Полный обзор газоразрядных трубок (GDTs), охватывающий конструкцию, особенности, применение и рекомендации по выбору для защиты от перенапряжения в телекоммуникационных, энергетических и промышленных системах.
1.Обзор
Трубки газового разряда (ГРТ) являются компонентами защиты от перенапряжения с промежутком, широко используемыми в системах связи, питания и сигнализации. Они предназначены для отвода импульсов молнии, индуцированного перенапряжения и электростатических разрядов (ЭСР), защищая чувствительные электронные цепи. Обычные типы включают двухэлектродные и трехэлектродные ГРТ, обычно заключенные в керамические корпуса, поэтому их также называют керамическими трубками разряда.
2. принцип работы
ИБП заполняются инертными газами, такими как неон, аргон или криптон. Когда напряжение между электродами превышает порог пробоя, газ становится ионизированным и проводящим, создавая путь низкого сопротивления для отвода тока импульса в землю. После прекращения условия перенапряжения газ дезионизируется и возвращается в изоляционное состояние, позволяя цепи возобновить нормальную работу.
3. Основные характеристики
Высокая устойчивость к напряжению: предельное напряжение разряда постоянного тока составляет от десятков до тысяч вольт.
Высокая способность к обработке импульсных токов: может выдерживать тысячи до десятков тысяч ампер.
Чрезвычайно низкий ток утечки: сопротивление изоляции достигает уровней GΩ при нормальных условиях.
Низкая паразитная ёмкость: обычно менее 1 пФ, идеально подходит для высокоскоростных коммуникационных портов.
Самовосстанавливающаяся характеристика: автоматически возвращается в состояние высокого сопротивления после импульса, не влияя на передачу сигнала.
4. Типичные применения
Защита от молний для коммуникационных линий: телефоны, ADSL, оптические волокна, интерфейсы Ethernet.
Защита источников питания: системы распределения постоянного тока, импульсные источники питания, системы ИБП.
Оборудование промышленной автоматизации: блочные контроллеры PLC, реле входов.
Находящиеся на улице порты: устройства наблюдения, антенные системы, терминалы управления дорожным движением.
5. Многоступенчатая стратегия защиты
Для достижения всесторонней защиты от перенапряжений часто используются ГDT в сочетании с следующими компонентами:
|
Тип компонента |
Функция |
Метод установки |
|
Вариатор (MOV) |
Поглощает остаточную энергию и подавляет среднесрочное свободное колебание. |
Использовать последовательно. |
|
Диод подавления переходных процессов (TVS) |
Быстрое крепление для защиты чувствительных устройств к высокой частоте или электростатике |
Использовать параллельно |
Типичная схема: ГРМ последовательно с ДП и параллельно с ОЗУ является распространенной трехуровневой конфигурацией защиты от импульсных перенапряжений для наружных силовых или сигнальных интерфейсов.
6. Руководство по выбору
Пороговое напряжение при постоянном токе: должно превышать максимальное рабочее напряжение, чтобы предотвратить ложное срабатывание.
Импульсное разрядное напряжение: должно быть ниже выдерживаемого напряжения защищаемого оборудования для обеспечения своевременной активации.
Поддерживающее напряжение: должно быть выше удерживающего напряжения цепи, чтобы избежать следующего тока.
Проектирование заземления: путь разрядки должен быть как можно короче и толще для обеспечения низкого импеданса и минимизации повышения потенциала заземления.
Защита от тепловых отказов: при длительном перенапряжении может возникнуть внутреннее нагревание; рекомендуется использовать тепловую пробку или механизм защиты от отказов.
7. Предостережения и ограничения
Медленнее время отклика, чем у TVS или MOV, обычно в диапазоне наносекунд или дольше.
Не подходит для подавления высокочастотных переходных процессов, таких как ЭМИ; для таких приложений предпочтительнее использовать TVS.
Риск возникновения тока следования требует, чтобы MOV эффективно гасил дугу.
Производительность может снижаться при повторяющихся перенапряжениях; во время выбора необходимо учитывать ресурс и мощность тока.
8. Заключение
При высокой voltage tolerance, большой обработке тока, низкой утечке и отличной изоляции GDT широко используются в защите от молний и перенапряжений. При комбинировании с MOV и диодами TVS в многоступенчатых конфигурациях они значительно повышают иммунитет системы к перенапряжениям, делая GDT ключевым компонентом в современном дизайне защиты цепей.
EN
