Een uitgebreide overzicht van Gasontladingbuisjes (GDTs), met inbegrip van structuur, kenmerken, toepassingen en selectietips voor overspanningscherming in telecom-, energie- en industriële systemen.
1.Inleiding
Gasontladingbuisjes (GDTs) zijn gap-type overvoltageschermingscomponenten die breed worden toegepast in communicatie-, voeding- en signaalsystemen. Ze zijn ontworpen om bliksemstoten, geïnduceerde overvoltages en elektrostatische ontladingen (ESD) af te voeren, waarmee ze gevoelige elektronische schakelingen beschermen. Algemene typen omvatten twee-elektrode en drie-elektrode GDTs, vaak ingekapseld in keramische huizen, en worden daarom ook wel keramische ontladingbuizen genoemd.
2. Werking
GDT's worden gevuld met edelgassen zoals neon, argon of krypton. Wanneer de spanning tussen de elektroden de drempel van de breekspanning overschrijdt, ioniseert het gas en wordt geleiend, waardoor een laagweerstandspad ontstaat dat de overbelastingsspanning naar de grond leidt. Zodra de overbelastingstoestand is afgenomen, deïoniseert het gas en keert terug in een isolerende toestand, wat het circuit in staat stelt om normaal te blijven functioneren.
3. Belangrijkste kenmerken
Hoge spanningstolerantie: DC-breekspanning varieert van tientallen tot duizenden volts.
Hoog vermogen tegen overbelasting: Kan duizenden tot tienduizenden amperen aanpakken.
Extreem lage lekstroom: Isolatieresistentie bereikt GΩ-niveaus onder normale omstandigheden.
Lage parasitaire capaciteit: Meestal onder de 1 pF, ideaal voor hoge-snelheidscommunicatiepoorten.
Zelfherstellende eigenschap: Keert automatisch terug naar een hoog-weerstandstoestand na een overbelasting, zonder invloed op signaaloverdracht.
4. Typische toepassingen
Bliksemscherming voor communicatielijnen: Telefoons, ADSL, glasvezel, Ethernetinterfaces.
Bescherming van voedingen: DC-distributiesystemen, schakelvoedingen, UPS-systemen.
Industriële automatiseringsapparatuur: PLC-besturingsunits, relais-ingangen.
Buitenplaatselijke poorten: Bewakingsapparatuur, antennesystemen, verkeersregelterminals.
5. Meervoudige Beschermingsstrategie
Om een volledige overspanningsbescherming te bereiken, worden GDT's vaak gecombineerd met de volgende componenten:
|
Component type |
Functie |
Montagemethode |
|
Variator (MOV) |
Residu-energie opnemen en middellange vrijwieling onderdrukken |
In serie gebruiken |
|
Tijdelijke onderdrukkingsdiode (TVS) |
Snel vastklemmen om hoogfrequente of elektrostatische gevoelige apparaten te beschermen |
Gebruik parallel |
Typische opstelling: GDT in serie met MOV en parallel met TVS is een algemene drie-niveauschokbeschermingsconfiguratie voor buitenlichte stroom- of signaalinterfaces.
6. Selectierichtlijnen
Gelijkstroombreukspanning: Moet de maximale werkspanning overschrijden om ongewenste activering te voorkomen.
Impulsontladingsspanning: Moet lager zijn dan de weerstandsspanning van de beschermd uitrusting om een juiste activatie te garanderen.
Behoudspanning: Moet hoger zijn dan de onderhoudsspanning van de schakeling om achtervolgende stromen te vermijden.
Aardingsontwerp: Het ontladingspad moet zo kort en dik mogelijk zijn om een lage impedantie te waarborgen en grondpotentiaalstijging te minimaliseren.
Thermische faliefunctie: Bij langdurige overspanning kan interne verwarming optreden; een thermische fusus of falieschermmechanisme wordt aanbevolen.
7. Voorzorgsmaatregelen en beperkingen
Trager reactietijd dan TVS of MOV, meestal in de nanosecondenbereik of langer.
Niet geschikt voor hoogfrequentie transientdemping zoals ESD; TVS wordt voorgegaan voor dergelijke toepassingen.
Risico op volgstromen vereist dat MOV de boog effectief dooft.
Prestatie kan afnemen bij herhaalde stroomstooten; neem tijdens de selectie de beoogde levensduur en stroomcapaciteit in overweging.
8. Conclusie
Met hoge spanningstolerantie, grote stroomafhandeling, lage lekking en uitstekende isolatie worden GDT's breed gebruikt in bliksem- en stroompijkbescherming. Wanneer ze gecombineerd worden met MOV's en TVS-diodes in meervoudige configuraties, verhogen ze aanzienlijk het weerstandsvermogen van een systeem tegen stroomstoten, wat GDT's maakt tot een cruciaal onderdeel in moderne schakelingbeschermingsontwerp.
EN
