)周波(10ms)左右，直至過零點(diǎn)時(shí)才能中斷。因此，氣體放電管一般需要與短路保護(hù)器件(例如保險(xiǎn)絲或斷路器等)配合使用。

C).GDT的動(dòng)作電壓精度較MOV要低，通常MOV的動(dòng)作電壓精度為±10%，而GDT的動(dòng)作電壓精度為±20%。

對(duì)于戶外型UPS，由于雷電浪涌及操作過電壓頻繁，考慮到短路保護(hù)器件的恢復(fù)并不方便，一般不宜直接采用氣體放電管作過電壓防護(hù)器件。

5.3組合方案

由于MOV和GDT具有不同的性能特點(diǎn)，其應(yīng)用也有較大差異。理想的過電壓防護(hù)器件要求漏電流小、動(dòng)作響應(yīng)快、殘壓低、不易老化等，而現(xiàn)有單一器件并不能完全符合要求。

為了結(jié)合兩種器件的特點(diǎn)，可以將兩種器件進(jìn)行組合使用，以發(fā)揮器件各自所長(zhǎng)。

兩種器件串聯(lián)使用的方式，MOV的漏電流比GDT要大，而GDT則不存在該問題;但GDT則存在跟隨電流的問題，與MOV串聯(lián)使用后，MOV對(duì)其具有一定的限流作用，并可以及時(shí)地中斷跟隨電流。