Wprowadzenie do rurokłubów gazowych (GDTs)

1. Przegląd

Rurokłuby gazowe (GDTs) to komponenty ochrony przed nadnapięciem typu przerwańcowego szeroko stosowane w komunikacji, zasilaniu i systemach sygnałowych. Są projektowane do odprowadzania przepływów piorunowych, indukowanego nadnapięcia i rozładowań elektrostatycznych (ESD), chroniąc w ten sposób wrażliwe układy elektroniczne. Powszechne typy obejmują rurokłuby dwuelektrodowe i trzyelektrodowe, zazwyczaj umieszczone w obudowach ceramicznych, stąd również nazywane ceramicznymi rurokłubami.

2. zasada działania

GDT są wypełniane gazami inercyjnymi, takimi jak neon, argon lub krypton. Gdy napięcie między elektrodami przekracza próg przewodnictwa, gaz staje się jonizowany i przewodzący, tworząc ścieżkę o niskim oporze, która odprowadza prąd impulsowy do ziemi. Po zakończeniu warunków przelotowego przekroczenia napięcia, gaz dezjonizuje i wraca do stanu izolującego, pozwalając obwodowi na wznowienie normalnej pracy.

3. Kluczowe funkcje

Wysokie tolerancje napięcia: napięcie przelotowe DC wynosi od kilkudziesięciu do tysięcy woltów.

Wysoka zdolność prądu impulsowego: Może obsłużyć od tysięcy do dziesiątek tysięcy amperów.

Ekstremalnie niski prąd ucieczki: Opor izolacyjny osiąga poziomy GΩ w normalnych warunkach.

Niska parasyczna pojemność: Zazwyczaj poniżej 1 pF, idealna dla portów komunikacyjnych wysokiej prędkości.

Charakterystyka samo-odnowy: Automatycznie wraca do stanu wysokookresowego po impulsie, nie wpływa to na transmisję sygnału.

4. Typowe zastosowania

Ochrona przed piorunami dla linii komunikacyjnych: telefony, ADSL, światłowody, interfejsy Ethernet.

Ochrona zasilania: systemy dystrybucji prądu stałego, zasilacze przemiennikowe, systemy UPS.

Urządzenia automatyzacji przemysłowej: jednostki kontrolne PLC, wejścia relajsowe.

Porty narażone na warunki zewnętrzne: urządzenia do nadzoru, systemy antenowe, terminale kontroli ruchu drogowego.

5. Strategia ochrony w kilku etapach

Aby osiągnąć kompleksową ochronę przed przepływami, GDT są często używane w połączeniu z następującymi elementami:

Typowy układ: GDT w szeregu z MOV i równolegle z TVS to typowa trójpoziomowa konfiguracja ochrony przed przepięciami dla zewnętrznych interfejsów mocy lub sygnałów.

wskazówki dotyczące wyboru

Napięcie przerwania kontynuowanego: Powinno przekraczać maksymalne napięcie pracy, aby zapobiec fałszywemu wyzwalaniu.

Napięcie rozruchowe impulsowe: Powinno być niższe niż odporność chronionego equipmentu, aby zapewnić odpowiednie działanie.

Napięcie utrzymujące: Powinno być większe niż napięcie utrzymujące obwodu, aby uniknąć prądu śledzenia.

Projekt ziemienia: Ścieżka rozruchowa powinna być jak najkrótsza i grubsza, aby zapewnić niski impedans i zminimalizować wzrost potencjału ziemi.

Ochrona przed awariami termicznymi: W przypadku długotrwałego przepięcia może wystąpić wewnętrzne nagrzanie; zaleca się stosowanie termicznego przewodu lub mechanizmu ochrony przed awariami.

ostrzeżenia i ograniczenia

Powolniejszy czas reakcji niż u TVS lub MOV, zwykle w zakresie nanosekund lub dłuższy.

Nie nadaje się do tłumienia przelotnych zjawisk wysokoczęstotliwościowych, takich jak ESD; dla takich zastosowań preferowany jest TVS.

Ryzyko prądu śledzenia wymaga, aby MOV skutecznie gasił iskrę.

Wydajność może się gorszyć przy powtarzających się przepływach; podczas wyboru należy uwzględnić oceniony cykl życia i pojemność prądową.

8. Podsumowanie

Dzięki wysokiemu napięciu tolerancji, dużemu obsłudze prądu, małej utracie i doskonałej izolacji, GDT są szeroko stosowane w ochronie przed piorunami i przepływami. Kiedy są łączone z MOV i diodami TVS w konfiguracjach wielostopniowych, znacznie zwiększają odporność systemu na przepływy, czyniąc z GDT kluczowym elementem w nowoczesnym projekcie ochrony obwodów.