浪涌電壓

電路在遭雷擊和在接通、斷開電感負(fù)載或大型負(fù)載時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生很高的操作過電壓，這種瞬時(shí)過電壓（或過電流）稱為浪涌電壓（或浪涌電流），是一種瞬變干擾：例如直流6V繼電器線圈斷開時(shí)會(huì)出現(xiàn)300V～600V的浪涌電壓；接通白熾燈時(shí)會(huì)出現(xiàn)8～10倍額定電流的浪涌電流；當(dāng)接通大型容性負(fù)載如補(bǔ)償電容器組時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)大的浪涌電流沖擊，使得電源電壓突然降低；當(dāng)切斷空載變壓器時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高達(dá)額定電壓8～10倍的操作過電壓。浪涌電壓現(xiàn)象日趨嚴(yán)重地危及自動(dòng)化設(shè)備安全工作，消除浪涌噪聲干擾、防止浪涌損害一直是關(guān)系到自動(dòng)化設(shè)備安全可靠運(yùn)行的核心問題?，F(xiàn)代電子設(shè)備集成化程度在不斷提高，但是它們的抗御浪涌電壓能力卻在下降。在多數(shù)情況下，浪涌電壓會(huì)損壞電路及其部件，其損壞程度與元器件的耐壓強(qiáng)度密切相關(guān)，并且與電路中可以轉(zhuǎn)換的能量相關(guān)。

為了避免浪涌電壓擊毀敏感的自動(dòng)化設(shè)備，必須使出現(xiàn)這種浪涌電壓的導(dǎo)體在非常短的時(shí)間內(nèi)同電位均衡系統(tǒng)短接（引入大地）。在其放電過程中，放電電流可以高達(dá)幾千安，與此同時(shí)，人們往往期待保護(hù)單元在放電電流很大時(shí)也能將輸出電壓限定在盡可能低的數(shù)值上。因此，空氣火花間隙、充氣式過電壓放電器、壓敏電阻、雪崩二極管、TVS（Transientvoltagesuppressor）、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件，是單獨(dú)或以組合電路形式被應(yīng)用到被保護(hù)電路中，因?yàn)槊總€(gè)元器件有其各自不同的特性，并且具有不同的性能：放電能力；響應(yīng)特性；滅弧性能；限壓精度。根據(jù)不同的應(yīng)用場合以及設(shè)備對浪涌電壓保護(hù)的要求，可根據(jù)各類產(chǎn)品的特性來組合出符合應(yīng)用要求的過電壓保護(hù)系統(tǒng)。

浪涌電壓吸收器

浪涌噪聲常用浪涌吸收器進(jìn)行抑制，常用的浪涌吸收器有：

（1）氧化鋅壓敏電阻

氧化鋅壓敏電阻是以氧化鋅為主體材料制成的壓敏電阻，其電壓非線性系數(shù)高，容量大、殘壓低、漏電流小、無續(xù)流、伏安特性對稱、電壓范圍寬、響應(yīng)速度快、電壓溫度系數(shù)小，且具有工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛使用的浪涌電壓保護(hù)器件。適用于交流電源電壓的浪涌吸收、各種線圈、接點(diǎn)間浪涌電壓吸收及滅弧，三極管、晶閘管等電力電子器件的浪涌電壓保護(hù)。

（2）R、C、D組合浪涌吸收器

R、C、D組合浪涌吸收器比較適用于直流電路，可根據(jù)電路的特性對器件進(jìn)行不同的組合，如圖1（a）適用于高電平直流控制系統(tǒng)，而圖1（b）中采用齊納穩(wěn)壓管或雙向二極管，適用于正反向需要保護(hù)的電路。

圖1R、C、D浪涌保護(hù)器

(a)單向保護(hù)(b)雙向保護(hù)

圖2TVS電壓（電流）時(shí)間特性

（3）瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）

當(dāng)TVS兩極受到反向高能量沖擊時(shí)，它能以10－12s級(jí)的速度，將其兩極間的阻抗由高變低，吸收高達(dá)數(shù)kW的浪涌功率，使兩極的電位箝位于預(yù)定值，有效地保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。TVS具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備等領(lǐng)域。

①TVS的特性

其正向特性與普通二極管相同，反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。圖2是TVS的電流－時(shí)間和電壓－時(shí)間曲線。在浪涌電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓Vbr而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過TVS的電流將達(dá)到峰值脈沖電流IPP，同時(shí)在其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓VC以下。其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初態(tài)，這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護(hù)電子元器件的過程。

②TVS與壓敏電阻的比較

目前，國內(nèi)不少需要進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上應(yīng)用壓敏電阻較為普遍，TVS與壓敏電阻性能比較如表1所示：

表1TVS與壓敏電阻的比較