气体放电管在浪涌抑制电路的应用

5 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）电流—电压特性曲线以美国克来电子公司CG2－230L气体放电管为例，如图2所示。

7）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。

图2 电流—电压特性曲线

6 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

7 结语

各种电子系统，以及通信网络等，经常会受到外来的电磁干扰，这些干扰主要来自电源线路的暂态过程、雷击闪电、以及宇宙射电等。这些干扰会使得系统动作失误甚至硬件损坏。针对这些问题，要做好全面的预防保护措施，就需要先找到问题的根源，再选用合适的浪涌抑制器件予以解决。