Ontdek de verschillen tussen de drie belangrijkste soorten spanningspiekbeveiligingen - TVS-dioden, varistors en gasontladingsbuizen - op het gebied van reactietijd, stroomdoorlaatcapaciteit en clampspanning, om u te helpen de optimale bliksembeveiligingsoplossing te kiezen voor uw toepassing.
1. Waarom is bliksemimpulsbeveiliging essentieel?
Tijdens onweer veroorzaken krachtige bliksementsladingen grote elektromagnetische pulsen (EMP). Deze tijdelijke hoge spanning/hoge stroomstoten kunnen via voedingskabels, signaalkabels of aardingsystemen koppelen naar interne circuits, wat kan leiden tot:
Doeleinde en uitval van geïntegreerde schakelingen (IC's)
Storing van communicatiesystemen
Sensoruitgangsanomalieën
Oververhitting en beschadiging van vermogenselektronica
Gegevensverlies in geheugen/opslagapparaten
In toepassingen met hoge betrouwbaarheid zoals industriële regeltechniek, energiesystemen, netwerkequipment en bewakingscamera's is het gebruik van effectieve overspanningsbeveiligingen tegenwoordig een verplichte veiligheidsontwerpvereiste geworden.
2. Overzicht van de drie meest gebruikte spanningspiekbeveiligingen
|
Toesteltype |
Engelse afkorting |
Werkend type |
Of integratie mogelijk is |
|
TVS-diode |
TVS |
Spanningsbegrenzende type |
✅ Integreerbaar |
|
Variabele weerstand |
Bewegen |
Spanningsbegrenzende type |
❌ Discreet |
|
Gasontladingbuis |
GDT |
Schakelaartype |
❌ Discreet |
Deze drie soorten componenten - TVS-diodes, varistors en gasontladingsbuizen - zijn ofwel klemmende of schakelende beveiligingsapparaten. Hun functie is om snelle transiënte hoge spanningen naar massa te leiden of te omzeilen, waardoor de restspanning wordt verlaagd en de hoofdstroomkring wordt beschermd.
3. Uitgebreid overzicht van kernprestatieparameters
3.1 Responstijd
TVS-diode: < 1 ns (picoseconde niveau), ideaal voor uiterst snelle transiëntonderdrukking zoals ESD- en EFT-pulsen.
Varistor: Typische reactietijd van tientallen tot honderden nanoseconden, geschikt voor middelsnelle storingen.
GDT: Langzaamste reactie (25–100ns of meer), geschikt voor het opnemen van hoogenergetische spanningspieken.
Conclusie: Voor de snelste reactie is TVS de beste keuze.
3.2 Stroomdoorlaatvermogen bij spanningspieken
TVS-diode: Tientallen tot honderden ampère (8/20μs golfvorm), voor laagvermogentoepassingen.
Varistor: 1kA–40kA afhankelijk van de specificaties, geschikt voor middelvermogensystemen.
GDT: 10kA–100kA, en zeer bestand tegen herhaalde spanningspieken (>500 keer).
Conclusie: Voor toepassingen met hoge stromen is GDT ideaal.
3.3 Clampspanning
TVS-diode: Precieze clampspanning, licht boven de breakdown-spanning.
Varistor: Grote variatie in klemspanning, minder precies dan TVS.
GDT: Leidt na doorslag met lage weerstand, maar langzame hersteltijd en onstabiele klemming.
Conclusie: Voor schakelingen die nauwkeurige spanningsregeling vereisen, is TVS de voorkeur.
3.4 Levensduur & Duurzaamheid
TVS-diode: Geschikt voor beperkte spanningspieken; industriële modellen worden aanbevolen.
Varistor: Onderhevig aan veroudering; elektrische eigenschappen verslechteren bij gebruik.
GDT: Beste bescherming tegen spanningspieken en lange levensduur, ideaal voor frequente pieken.
Conclusie: Gebruik GDT in hoge-risico- of buitenomgevingen.
3.5 Integratie & Ontwerpvrijheid
TVS-diode: Kan worden gecombineerd met EMI/RFI-filters; geschikt voor compacte ontwerpen.
Varistor & GDT: Ongesjikte discrete componenten; niet ideaal voor hoge-dichtheid PCB-layouts.
Conclusie: TVS is ideaal voor slimme apparaten en compacte elektronica.
4. Aanbevolen Toepassingsscenario's
|
Toepassingsgebieden |
Aanbevolen Configuratie |
Illustreren |
|
USB/HDMI/High-Speed Interfaces |
TVS-Array |
Onderdrukt ESD en snelle transiënten, beschermt I/O-poorten |
|
Netadapter/LED-drivers |
MOV + TVS |
MOV neemt de hoofdenergie op, TVS begrenst de restspanning |
|
RJ45 netwerkpoorten |
GDT + TVS + Common-mode Choke |
Meertrapsbeveiliging, conform IEC61000-4-5 |
|
Toezicht/Industriële apparatuur |
GDT + MOV + TVS |
Volledige padbeveiliging, verbetert de storingsimmuniteit |
|
Telecomstations/Hoogspanningsknooppunten |
Hoogvermogen GDT + Meertarief TVS |
Bijzonder geschikt voor bliksemafschakeling, versterkt systeembescherming |
5. Drietrapsbeveiligingsstrategie: Hoogwaardig ontwerp tegen spanningspieken
Typische beveiligingsarchitectuur bestaat uit drie niveaus:
Primaire bescherming: Gebruik GDT of overspanningsbeveiliging om de hoofdoverspanningsenergie op te nemen
Secundaire bescherming: Gebruik MOV om de resterende energie op te nemen
Tertiaire bescherming: Gebruik TVS om de eindresidu-spenning af te vlakken en IC's te beschermen
Deze architectuur biedt een evenwichtige responsnelheid, stroomcapaciteit en spanningscontrole - waardoor het de voorkeursoplossing is voor moderne overspanningsbeveiliging.
6. Conclusie
Geen enkel apparaat kan aan alle eisen voor overspanningsbeveiliging voldoen:
Voor snelle reactie: kies TVS
Voor hoge stroombelasting: kies GDT
Voor een kosten-prestatiebalans: kies MOV
Het optimale ontwerp moet deze drie apparaten combineren volgens het systeemspanning, interface type en omstandigheden van het milieu voor maximale betrouwbaarheid.
EN
