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气体放电管原理及应用(详解)

2019-10-03 23:16

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  气体放电管原理及应用(详解) 原理:气体放电管采用陶瓷密闭封装,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体 (氩气或氖气)构成,基本外形如图 1 所示。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内 的气体击穿时,气体放电管便开始放电,并由高阻变成低阻,使电极两端的电压不超过击穿 电压。 气体放电管的主要参数 1)反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间,气体放电管反应时间一般 在 μs 数量极。 2)功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量,其定义为在固定的 8×20μs 电流波 形下,所能承受及散发的电流。 3)电容量指在特定的 1MHz 频率下测得的气体放电管两极间电容量。气体放电管电容量很 小,一般为≤1pF。 4) 直流击穿电压当外施电压以 500V/s 的速率上升,放电管产生火花时的电压为击穿电压。 气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压 , 其值取决于气体的种类和电极间的距离等因 素。 5)温度范围其工作温度范围一般在-55℃~+125℃之间。 6)绝缘电阻是指在外施 50 或 100V 直流电压时测量的气体放电管电阻,一般1010Ω。 气体放电管的应用示例 1)电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用 如图 3 所示。特点为低电流量,高持续电源,无漏电流,高可靠性。 图 3 通讯设备防雷应用 2)气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路 图 4 是气体放电管和压敏电阻组合构成的浪涌抑制电路。由于压敏电阻有一致命缺 点:具有不稳定的漏电流,性能较差的压敏电阻使用一段时间后,因漏电流变大可能会发热 自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。但这又带来了缺点就是反应时间为 各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为 25ns,气体放电管的反应时间为 100ns,则图 4 的 R2,G,R3 的反应时间为 150ns,为改善反应时间加入 R1 压敏电阻,这样 可使反应时间为 25ns。 图 4 气体放电管和压敏电阻配合应用 3)气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用 自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成,利用各种浪涌抑制器件的 特点,可以实现可靠保护。气体放电管一般放在线路输入端,做为一级浪涌保护器件,承受 大的浪涌电流。二级保护器件采用压敏电阻,在 μs 级时间范围内更快地响应。对于高灵敏 的电子电路,可采用三级保护器件 TVS,在 ps 级时间范围内对浪涌电压产生响应。如图 5 所示。当雷电等浪涌到来时,TVS 首先起动,会把瞬间过电压精确控制在一定的水平;如 果浪涌电流大,则压敏电阻起动,并泄放一定的浪涌电流;两端的电压会有所提高,直至推 动前级气体放电管的放电,把大电流泄放到地。 图 5 三级保护

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