浪涌保护器的基本要求是响应时间快,放电电流大,输出残余电压低和使用寿命长。要想达到上述要求需采用不同的保护元件或搭建多级保护电路。 常用的保护元件有四种:陶瓷(或玻璃)气体放电管(GDT)、金属氧化物压敏电阻(MOV)、瞬态抑制二极管(TVS)、半导体放电管(TSS)。
气体放电管(GDT)
其结构是在陶瓷外壳内部(两端有金属电极)充入惰性气体,比如氩气或氖气。当外部电压(两极)增大到使两极间的电场超过气体的绝缘强度时,两 极发生间隙击穿呈低阻状态。
压敏电阻(MOV)
压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体,非线性电阻。当作用在两端的电压高于它的额定电压时,它的电阻将迅速减小而近似短路。
瞬态抑制二极管(TVS)
瞬态抑制二极管有单极性和双极性两种。其最大特点是响应时间非常快。
半导体放电管/晶闸管(TSS)
半导体放电管是基于可控硅的原理和机构的一种二端负阻器件,用于保护敏感易损的集成电路,使之免遭浪涌冲击而造成的损坏。半导体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。具有精确导通、快速响应(响应时间ns级)、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。
信号浪涌保护器的工作原理
当浪涌电压加在保护电路的输入端时,响应速度最快的瞬态抑制二极管(TVS)首先动作。通过选择适当耦合元件(电感或电阻)参数使线路设计为在瞬态 抑制二极管可能损坏之前,随着放电电流的增加使其在L2上产生的压降加上在TVS上的压降达到压敏电阻(MOV)的击穿电压,这时MOV开始放电。同样,随着放电电流进一步增加使其在L1上的压降加上MOV击穿电压达到气体放电管(GDT)的动作电压,最终由GDT释放更大的浪涌电流,见下图。