淺析電涌產(chǎn)生及電涌保護(hù)

1、淺析電涌產(chǎn)生及電涌保護(hù)摘要：隨著微電子技術(shù)快速發(fā)展，半導(dǎo)體器件集成化不斷提高，元件間距在減小，半導(dǎo)體厚度在變薄。電子設(shè)備受到瞬態(tài)過電壓破壞的可能性越來越大。外部電涌和內(nèi)部電涌過電壓成為電子設(shè)備損壞和工作中斷的主要因素。文章論述了電涌的產(chǎn)生及電涌保護(hù)。 關(guān)鍵詞：電涌；電涌保護(hù)器；保護(hù)模式；MOV構(gòu)成；MOV的指標(biāo) 隨著微電子技術(shù)迅速發(fā)展，半體器件集成化不斷提高，元件間距減小，半導(dǎo)體厚度變薄。電子設(shè)備受到瞬態(tài)過電壓破壞的可能性越來越大。外部電涌和內(nèi)部電涌過電壓成為電子設(shè)備損壞和工作中斷的主要因素。為保證精密電子設(shè)備系統(tǒng)能正常工作，要求對電涌防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)更合理，同時(shí)應(yīng)選擇合格的電涌保護(hù)器。 一、電涌的

2、產(chǎn)生 電涌是瞬態(tài)過電壓，在電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過電壓波動，在電路中通常持續(xù)時(shí)間僅有百萬分之一秒。電涌是微秒量級異常大電流脈沖，波頭時(shí)間一般在0.2520s，單位能量一般在2.510MJ/。電涌的來源有兩類：外部電涌和內(nèi)部電涌。外部電涌主要來源于雷電，內(nèi)部電涌是供電網(wǎng)中開關(guān)操作在電力線路上產(chǎn)生的過電壓。 雷電是導(dǎo)致電涌最明顯的因素，雷電擊中輸電線路導(dǎo)致巨大的過電壓，一次普通閃電電壓可達(dá)到3200百萬V，電流為20003000A。內(nèi)部電涌在低壓電源線上絕大部分（88%）產(chǎn)生于內(nèi)部用電設(shè)備的開啟。 電涌產(chǎn)生的高電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)和其它微電子設(shè)備承受的電壓水平，造成計(jì)算機(jī)等電器設(shè)備芯片損壞，部件老化，造

3、成電子設(shè)備損壞，對生產(chǎn)生活造成極大危害。二、電涌防護(hù)原理 （一）電涌防護(hù)最常見方式 電涌防護(hù)最常見方式是利用浪涌保護(hù)器（Surge protection Device），又稱為 “電涌保護(hù)器”、“防雷器”或“過電壓保護(hù)器”，英文簡寫為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把串入電力線、信號傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，將強(qiáng)大的電流泄流入地，保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)不受高電壓沖擊損壞。電涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但至少包含一個非線性電壓限制元件。常用電涌保護(hù)器有MOV（Metal Oxide Varistor）同氣體放電管等。 電涌包含強(qiáng)大的能量因此不能被阻止?；谶@種原因，

4、保護(hù)敏感電氣設(shè)備免受電涌損壞的策略是把電涌從設(shè)備分流后流入大地。 （二）浪涌保護(hù)器MOV由三部分組成 中間是一根金屬氧化物材料，由兩個半導(dǎo)體連接著電源和地線。當(dāng)產(chǎn)生浪涌時(shí)MOV立即動作，響應(yīng)時(shí)間為13毫微秒。MOV中的“V”是變阻器，在響應(yīng)的一瞬間，MOV的電阻從最大值降到近乎零歐姆，過電流經(jīng)MOV流入大地。被保護(hù)電氣設(shè)備繼續(xù)在正常工作電壓下運(yùn)行。其半導(dǎo)體元件具有隨電壓變化而改變電阻的性質(zhì)。當(dāng)電壓低于某個特定值時(shí)，半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動產(chǎn)生高電阻。反之，當(dāng)電壓超過該特定值時(shí)，電子運(yùn)動會發(fā)生變化，半導(dǎo)體電阻降低接近零歐姆。電壓正常，浪涌保護(hù)器MOV閑在一旁，不影響電力線路。 （三）評價(jià)浪涌保護(hù)器MO

5、V優(yōu)劣的指標(biāo) 1箝位電壓：表示將導(dǎo)致MOV接通地線的電壓值。箝位電壓越低，表示保護(hù)性能越好。 2能量吸收/耗散能力：此標(biāo)稱值表示浪涌保護(hù)器在燒毀前能夠吸收多少能量，單位為焦耳。其數(shù)值越高，保護(hù)性能就越好。 3響應(yīng)時(shí)間：浪涌保護(hù)器不會立刻斷開，它們對電涌做出響應(yīng)會有略微的延遲。 （四）氣體放電管 另一種常見的浪涌保護(hù)裝置是氣體放電管。這些氣體放電管作用與MOV相同 ，它們將多余電流從火線移到地線，通過在兩根電線之間使用惰性氣體作為導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)此功能。 當(dāng)電壓處于某一特定范圍時(shí)，該氣體的組成決定了它是不良導(dǎo)體。如果電壓出現(xiàn)浪涌并超過這一范圍，電流的強(qiáng)度將足以使氣體電離，從而使氣體放電管成為非常良好的導(dǎo)

6、體。它會將電流傳導(dǎo)至地線，直到電壓恢復(fù)正常水平，隨后又會成為不良導(dǎo)體。 三、浪涌保護(hù)器（SPD）保護(hù)模式 SPD可連接在L、N、PE間，這些連接方式稱為保護(hù)模式，它們與供電系統(tǒng)接地方式有關(guān)。低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，供電系統(tǒng)接地分為：TN-S系統(tǒng)（三相五線）、TN-C系統(tǒng)（三相四線）TN-C-S 系統(tǒng)（由三相四線改為三相五線）、IT系統(tǒng)（三相三線）和TT系統(tǒng)（三相四線）。 模式保護(hù)器是4個單片組合在一起，它沒有對浪涌電流經(jīng)過的所有可能的線路都進(jìn)行保護(hù)，如火線火線之間，火線中性線。4模式的浪涌保護(hù)器有可能使SPD電壓保護(hù)水平失真，保護(hù)水平較差。會造成三種情況：電壓抑制水平失真；響應(yīng)時(shí)間不匹配；續(xù)流問題存在安全隱患。 全模式保護(hù)三根火線通過浪涌抑制元件分別與中性線相連，三根火線通過浪涌抑制元件分別與保護(hù)線相連，中性線通過浪涌抑制元件分別與保護(hù)線相連，三根火線通過浪涌抑制元件分別相連，全模式下對浪涌電流經(jīng)過的所有線路都進(jìn)行了保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)有：全模式的浪涌保護(hù)設(shè)備對浪涌電流經(jīng)過的所有可能的線路都進(jìn)行了保護(hù)；有利于對電網(wǎng)與浪涌保護(hù)器本身的防護(hù)；不會出現(xiàn)電壓保護(hù)水平失真和元件響應(yīng)時(shí)間不匹配的問題。 四、結(jié)語通過對電涌產(chǎn)生，