防雷元器件的选型及应用

ulppknot

防雷时主要有以下下3种方法：
1. 采用躲避的方法：正确的选择线路的路由、站址（设备安放点），有意识的尽量避开在理论上、经验上和实际上证实的雷击区或雷击点。
2. 对雷电进行横截：这需要外加一定的保护元器件，旁路或限制进入系统内的雷电压（流），从而减轻系统受损的程度或在系统能承受的水平之下。
+ @% f! H' J1 y3. 提高系统的耐雷水平：从改善系统的结构入手，通过对危险性的估计，规定线路、设备的介质绝缘强度、耐冲击能力等，提高其自身的耐雷能力（改善设备的伏秒特性）。 这三条保护原则中，后面两条均需要外加一些保护元件才能实现。在防雷设计中，合理选择防雷元器件是不可或缺的一环，防雷元器件对保证电路稳定性非常重要。防雷元器件可以分为开关元件类、限压元件类和防过流和过热保护元件类三大类，具体选用哪种应当根据具体的应用进行分析，合理选择。   
开关型防雷元件   
陶瓷气体放电管属于开关组件，用于电源防雷器共模电路中将雷电流泄放入地，也可用在差模电路中与压敏电阻串联而阻断其漏电流。在信号防雷器中常用于第一级泄放浪涌电流，由于其反应速度慢，还要用第二级作限压保护。

* s( L9 j+ U7 @. ?: }8 G7 W在选择陶瓷气体放电管时应注意：

• 陶瓷气体放电管不能直接用在电源上做差模保护；
• 击穿电压要大于线路上最大信号电频电压；
• 耐电流不能小于线路上可能出现的最大异常电流；
• 还有脉冲击穿电压须小于被保护线路电压。
  

" L0 P5 S( k% a; ~. f. p
6 L# z+ {" f% r& z目前行业第一款断续流开关型陶瓷气体放电管是槟城电子的SMD GDT陶瓷气体放电管BH601，它具有体积小，人工成本低，0.5~20KA的通流量，70-4000V的电压范围等特征，可以应用于直流48V/3000A.H基站电源雷击保护。

6 {: g* R6 g9 j9 B7 b& `% J  y1 Y2 v' iBH601用于通信基站48V电源端口防护方案
9 e) `, A/ z. }) S) H% |! S6 kBH601可直接应用于DC48V电源端口，彻底解决常规放电管续流问题，性价比非常高，体积也非常小。

/ {' {, F+ Z& X: ^8 M# D/ {! C采用B5G3000的AC220V电源端口防护方案，可以同时满足：
1、雷击浪涌测试；
2、AC1500V绝缘耐压测试。

. i/ Y' {1 N4 r0 F/ E7 ^4 i+ K) x另外一种比较常用的开关型防雷器件是半导体放电管。
% G' q' y( P1 m( I& i
: r+ P; v7 F9 x: |半导体放电管广泛应用在网络通讯及消费类电子产品、高速数据传输设备（T1/E1、XDSL、ISDN、HDSL、CATV、SLIC等）上。
$ i1 r0 ~# `$ k1 ^- T( {
( s9 R- N/ X4 O# }+ F0 P$ D在选择半导体放电管时主要应考虑两点：

• VRM截止电压不小于线路中最大工作电压；
• VS最大箝位电压不大于被保护电路中瞬态安全耐压值。
  , d7 X" g! T, H  m

7 u* K( j+ Z, k3 x) G, U
3 x( j" D$ A/ G" V- Y防雷和防ESD结合为一体的TSS半导体放电管有槟城电子的BS3500K、BS3500N-A、BS3500L、BS3500N-C和BS0060N-C等，这一系列的TSS半导体放电管的电压范围（100V/S）为3-420V，具有超低结电容及超低残压的特点。

$ m8 _$ q8 w8 C6 X+ ~) _8 a! e限压型防雷元件   
+ N* f4 v8 s) g' k0 j% i限压元件类主要有压敏电阻、TVS管（瞬态电压抑制二极管）等。   
) I: m2 \; M6 c& T1 u! @压敏电阻是一种用得最多的限压器件。广泛的应用在汽车电子、通迅、计算机、消费类电子产品、军用电子产品等方面，特别是在LCD、键盘、I/O接口、IC、MOSFET、CMOS、传感器、手机、DVD、AV、ABS、马达控制板、MP3、PDA、USB接口及高速数据信号线路上进行保护等。
5 `0 ?' w( L1 J/ C: p% U6 j/ v
压敏电阻选用时应注意的是：连续施加在压敏电阻两端的电源电压，不能超过规格表中列出的¡°最大持续工作电压¡±值。还要充分考虑到电网（或电路）工作电压的波动幅度, 选取压敏电阻的压敏电压值时，要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。
4 C5 v' ?( S% y7 Y! _  Y- |( A
通过压敏电阻的最大浪涌电流不应超过技术规格书中的¡°最大冲击电流¡±值(也就是最大通流量)。考虑到要耐受多次冲击时，应该选用能耐受10次以上冲击的浪涌电流值。 压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压（即安全电压）。   

; e8 k9 F) {7 M/ `9 y- g瞬态电压抑制二极管（TVS）广泛应用在半导体及敏感的电子零件过电压、ESD保护上，主要包括：消费类产品、工业产品、通讯、电脑、汽车、电源供应品、信号线路保护及军事、航天航空导航系统及控制系统上。最大箝位电压VC不可大于被保护设备最大的安全电压，以及反向工作电压（反向断态电压）须大于线路正常工作电压，是使用TVS管时必须注意的问题，另外， 交流电压只能用双向TVS。

超低结电容及超低残压的TVS管可以选择槟城电子的BV_ULC0524P、BV_LC0504F、BV_ULC0502A及BV_ULC0544M等，这些TVS管的反应速度很快，EFT脉冲群测试残压小于120V，结电容小于1pF。
( y: p1 g1 V( ]8 M
POE防护是一个重点，因为它的防护比较难做，原因一个是芯片比较脆弱，第二个是电源管理芯片比较脆弱，整体的保护方案是比较难实现的。另外就是外置防雷保护模块。

压敏电阻与TVS管的区别
/ T) {/ \+ O  N" C6 {压敏电阻能承受更大的浪涌电流，而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大，最大可达几十kA到上百kA；但压敏电阻的漏电流较大，非线性特性较差（动态电阻较大），大电流时限制电压较高，且所能耐受的冲击电流的大小随冲击次数的增加而减小（降额特性），较易老化。

TVS管的非线性特性和稳压管完全一样，动态电阻较小，限制电压较低，且不易老化，使用寿命长，但通流能力较小（10/1000μs波峰值电流在几A至几百A之间）。再有就是反应速度不同，TVS管的反应速度极快，为ps级，而压敏电阻反应速度稍慢，为ns级。   
0 f- N/ f( D' B
开关型防雷器和限压型防雷器的区别
) X" o4 P& n. s& m! x6 m开关型防雷器为间隙放电型器件，其雷电能量泻放能力大，在线路上使用的主要作用是泄放雷电能量；限压型防雷器为氧化锌压敏电阻器件，其雷电能量泻放能力小，但其过电压抑制能力好，在线路上使用的主要作用是限制过电压。

$ O1 C7 O0 y' V9 w* \) O$ r因此，一般在建筑物入口处选用如开关型防雷器来泄放雷电能量，然后，在后级电路使用限压型防雷器来限制因前级雷电能量泻放后，在后级线路产生的高过电压。两种防雷器需配合使用，方能保证配电线路中设备的安全。


) F2 z: Q+ b8 J' n' y' _基于BS201N陶瓷气体放电管和BV03CL瞬态抑制二极管的网口中心抽头方案，采用变压器中心抽头与地之间串接放电管的方式，陶瓷气体放电管和瞬态抑制二极管的使用上的不同。

. z) O$ p! ]( Z# T5 V. Z防过流和过热保护元件类   
防过流元件有自恢复保险丝、电流保险丝、电阻，防过热保护和过热检测元件有温度保险管和温度保险丝。自恢复保险丝是一种正温度系数热敏电阻，当流过它的电流小于其保持电流时（温度较低），它的阻值很小；当流过它的电流超过其触发电流时（温度升高），它的阻值急剧增大，从而阻断雷电流的继续侵入或者电路的续流，温度降低后能自行恢复。但由于热惰性，其反应速度很慢，一般为秒级（流过的电流越大或温度越高，反应越快）。

% z) G" P: A. r" Z3 ^# u' ~4 ^自恢复保险丝主要应用于电讯及网络、用户终端设备及模拟/模拟线路卡等。自恢复保险丝可以用于代替电流保险丝，免除经常更换的麻烦。使用自恢复保险丝时，设备的工作电压要小于自恢复保险丝的最大电压，同时设备的工作电流小于自恢复保险丝的保持电流。温度保险管和温度保险丝是一种温度开关元件，正常工作时是短路的，当温度高于其断开温度时开关断开（不可恢复），常用于过热保护和过热检测。
7 K5 {& d/ U& }) U

xixihahaheihei

见过防雷器件，但是没实际应用过