專利名稱：一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電涌保護(hù)器，尤其是一種用于抑制浪涌過電壓，從而保護(hù)電 子、電氣設(shè)備的電涌保護(hù)器，并且該電涌保護(hù)器在連續(xù)脈沖電流下的殘壓相對穩(wěn)定。
背景技術(shù)：
電涌保護(hù)器(SPD)是一種以伏安特性為非線性的元件作為主要功能元件，用來抑 制瞬時(shí)過電壓，泄放浪涌電流的保護(hù)器件，廣泛應(yīng)用于各種電子和電氣產(chǎn)品中。限壓特性的 典型元件是壓敏電阻器和半導(dǎo)體浪涌抑制二極管，開關(guān)特性的典型元件有氣體放電管，空 氣放電間隙，可控硅二極管等。僅用壓敏電阻器(MOV)的SPD或僅用氣體放電管(GDT)的 SPD，或由壓敏電阻器與氣體放電管串聯(lián)構(gòu)成的SPD(以下簡稱"V-G串聯(lián)型SPD")，是目 前SPD的三個(gè)主導(dǎo)品種。在低壓配電系統(tǒng)中大量使用著僅用MOV的SPD，這種SPD的應(yīng)用技 術(shù)中有一個(gè)難以解決的矛盾，就是保護(hù)特性與電壓壽命和暫時(shí)過電壓(TOV)耐受能力的矛 盾。由于這種SPD中的MOV上始終加有系統(tǒng)電壓，這個(gè)電壓應(yīng)力將使MOV老化，當(dāng)系統(tǒng)中出 現(xiàn)TOV時(shí)，MOV極易損壞。為了提高M(jìn)OV承受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)TOV的能力，只能選用參考電 壓高的M0V，但這樣一來，系統(tǒng)中因雷電和系統(tǒng)操作出現(xiàn)過電壓時(shí)，MOV的殘壓相應(yīng)升高，結(jié) 果保護(hù)性能變差。而將MOV與氣體放電管(GDT)或空氣間隙串聯(lián)起來，即做成"V-G串聯(lián) 型SPD"是解決上述矛盾的一個(gè)方法。在V-G串聯(lián)型SPD中，氣體放電管(GDT)或空氣間隙 隔離了系統(tǒng)電壓和低值T0V，平時(shí)MOV上不承受電壓應(yīng)力，沒有系統(tǒng)電壓引起的老化問題， 因而可以選用參考電壓低的M0V，使保護(hù)性能得到改善。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，一開始 浪涌電壓按兩個(gè)元件的電容量分配。由于MOV的固有電容比GDT的固有電容大得多，前者 一般是后者的幾百倍以上，因而浪涌電壓一開始幾乎全部加在⑶T上，迫使⑶T擊穿進(jìn)入電 暈或電弧放電狀態(tài)。當(dāng)浪涌電壓消失后，MOV將電源推動的續(xù)流截?cái)唷-G串聯(lián)型SPD的這 些優(yōu)點(diǎn)，使得它的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)展。但是，普通V-G串聯(lián)型SPD有一個(gè)重要缺點(diǎn)由于MOV元件在低電壓下的漏電流 極小，等效電阻可高達(dá)數(shù)十兆歐或更高，這個(gè)電阻與MOV固有電容的乘積所形成的放電時(shí) 間常數(shù)可達(dá)秒級，因此，在連續(xù)脈沖電流下，前一次脈沖電流充入MOV固有電容的電荷不能 迅速泄放，當(dāng)下一次脈沖加來時(shí)，并且若這個(gè)脈沖與上一次脈沖是同極性的話，那么MOV固 有電容上的殘存電壓將疊加在氣體放電元件的擊穿電壓上，使V-G串聯(lián)組合的放電電壓提 高。因此，普通V-G串聯(lián)型SPD，在連續(xù)脈沖下，由于限壓元件本身固有電容上殘存電荷的影 響，使后續(xù)同極性脈沖的殘壓升高，而且，相鄰兩次脈沖的間隔時(shí)間越短，升高的比例越大。 這嚴(yán)重?fù)p害了 SPD的保護(hù)性能，因?yàn)閷?shí)際雷擊放電是多重放電，平均脈沖數(shù)為2 3個(gè)，最 多紀(jì)錄到42個(gè)脈沖，脈沖間隔時(shí)間大體為0. 6ms 0. 8s,因此普通V-G串聯(lián)型SPD實(shí)際上 不適用于抑制連續(xù)脈沖。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提出一種在連續(xù)脈沖電流下，能迅速泄放限壓元件本身固有電容上由于上一次放電所積存的殘余電荷，能夠保證整個(gè)電涌保護(hù)器殘壓的 穩(wěn)定性的電涌保護(hù)器。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，用于抑制浪 涌過電壓，包括串聯(lián)設(shè)置的限壓元件和氣體放電元件，所述的限壓元件上并聯(lián)泄放電阻器。具體的說，所述的限壓元件為壓敏電阻器或浪涌抑制二極管；所述的氣體放電元 件為氣體放電管或空氣間隙；所述的泄放電阻器為線性電阻器或電壓非線性系數(shù)較低的非 線性電阻器。進(jìn)一步的說，在泄放電阻器與限壓元件并聯(lián)的結(jié)構(gòu)上可以為泄放電阻器與限壓 元件分體式并聯(lián)或泄放電阻器與限壓元件一體式封裝設(shè)置。由于脈沖的間隔時(shí)間都較短，為了達(dá)到更好的抑制效果，從而保護(hù)電子、電氣設(shè) 備，所述的泄放電阻器至少需要滿足兩個(gè)基本要求1)所述的泄放電阻器的電阻值Rx與限 壓元件的固有電容量Cz的乘積形成泄放時(shí)間常數(shù)τ 1，所述的泄放時(shí)間常數(shù)τ^」、于脈沖 間隔時(shí)間At ;2)所述的泄放電阻器的脈沖耐電壓高于限壓元件的殘壓。本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案的原理為當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，一開始浪涌電 壓按照限壓元件和氣體放電元件各自的固有電容量進(jìn)行分配，由于限壓元件的固有電容比 氣體放電元件的固有電容大得多，前者一般是后者的幾百倍以上，因而浪涌電壓一開始幾 乎全部加在氣體放電元件上，迫使氣體放電元件擊穿進(jìn)入電暈或電弧放電狀態(tài)。當(dāng)浪涌電 壓消失后，限壓元件將電源推動的續(xù)流截?cái)?。即使是在連續(xù)脈沖電流下，由于限壓元件上并 聯(lián)有一個(gè)泄放電阻器，這就加快了放電速率，使得前一次脈沖電流充入限壓元件固有電容 上的電荷能夠在極短的時(shí)間內(nèi)迅速泄放。本實(shí)用新型的有益效果是在限壓元件上并聯(lián)泄放電阻器，由于泄放電阻器的阻 值與限壓元件的固有電容量會形成泄放時(shí)間，因此能夠迅速的泄放限壓元件上因上一次放 電時(shí)所積存的殘余電荷，這樣就不會因?yàn)橄迚涸旧砉逃须娙萆蠚埓娴碾姾傻挠绊懚?后續(xù)脈沖的殘壓升高，這樣就能夠保證整個(gè)電涌保護(hù)器在后續(xù)脈沖電流下的殘壓的穩(wěn)定 性，從而能夠很好的保護(hù)電子電氣設(shè)備。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是現(xiàn)有電涌保護(hù)器的電路原理圖；圖2是現(xiàn)有電涌保護(hù)器在連續(xù)脈沖下的電流波和殘壓波的波形圖；圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型在連續(xù)脈沖下的電流波和殘壓波的波形圖；圖中1、限壓元件；2、氣體放電元件；3、泄放電阻器。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡 化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān) 的構(gòu)成。如圖3所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，用于抑制浪涌過電壓，包括串聯(lián)設(shè)置的限壓元件1和氣體放電元件2，所述的限壓元件1上并聯(lián)泄放電阻器3。所述的限壓 元件1為壓敏電阻器或浪涌抑制二極管；所述的氣體放電元件2為氣體放電管或空氣間隙； 所述的泄放電阻器3為線性電阻器或電壓非線性系數(shù)較低的非線性電阻器。圖3所示的限 壓元件1為壓敏電阻M0V，型號為CJV-34S271，壓敏電阻的名義值Un = 270V，電容量CZ的 實(shí)際值為3280pF;氣體放電元件2采用氣體放電管GDT，型號為R608XHA，直流擊穿電壓為 600V,電容量小于2. 5pF。MOV并聯(lián)的泄放電阻器3為Rx = 1ΜΩ的線性電阻器。由于所述 的泄放電阻器3的電阻值Rx與壓敏電阻的固有電容量Cz的乘積形成泄放時(shí)間常數(shù)τ 1，因 此，泄放時(shí)間常數(shù)為 τ ！ = RXCZ = 3280X10-12X106 = 3. 28ms。在本實(shí)施例所述的電涌保護(hù)器上施加試驗(yàn)電壓為50Hz工頻半波整流電壓，因此， 兩次脈沖之間的間隔時(shí)間At為20ms。圖4表示了流過電涌保護(hù)器的電流波和SPD的殘壓 波的波形。圖4中表示了連續(xù)4個(gè)脈沖第1個(gè)脈沖的擊穿電壓是672V，比第2、3、4脈沖 的擊穿電壓616V高出9. 1%。后續(xù)的第2、3、4脈沖的擊穿電壓相當(dāng)穩(wěn)定，它們之所以比第 1個(gè)低，是由于上一次放電在GDT管內(nèi)產(chǎn)生的離子_電子尚未完全復(fù)合，還有一定濃度的導(dǎo) 電粒子存在的緣故。圖4中的第1、3、4三個(gè)脈沖的殘壓波頂部都有兩個(gè)臺階，前一個(gè)臺階 表示GDT處在電暈放電階段，后一個(gè)臺階表示GDT處在電弧放電階段。GDT的電暈放電電 壓高于電弧放電電壓，且隨著電流的增大而上升，電弧放電電壓在熄弧前基本上不隨電流 大小而變。圖4中的第2個(gè)殘壓波與其余三個(gè)不一樣，是由于電源電壓向小波，因此電流減 小，只在電流的峰點(diǎn)的很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入電弧放電，大部分時(shí)間內(nèi)只能維持電暈放電，因此沒 有明顯的第二個(gè)臺階。而圖1和圖2所示的是壓敏電阻上沒有并聯(lián)泄放電阻的現(xiàn)有電涌保護(hù)器的電路原 理圖以及在與本實(shí)施例相同的電壓電流環(huán)境下的連續(xù)脈沖下的電流波和殘壓波的波形圖， 從圖2中可以看出在上述條件下的波形四個(gè)殘壓波的峰值依次為①584，②736，③640V， ④736V?？梢钥闯龅?個(gè)波的后續(xù)波的殘壓明顯升高，且不穩(wěn)定。在本例中后續(xù)波的殘壓 比第1個(gè)波的殘壓高出26% 9.6%。以上說明書中描述的只是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，各種舉例說明不對本實(shí)用 新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對以前所 述的具體實(shí)施方式
做修改或變形，而不背離實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，用于抑制浪涌過電壓，其特征在于包括串聯(lián)設(shè)置的限壓元件(1)和氣體放電元件(2)，所述的限壓元件(1)上并聯(lián)泄放電阻器(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述的限壓元 件(1)為壓敏電阻器或浪涌抑制二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述的氣體放 電元件(2)為氣體放電管或空氣間隙。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述 的泄放電阻器⑶的脈沖耐電壓高于限壓元件⑴的殘壓。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述 的泄放電阻器(3)為線性電阻器或電壓非線性電阻器。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述 的泄放電阻器(3)與限壓元件(1)分體式并聯(lián)或泄放電阻器(3)與限壓元件(1) 一體式封 裝設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器，其特征在于所述 的泄放電阻器(3)的電阻值Rx與限壓元件(1)的固有電容量Cz的乘積形成泄放時(shí)間常數(shù) τ 所述的泄放時(shí)間常數(shù)T1小于脈沖間隔時(shí)間At。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能夠抑制連續(xù)脈沖的電涌保護(hù)器SPD，它是對于由氣體放電元件，如氣體放電管、空氣間隙等與限壓型元件，如壓敏電阻器、浪涌抑制二極管等串聯(lián)構(gòu)成的SPD的技術(shù)改進(jìn)，改進(jìn)點(diǎn)是在限壓型元件上并聯(lián)一只泄放電阻器RX，從而保證了整個(gè)SPD在連續(xù)脈沖電流下的殘壓穩(wěn)定性，能夠很好的保護(hù)電子電氣設(shè)備。
文檔編號H02H9/06GK201639288SQ20102016065
公開日2010年11月17日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者張南法, 束靜 申請人:常州市創(chuàng)捷防雷電子有限公司