Introdução aos Tubos de Descarga de Gás (GDTs)

1.Visão Geral

Tubos de Descarga de Gás (GDTs) são componentes de proteção contra sobre-tensão do tipo gap amplamente utilizados em sistemas de comunicação, alimentação e sinalização. Eles são projetados para descarregar surtos causados por raios, sobre-tensões induzidas e descargas eletrostáticas (ESD), protegendo assim circuitos eletrônicos sensíveis. Tipos comuns incluem GDTs com dois e três eletrodos, normalmente encapsulados em invólucros cerâmicos, sendo também conhecidos como tubos de descarga cerâmicos.

2. princípio de funcionamento

Os GDTs são preenchidos com gases inertes, como neônio, argônio ou criptônio. Quando a tensão entre os eletrodos excede o limiar de ruptura, o gás se ioniza e torna-se condutor, formando um caminho de baixa resistência que desvia a corrente de surto para a terra. Uma vez que a condição de sobre-tensão cesse, o gás se desioniza e retorna ao estado de isolamento, permitindo que o circuito volte à operação normal.

3. Principais Recursos

Alta tolerância a alta tensão: a tensão de ruptura em CC varia de dezenas a milhares de volts.

Alta capacidade de corrente de surto: pode lidar com milhares a dezenas de milhares de amperes.

Corrente de fuga extremamente baixa: resistência de isolamento atinge níveis de GΩ sob condições normais.

Baixa capacitância parasita: geralmente inferior a 1 pF, ideal para portas de comunicação de alta velocidade.

Característica de autorecuperação: retorna automaticamente ao estado de alta resistência após o surto, sem afetar a transmissão de sinais.

4. Aplicações Típicas

Proteção contra descargas atmosféricas para linhas de comunicação: Telefones, ADSL, fibra óptica, interfaces Ethernet.

Proteção da fonte de alimentação: Sistemas de distribuição DC, fontes de alimentação comutadas, sistemas UPS.

Equipamentos de automação industrial: Unidades de controle PLC, entradas de relé.

Portas expostas ao ar livre: Dispositivos de vigilância, sistemas de antena, terminais de controle de tráfego.

estratégia de Proteção em Múltiplas Etapas

Para alcançar uma proteção abrangente contra surtos, GDTs são frequentemente usados em combinação com os seguintes componentes:

Configuração típica: GDT em série com MOV e em paralelo com TVS é uma configuração comum de três níveis de proteção contra surtos para interfaces de energia ou sinal ao ar livre.

6. Diretrizes de Seleção

Tensão de ruptura em DC: Deve exceder a tensão operacional máxima para evitar disparos indevidos.

Tensão de descarga impulsiva: Deve ser inferior à tensão de isolamento do equipamento protegido para garantir a ativação oportuna.

Tensão de manutenção: Deve ser superior à tensão sustentável do circuito para evitar corrente de acompanhamento.

Design de aterramento: O caminho de descarga deve ser tão curto e grosso quanto possível para garantir baixa impedância e minimizar o aumento do potencial de terra.

Proteção contra falha térmica: Para sobre-tensão prolongada, pode ocorrer aquecimento interno; recomenda-se um fusível térmico ou mecanismo de proteção contra falhas.

7. Precauções e Limitações

Tempo de resposta mais lento do que o TVS ou MOV, geralmente na faixa de nanossegundos ou maior.

Não é adequado para supressão de transientes de alta frequência, como ESD; prefere-se o TVS para tais aplicações.

Risco de corrente residual exige que o MOV extinga o arco eficazmente.

O desempenho pode se degradar com surtos repetidos; considere o ciclo de vida classificado e a capacidade de corrente durante a seleção.

8. Conclusão

Com alta tolerância a tensão, grande capacidade de corrente, baixa vazamento e excelente isolamento, GDTs são amplamente utilizados em proteção contra raios e surtos. Quando combinados com MOVs e diodos TVS em configurações multietapas, eles aumentam significativamente a imunidade do sistema a surtos, tornando os GDTs um componente crucial no design moderno de proteção de circuitos.