แนะนำท่อการปล่อยก๊าซ (GDTs)

1.ภาพรวม

ท่อการปล่อยก๊าซ (GDTs) เป็นชิ้นส่วนการป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงแบบช่องว่างที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบสื่อสาร การจ่ายพลังงาน และระบบสัญญาณ ออกแบบมาเพื่อระบายกระแสฟ้าผ่า แรงดันไฟฟ้าเหนือกว่าที่เกิดขึ้นจากภายนอก และการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) เพื่อปกป้องวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้า ประเภททั่วไปได้แก่ GDT แบบสองขั้วและสามขั้ว โดยปกติจะถูกบรรจุอยู่ในตัวเรือนเซรามิก จึงมีอีกชื่อหนึ่งว่า ท่อการปล่อยก๊าซเซรามิก

2.หลักการทํางาน

GDTs ถูกเติมด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น เนออน อาร์กอน หรือคริปตัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วเกินค่า порогการแตกตัว ก๊าซจะกลายเป็นไอออนและนำไฟฟ้า สร้างเส้นทางความต้านทานต่ำที่เบี่ยงกระแสไฟฟ้าพุ่งไปยังดิน เมื่อสถานะแรงดันไฟฟ้าเกินปกติลดลง ก๊าซจะกลับสู่สภาพไม่มีประจุและกลับมาเป็นฉนวน ทำให้วงจรกลับมาทำงานตามปกติ

3. คุณสมบัติหลัก

ทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูง: แรงดันแตกตัวแบบ DC มีช่วงตั้งแต่หลายสิบถึงหลายพันโวลต์

สามารถรับมือกับกระแสไฟฟ้าพุ่งได้สูง: รองรับกระแสไฟฟ้าได้ตั้งแต่หลายพันถึงหลายหมื่นแอมแปร์

กระแสรั่วไหลต่ำมาก: ความต้านทานฉนวนอยู่ในระดับ GΩ ในสภาพปกติ

ความจุพาราไซต์ต่ำ: โดยทั่วไปต่ำกว่า 1 pF เหมาะสำหรับพอร์ตการสื่อสารความเร็วสูง

ลักษณะของการฟื้นตัวเอง: กลับสู่สภาพความต้านทานสูงโดยอัตโนมัติหลังจากกระแสไฟฟ้าพุ่ง โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณ

4. แอปพลิเคชันทั่วไป

การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับสายสื่อสาร: โทรศัพท์, ADSL, เส้นใยแสง, อินเทอร์เฟซ Ethernet

การป้องกันแหล่งจ่ายไฟ: ระบบกระจายพลังงาน DC, แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด, ระบบ UPS

อุปกรณ์อัตโนมัติทางอุตสาหกรรม: หน่วยควบคุม PLC, อินพุตรีเลย์

พอร์ตที่ตั้งอยู่ภายนอก: อุปกรณ์เฝ้าระวัง, ระบบอากาศ, เครื่องควบคุมการจราจร

กลยุทธ์การป้องกันหลายขั้นตอน

เพื่อให้ได้การป้องกันแรงกระเพื่อมอย่างครอบคลุม GDT มักใช้งานร่วมกับส่วนประกอบต่อไปนี้:

การติดตั้งทั่วไป: GDT ต่อกับ MOV และขนานกับ TVS เป็นการกำหนดค่าการป้องกันแรงดันไฟฟ้ากระชากสามระดับที่พบบ่อยสำหรับอินเทอร์เฟซพลังงานหรือสัญญาณกลางแจ้ง

6. แนวทางการเลือก

แรงดันไฟฟ้าทะลุ DC: ควรเกินแรงดันทำงานสูงสุดเพื่อป้องกันการทริกผิดพลาด

แรงดันปล่อยชั่วขณะ: ควรถูกกว่าแรงดันทนของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันเพื่อให้มั่นใจว่าจะเปิดใช้งานทันเวลา

แรงดันค้าง: ควรมากกว่าแรงดันคงที่ของวงจรเพื่อหลีกเลี่ยงกระแสติดตาม

การออกแบบการรับมือกับพื้นดิน: ทางเดินปล่อยควรสั้นและหนาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้มั่นใจในความต้านทานต่ำและลดการเพิ่มขึ้นของศักย์พื้นดิน

การป้องกันความล้มเหลวจากความร้อน: สำหรับแรงดันไฟฟ้าเกินที่ยาวนาน อาจเกิดความร้อนภายใน การใช้ฟิวส์ความร้อนหรือกลไกป้องกันความล้มเหลวจึงแนะนำ

7. สิ่งควรระวังและข้อจำกัด

เวลาตอบสนองช้ากว่า TVS หรือ MOV โดยทั่วไปอยู่ในช่วงนาโนวินาทีหรือมากกว่านั้น

ไม่เหมาะสำหรับการกดดันสัญญาณความถี่สูง เช่น ESD; แนะนำให้ใช้ TVS สำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าว

มีความเสี่ยงที่จะเกิดกระแสต่อเนื่อง ซึ่งต้องการให้ MOV สามารถดับประกายไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สมรรถนะอาจลดลงเมื่อเกิดแรงดันไฟฟ้าพุ่งซ้ำๆ พิจารณายอดวงจรและศักยภาพของกระแสไฟฟ้าระหว่างเลือกใช้งาน

8. สรุป

ด้วยการทนแรงดันไฟฟ้าสูง การจัดการกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ การรั่วไหลต่ำ และฉนวนที่ยอดเยี่ยม GDTs ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการป้องกันฟ้าผ่าและการพุ่งของแรงดันไฟฟ้า เมื่อนำมาใช้ร่วมกับ MOVs และ TVS diodes ในโครงสร้างหลายขั้นตอน จะช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านทานการพุ่งของระบบอย่างมาก ทำให้ GDTs เป็นส่วนประกอบสำคัญในการออกแบบการป้องกันวงจรสมัยใหม่