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压敏电阻和陶瓷气体放电管配合使用时需要注意什么问题?

2018-03-19

压敏电阻和陶瓷气体放电管配合使用时需要注意什么问题呢?

目前,在电源系统的防雷保护电路中,采用压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用的方案很多,特别是在铁路、通信系统已被广泛使用。压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用的保护电路尽管有许多优点,例如:降低残压、控制压敏电阻的劣化等,但在使用过程中如果电路设计或元件选型存在问题.可能会导致保护电路出现燃烧、爆炸等故障,影响系统的正常运行。下面就压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用中,可能会出现的一些问题发表一些看法,希望能够对保护电路设计和故障分析能够有所帮助。
1.采用哪种压敏电阻与放电管配合使用
在防雷保护方面,大家除了对保护电路的保护效果十分重视以外,还会重点关注防雷元件失效以后对系统的影响。 使用选用哪种压敏电阻与放电管进行配合使用,直接关系到保护电路的安全可靠性(特别是在PCB板上使用的保护电路)
目前,采用压敏电阻进行防雷保护的类型主要有:压敏电阻串联保险丝、压敏电阻贴装温度保险丝、带机械脱扣模式的压敏电阻等。
这几种元器件在现场的运行情况如下:
压敏电阻串联保险丝(贴装温度保险丝)配合放电管模式
当采用压敏电阻串联保险丝(贴装温度保险丝)与放电管配合使用时,压敏电阻发生击穿短路失效后,如果系统的短路电流无法导致保险丝熔断时,串联的陶瓷放电管将会从辉光放电转为弧光放电,产生高热使PCB板或组装的塑胶外壳发生燃烧或放电管管体炸裂,导致系统故障。
带机械脱扣模式的压敏电阻配合放电管模式
由于带机械脱扣模式的压敏电阻具有良好的失效保护功能,所以,在与陶瓷气体放电管配合使用,当压敏电阻出现异常时,基本上可以保证保护电路安全脱离电源系统,确保系统的运行安全。从以上情况分析,采用带机械脱扣模式的压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用,在系统遭受雷击或电源出现异常时,是可以使保护电路与电源安全脱离开的。
2.如何利用压敏电压随温度变化的特性与放电管配合使用
许多压敏电阻具有压敏电压随温度升高而升高的特点,这就是大家常说的正温度系数压敏电阻的概念。在压敏电阻配合放电管的实际使用中,如果系统的过电压正好处于压敏电阻串联放电管的导通电压附近,保护电路的漏电流在l00mA以下,这时放电管处在辉光电压状态,压敏电阻随着温度升高压敏电压也随之升高,漏电流减小,可以促使放电管出现频繁关断或关断,降低过电压对保护电路的影响。但是,如果压敏电阻呈现的是温度上升而压敏电压下降,那么保护电路的漏电流则会急剧上升,导致放电管从辉光电压向弧光电压转换,放电管的表面温度迅速升高,致使保护电路出现燃烧或炸裂,造成被保护对象出现故障。
通过试验可知,当压敏电阻串联放电管的保护电路动作时,放电管处于辉光放电状态下,压敏电阻的温度上升速度比放电管要快;一旦放电管转入弧光放电,其表面温度会急剧上升,如果放电管是焊接在PCB板上或贴近塑胶外壳,将会出现焦化或燃烧。
3.压敏电阻与放电管并联使用的问题
在某些保护电路上,会采用到压敏电阻与放电管并联使用的模式,这种保护电路基本上不存在产生续流的问题,主要是利用压敏电阻来响应过电压的波头,然后靠压敏电阻的残压使放电管点火导通泄放大的冲击电流。在这种保护电路中,如何选择压敏电阻的压敏电压,是决定保护效果的关键。如果压敏电阻的压敏电压选择过低,将会出现压敏电阻被损坏而放电管不动作的现象。
4.压敏电阻与放电管组合为一体的问题
采用压敏电阻和放电管组合成一体化、小型化的防雷模块,在铁路系统已被广泛应用,目前正在通信行业逐步推广。在压敏电阻与放电管组合为一体化的保护电路时,如何进行电路连接是保证一体化防雷模块安全可靠性的关键。
首先,不赞同压敏电阻与放电管进行贴面焊接,由于压敏电阻和放电管的热膨胀系数不一样,如果将放电管直接焊在压敏电阻的基片银面上,当遭受强电流冲击时,会直接导致压敏电阻损坏;其次,为了确保防雷模块失效以后能够安全脱离电源系统,作为失效保护的脱扣点设计也是非常重要的,主要是脱扣点位置和脱扣模式。
5.结束语
以上观点是我们根据试验验证数据和现场故障分析总结出来的,将其总结整理出来的目的是给相关技术人员提供参考建议,希望对提高产品质量水平能够有所帮助。