Una visión general completa de los Tubos de Descarga de Gas (GDTs), cubriendo estructura, características, aplicaciones y consejos de selección para la protección contra sobretensiones en sistemas de telecomunicaciones, energía y industriales.
1. Resumen
Los Tubos de Descarga de Gas (GDTs) son componentes de protección contra sobretensiones de tipo hueco ampliamente utilizados en sistemas de comunicación, suministro de energía y señales. Están diseñados para descargar sobretensiones causadas por rayos, inducidas o descargas electrostáticas (ESD), protegiendo así circuitos electrónicos sensibles. Tipos comunes incluyen GDTs de dos electrodos y tres electrodos, generalmente encapsulados en carcasa cerámica, por lo que también se conocen como tubos de descarga cerámicos.
2. principio de funcionamiento
Los TGD se llenan con gases inertes como el neón, argón o criptón. Cuando el voltaje entre los electrodos supera el umbral de ruptura, el gas se ioniza y se vuelve conductor, formando un camino de baja resistencia que desvía la corriente de pico hacia tierra. Una vez que la condición de sobrevoltaje cesa, el gas se desioniza y vuelve a un estado de aislamiento, permitiendo que el circuito reanude su funcionamiento normal.
3. Características Principales
Alta tolerancia a voltajes: el voltaje de ruptura en CC oscila entre decenas y miles de voltios.
Alta capacidad de corriente de pico: puede manejar desde miles hasta decenas de miles de amperios.
Corriente de fuga extremadamente baja: la resistencia de aislamiento alcanza niveles de GΩ bajo condiciones normales.
Baja capacitancia parasitaria: típicamente inferior a 1 pF, ideal para puertos de comunicación de alta velocidad.
Característica autoregenerativa: vuelve automáticamente al estado de alta resistencia después del pico, sin afectar la transmisión de señales.
4. Aplicaciones Típicas
Protección contra rayos para líneas de comunicación: Teléfonos, ADSL, fibra óptica, interfaces Ethernet.
Protección del suministro eléctrico: Sistemas de distribución DC, fuentes de alimentación conmutada, sistemas UPS.
Equipo de automatización industrial: Unidades de control PLC, entradas de relé.
Puertos expuestos al exterior: Dispositivos de vigilancia, sistemas de antena, terminales de control de tráfico.
estrategia de Protección en Etapas Múltiples
Para lograr una protección integral contra sobretensiones, los GDT a menudo se utilizan en combinación con los siguientes componentes:
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Tipo de componente |
Función |
Método de instalación |
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Variador (MOV) |
Absorber la energía residual y suprimir el libre rueda a medio plazo |
Usar en serie |
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Diodo de supresión transitoria (TVS) |
Fijación rápida para proteger dispositivos sensibles a alta frecuencia o estática |
Usar en paralelo |
Configuración típica: GDT en serie con MOV y en paralelo con TVS es una configuración común de protección contra sobretensiones de tres niveles para interfaces de alimentación o señal al aire libre.
6. Directrices de selección
Voltaje de ruptura DC: Debe superar el voltaje operativo máximo para evitar disparos falsos.
Voltaje de descarga impulsiva: Debe ser menor que el voltaje de soporte del equipo protegido para garantizar su activación oportuna.
Voltaje de mantenimiento: Debe ser mayor que el voltaje de sostenimiento del circuito para evitar corrientes de seguimiento.
Diseño de tierra: La ruta de descarga debe ser lo más corta y gruesa posible para asegurar baja impedancia y minimizar el aumento del potencial de tierra.
Protección contra fallos térmicos: Para sobrevoltajes prolongados, puede ocurrir calentamiento interno; se recomienda un fusible térmico o un mecanismo de protección contra fallos.
7. Precauciones y limitaciones
Tiempo de respuesta más lento que el de TVS o MOV, generalmente en el rango de nanosegundos o más largo.
No es adecuado para la supresión de transitorios de alta frecuencia como la ESD; se prefiere TVS para dichas aplicaciones.
Riesgo de corriente de seguimiento requiere que MOV extinga el arco eficazmente.
El rendimiento puede disminuir con sobretensiones repetidas; considere el ciclo de vida calificado y la capacidad de corriente durante la selección.
8. Conclusión
Con una alta tolerancia a voltajes, manejo de grandes corrientes, baja fuga y excelente aislamiento, los GDT son ampliamente utilizados en la protección contra rayos y sobretensiones. Cuando se combinan con MOVs y diodos TVS en configuraciones multinivel, mejoran considerablemente la inmunidad de un sistema a las sobretensiones, lo que hace que los GDT sean un componente crucial en el diseño moderno de protección de circuitos.
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