Tổng quan toàn diện về Ống Xả Khí (GDTs), bao gồm cấu trúc, đặc điểm, ứng dụng và các mẹo chọn lựa cho việc bảo vệ chống xung trong hệ thống viễn thông, năng lượng và công nghiệp.
1.Tổng quan
Ống Xả Khí (GDTs) là các linh kiện bảo vệ quá điện áp dạng khe hở được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông, nguồn điện và tín hiệu. Chúng được thiết kế để xả các xung sét, quá điện áp cảm ứng và phóng tĩnh điện (ESD), từ đó bảo vệ các mạch điện tử nhạy cảm. Các loại phổ biến bao gồm GDT hai cực và ba cực, thường được đóng gói trong vỏ gốm, do đó còn được gọi là ống xả gốm.
2. Nguyên lý hoạt động
GDT được điền đầy bằng khí trơ như neon, argon hoặc krypton. Khi điện áp giữa các điện cực vượt quá ngưỡng phóng điện, khí trở nên ion hóa và dẫn điện, tạo thành con đường kháng cự thấp để chuyển dòng điện đột biến xuống đất. Khi điều kiện điện áp quá cao giảm xuống, khí mất ion và trở lại trạng thái cách điện, cho phép mạch hoạt động bình thường trở lại.
3. Đặc điểm chính
Khả năng chịu điện áp cao: Điện áp phóng điện DC dao động từ hàng chục đến hàng nghìn volt.
Khả năng xử lý dòng điện đột biến cao: Có thể xử lý từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn ampe.
Dòng rò rỉ cực thấp: Điện trở cách điện đạt mức GΩ trong điều kiện bình thường.
Điện dung ký sinh thấp: Thông thường dưới 1 pF, lý tưởng cho cổng truyền thông tốc độ cao.
Tính chất tự phục hồi: Tự động trở lại trạng thái kháng cự cao sau đợt điện đột biến, mà không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu.
4. Ứng dụng điển hình
Bảo vệ sét cho đường truyền thông: Điện thoại, ADSL, sợi quang, giao diện Ethernet.
Bảo vệ nguồn cung cấp: Hệ thống phân phối DC, nguồn chuyển đổi chế độ công tắc, hệ thống UPS.
Thiết bị tự động hóa công nghiệp: Đơn vị điều khiển PLC, đầu vào rơle.
Cổng ngoài bị phơi nhiễm: Thiết bị giám sát, hệ thống ăng-ten, đầu cuối kiểm soát giao thông.
chiến lược Bảo vệ Nhiều Cấp Độ
Để đạt được bảo vệ xung toàn diện, GDT thường được sử dụng kết hợp với các thành phần sau:
|
Loại thành phần |
Chức năng |
Phương pháp lắp đặt |
|
Biến áp (MOV) |
Hấp thụ năng lượng dư thừa và ức chế tự do trung hạn |
Sử dụng nối tiếp |
|
Diode ức chế xung (TVS) |
Kẹp nhanh để bảo vệ các thiết bị nhạy cảm với tần số cao hoặc tĩnh điện |
Sử dụng song song |
Cấu hình điển hình: GDT nối tiếp với MOV và song song với TVS là cấu hình bảo vệ xung ba cấp phổ biến cho giao diện nguồn hoặc tín hiệu ngoài trời.
hướng dẫn chọn lựa
Điện áp phóng điện DC: Phải vượt quá điện áp hoạt động tối đa để tránh kích hoạt sai.
Điện áp xả xung: Phải thấp hơn điện áp chịu đựng của thiết bị được bảo vệ để đảm bảo kích hoạt kịp thời.
Điện áp giữ lại: Phải cao hơn điện áp duy trì của mạch để tránh dòng theo sau.
Thiết kế tiếp đất: Đường dẫn xả phải ngắn và dày nhất có thể để đảm bảo trở kháng thấp và giảm thiểu sự tăng điện thế tiếp đất.
Bảo vệ lỗi nhiệt: Đối với tình trạng quá điện áp kéo dài, có thể xảy ra nóng lên bên trong; khuyến nghị sử dụng thermal fuse hoặc cơ chế bảo vệ lỗi.
7. Lưu ý và Giới hạn
Thời gian phản hồi chậm hơn TVS hoặc MOV, thường ở phạm vi nanogây hoặc lâu hơn.
Không phù hợp để ức chế tần số cao như ESD; TVS được ưu tiên cho các ứng dụng như vậy.
Nguy cơ dòng điện theo sau yêu cầu MOV phải dập hồ quang một cách hiệu quả.
Hiệu suất có thể giảm sút với các đợt xung lặp lại; hãy cân nhắc chu kỳ sống và khả năng chịu dòng trong quá trình lựa chọn.
8. Kết luận
Với khả năng chịu áp suất cao, xử lý dòng lớn, rò rỉ thấp và cách điện tuyệt vời, GDTs được sử dụng rộng rãi trong bảo vệ chống sét và xung điện. Khi kết hợp với MOVs và điốt TVS trong cấu hình đa giai đoạn, chúng tăng cường đáng kể khả năng miễn dịch của hệ thống đối với các đợt xung, khiến GDTs trở thành một thành phần quan trọng trong thiết kế bảo vệ mạch hiện đại.
EN
