氣體放電管怎樣選型

一、 GDT 參數(shù)選擇步驟

關(guān)于GDT的選型上海雷卯EMC小哥引用“AC 220V線路進(jìn)行2kV線間和4kV線對地的過電壓防護(hù)”案例來闡述GDT的選型。

1. 續(xù)流電壓

考慮AC 220V線路工作電壓遠(yuǎn)大于續(xù)弧電壓15V，因此不能直接只使用GDT進(jìn)行防護(hù)，需要采取其他措施（如串聯(lián)電阻或使用其他類型的保護(hù)器件）來避免續(xù)弧現(xiàn)象。

2. 直流擊穿電壓

直流擊穿電壓選擇多大需根據(jù)以下計(jì)算得出：線路正常運(yùn)行電壓峰值（交流線路需將有效值轉(zhuǎn)換為峰值）故220V×1.414=311.08V,最小直流擊穿電壓 min（ufdc）應(yīng)當(dāng)大于等于線路正常運(yùn)行電壓峰值 (Up) 的1.8倍則1.8×311.08V=559.944V，可以選擇一個接近但不低于560V的直流擊穿電壓。例如，選擇600V的直流擊穿電壓的GDT。

3. 后級器件耐壓值

GDT的脈沖擊穿電壓需要基于后級電路中元件的耐壓能力來確定。后級保護(hù)器件的耐壓應(yīng)當(dāng)大于GDT的脈沖擊穿電壓，以確保電路安全。這一部分的具體數(shù)值需要根據(jù)后級電路的設(shè)計(jì)來決定。

4. 通流容量

首先確認(rèn)測試波形，一般是8/20us和10/700us 2種波形，通流容量大小選擇：假設(shè)浪涌電壓完全出現(xiàn)在內(nèi)阻上，則通流容量為 2000V/2Ω = 1000A，為了確保GDT能承受這一級別的浪涌電流，所選GDT的通流容量至少應(yīng)為1000A。

通過上述步驟，我們可以合理地選擇并配置GDT以實(shí)現(xiàn)有效的浪涌保護(hù)。

二 GDT的應(yīng)用：

通常電源、高速信號等都可以使用GDT浪涌防護(hù), 低電容可以保證信號傳輸，微信搜索上海雷卯微信公眾號內(nèi)可查看全套的防護(hù)方案。摘列示意圖如下。

三 GDT的續(xù)流問題

當(dāng)過電壓施加于GDT兩端時，其兩端電壓上升至足以引發(fā)氣體放電，從而導(dǎo)通GDT。隨著通過GDT的電流增加，放電狀態(tài)會從輝光放電過渡到弧光放電。這兩種放電狀態(tài)都需要一定的維持電壓才能持續(xù)。在過電壓消失之后，理想的GDT應(yīng)該立即斷開，以恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，然而在實(shí)際應(yīng)用中，如果電路的工作電壓高于GDT的續(xù)流電壓（也稱為維持電壓），GDT可能會繼續(xù)導(dǎo)通，形成續(xù)流現(xiàn)象。GDT的持續(xù)導(dǎo)通會導(dǎo)致電路短路，進(jìn)而產(chǎn)生較大的電流，最終可能導(dǎo)致GDT或其他電路元件過熱甚至損壞。

為了避免上述續(xù)流問題，上海雷卯建議采取以下措施之一或結(jié)合使用：

1. 串聯(lián)限流電阻：在GDT與電路之間串聯(lián)一個適當(dāng)?shù)碾娮瑁韵拗仆ㄟ^GDT的電流，降低續(xù)流的可能性。

2. 使用附加保護(hù)器件：壓敏電阻可以在過電壓事件發(fā)生時與GDT共同工作，而在正常工作條件下能夠確保電路不受GDT續(xù)流的影響。

3. 選擇具有較高續(xù)流電壓的GDT，使得在正常工作電壓下不易觸發(fā)續(xù)流現(xiàn)象。提高續(xù)弧電壓，并不是不續(xù)流，工作電壓足夠大，還是會續(xù)流，要注意這點(diǎn)。

四 上海雷卯既往客戶的案例分析

產(chǎn)品背景：220V AC輸入，滿足浪涌8/20us和1.2/50us測試標(biāo)準(zhǔn)，差模6kV,共模10kV，絕緣耐壓測試1750V，3S實(shí)驗(yàn)，但是浪涌共模10kV時，次級電解電容異常。

初始選型問題：初始設(shè)計(jì)中，考慮到絕緣耐壓測試的要求，選擇了直流擊穿電壓高達(dá)3600V的GDT。然而，這樣的選擇導(dǎo)致了殘壓過高（約5.1kV），這與電路保護(hù)的需求產(chǎn)生了沖突。在浪涌測試過程中，次級電解電容器由于殘壓過高而受到損害。

解決方案 更換GDT：將GDT的直流擊穿電壓從3600V降低至2500V，以減小殘壓（大約2.8kV），同時確保它能夠承受絕緣耐壓測試的要求。更換后的GDT在進(jìn)行10kV共模浪涌測試時，次級電解電容器未再出現(xiàn)異常，測試通過。

安規(guī)測試：在安規(guī)測試中，通常要求移除過電壓保護(hù)器件來進(jìn)行絕緣耐壓測試，以便準(zhǔn)確評估線纜和絕緣外殼之間的耐壓性能。然而，在某些行業(yè)中，如鐵路行業(yè)，不允許移除保護(hù)器件，因?yàn)檫@種做法一般不符合現(xiàn)場實(shí)際情況。

結(jié)論：在本案例中，通過調(diào)整GDT的選擇，上海雷卯成功解決了次級電解電容器在共模10kV浪涌測試中出現(xiàn)的問題。同時也綜合考慮行業(yè)實(shí)踐與安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)之間的平衡。通過合理選擇保護(hù)器件，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以確保電路既符合安全標(biāo)準(zhǔn)又能在實(shí)際應(yīng)用中提供有效的保護(hù)。

五 常見場景的浪涌防護(hù)GDT用料推薦

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