Вступ до газових розрядних трубок (GDTs)

1.Огляд

Газові розрядні трубки (GDTs) — це компоненти захисту від наднапруження з проміжком, які широко використовуються у комунікаційних, електропостачаючих та сигнальних системах. Вони призначені для виведення сургів від молни, індукованого наднапруження та електростатичних розрядів (ESD), захищаючи чутливі електронні кола. Звичайні типи включають двозначкові та тризначкові GDTs, як правило, у закритті керамічних корпусів, тому їх також називають керамічними розрядними трубками.

2. Принцип роботи

ЕГТ заповнюються инертними газами, такими як неон, аргон або ксенон. Коли напруга між електродами перевищує поріг пробиття, газ стає іонізованим та провідним, утворюючи шлях низької опору, що перенаправляє піковий струм на землю. Після того як стан наднормативної напруги завершується, газ деіонізується та повертається до стану диелектрика, дозволяючи колу повернутися до нормальної роботи.

3. Основні особливості

Висока толерантність до напруги: напруга пробиття DC варіюється від десятків до тисяч вольт.

Висока здатність до прийому пікових струмів: може обробляти тисячі або десятки тисяч ампер.

Екстремально низький течний струм: опору ізоляції досягає рівня GΩ у нормальних умовах.

Низька паразитна ємність: зазвичай менше 1 пФ, ідеальна для високоскоростних комунікаційних портів.

Самовідновлювальна характеристика: автоматично повертається до стану високої опори після піку, не впливаючи на передачу сигналу.

4. Типові застосування

Захист від лайтнінг-перенапружень для комунікаційних ліній: телефони, ADSL, оптичні волокна, інтерфейси Ethernet.

Захист систем живлення: DC розподільні системи, перетворювачі напруги з розривним режимом, системи ДПА.

Обладнання промислової автоматизації: керуючі одиниці PLC, реле вхідів.

Зовнішньорозташовані порти: пристрої нагляду, антенні системи, термінали контролю руху.

5. Багатоетапна стратегія захисту

Щоб досягти комплексного захисту від піків, GDT часто використовуються у kombінації з наступними компонентами:

Типовий монтаж: ГDT у послідовності з MOV та паралельно з TVS є загальною трирівневою конфігурацією захисту від сургувань для зовнішніх інтерфейсів енергопостачання або сигналу.

6. Правила вибору

Напруга дугового перелому: має перевищувати максимальне операційне напримкення, щоб уникнути хибного спрацьовування.

Імпульсна напруга розряду: має бути нижчою від напруги стійкості захищеного обладнання для забезпечення своєчасного активації.

Напруга після розряду: має бути вище за напругу підтримки кола, щоб уникнути наступного струму.

Дизайн заземлення: шлях розряду повинен бути якомога коротшим та товстшим, щоб забезпечити низьку імпедансію та мінімізувати підвищення потенціалу заземлення.

Захист від термічної несправності: при тривалому перенапримку може виникнути внутрішнє нагрівання; рекомендується термічний фузер або механізм захисту від несправностей.

7. Зауваження та обмеження

Повільніша реакція, ніж у TVS або MOV, звичайно в діапазоні наносекунд або довше.

Не підходять для підтримки високочастотних перепадів, таких як ЕСD; для таких застосунків краще використовувати TVS.

Ризик наступного струму вимагає, щоб MOV ефективно гасив дугу.

Якість може спадати при повторюваних сургах; під час вибору враховуйте розрахований цикл життя та міцність струму.

8. Висновок

З високою толерантністю до напруги, великою міцністю струму, низьким протіканням та чудовим ізоляційними властивостями, GDT широко використовуються для захисту від молний та сургів. Коли їх комбінують з MOV та діодами TVS у багатоетапних конфігураціях, вони значно підвищують стійкість системи до сургів, що робить GDT ключовою складовою сучасного дизайну захисту кола.