浪涌保护器常见的几种抑制器件特点及应用领域

浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD）是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置，适用于交流50/60Hz，额定电压220V/380V的供电系统中。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护，适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求。

一、浪涌保护器的分类和工作原理

浪涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件，其按工作原理可分为电压开关型、限压型及组合型三类。

（1）电压开关型：SPD在没有瞬时过电压时处于高阻抗状态，当浪涌出现时突变为低阻抗状态，有效地将浪涌电流分流到地，保护设备免受过电压的损害。

（2）限压型SPD：在没有浪涌出现时表现为高阻抗状态，但随电涌电流和电压的增加，阻抗会不断减小，将电压限制在一个安全的水平，其电流电压特性为强烈非线性，从而避免过电压对设备造成损害。

（3）组合型SPD：将电压开关型和限压型两种SPD组合在一起，既有电压开关的功能，又有限压的功能，可以同时限制瞬态过电压和泄放电涌电流，保护效果更好。

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二、常见的几种抑制器件特点及应用领域

不同类型的浪涌保护器（SPD），所使用的抑制器件也有所不同，下面一起来看看几种常见的抑制器特点及应用。

（1）金属氧化物压敏电阻（Metal oxide varistor，MOV）：压敏电阻由金属氧化物（主要是氧化锌）材料组成，属箝位型器件，其特性与两只背对背联接的稳压管非常相似，有着毫微秒级的响应速度。压敏电阻对瞬变信号的吸收能力与其体积成正比：其厚度正比于电压；面积正比于电流，是目前在电子产品中使用最广泛的浪涌抑制器件。当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，电阻的阻值大幅度降低，从而将浪涌能量泄放掉。

压敏电阻的特点：

电压范围很宽，可从几伏到几千伏；

吸收浪涌电流可从几十到几千安培，反应速度快，无极性，无续流，峰值电流承受能力较大，价格实惠。

适用场合：

直流电源线、低频信号线，或者与气体放电管串联起来用在交流电源线上。

（2）瞬态电压抑制二极管（Transient voltage suppressor，TVS）：TVS为电压箝位型工作方式，亚纳秒级的响应速度。TVS有多种封装方式，可满足不同场合的需要。当TVS上的电压超过一定的幅度时，器件迅速导通，通过PN结反向过压雪崩击穿将浪涌能苣泄放掉。

瞬态电压抑制二极管的特点：

响应时间短，漏电流小，击穿电压偏差小，箝位电压低（相对于工作电压）动作精度高，无跟随电流（续流），体积小，每次经受瞬变电压后其性能不会下降，可靠性高。

适用场合：

浪涌能量较小的场合，如果浪涌能量较大，要与其它大功率浪涌抑制器件一同使用，则把它作为后级防护。

（3）气体放电管（Gas discharge tube，GDT）：气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体（氩气或氖气）构成。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，器件变为短路状态，使电极两端的电压不超过击穿电压。气体放电管一旦导通后，它两端的电压会很低。气体放电管有两极和三极之分，可分别用于线间和线-地间的保护。

气体放电管的特点：

受电流大，绝缘电阻高，漏电流小，寄生电容小。

适用场合：- 信号线或工作电压低于导通维持电压的直流电源线上（一般低于10 V）；

与压敏电阻组合起来用在交流电源线上。

它具有很强的冲击电流吸收能力，但有着较高的起弧电压，所以比较适合做一级粗保护。

（4）压敏电阻（Metal oxide varistor，MOV）：压敏电阻由金属氧化物（主要是氧化锌）材料组成，属于限压型器件，其特性与两只背对背联接的稳压管非常相似，有着毫微秒级的响应速度。压敏电阻对瞬变信号的吸收能力与其体积成正比：其厚度正比于电压；面积正比于电流，是目前在电子产品中使用最广泛的浪涌抑制器件。当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，电阻的阻值大幅度降低，从而将浪涌能量泄放掉。

压敏电阻的特点：

电压范围很宽，可从几伏到几千伏；

吸收浪涌电流可从几十到几千安培，反应速度快，无极性，无续流，峰值电流承受能力较大，价格实惠。

适用场合：

直流电源线、低频信号线，或者与气体放电管串联起来用在交流电源线上。

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三、地凯科技浪涌保护器的选型和安装方法

浪涌保护器的选型和安装应根据不同的应用场合和保护需求进行，一般应遵循以下原则：

根据被保护设备的工作电压、电流、频率等参数，选择合适的浪涌保护器类型和规格，避免选用过大或过小的浪涌保护器，影响保护效果或造成浪涌保护器损坏；

根据被保护设备的重要程度和浪涌危害的可能性，选择合适的浪涌保护器级别，一般分为一级、二级和三级浪涌保护器，分别用于不同的保护区域，形成分级保护，提高保护效率和可靠性；

根据被保护设备的数量和位置，选择合适的浪涌保护器安装方式，一般有集中安装和分散安装两种，集中安装是指将浪涌保护器安装在电源进线端或配电箱内，对整个电源系统或分支进行保护，分散安装是指将浪涌保护器安装在被保护设备的近端，对单个设备进行保护；

根据被保护设备的特殊要求，选择合适的浪涌保护器附加功能，如遥信报警、热断路、故障指示等，以便于监测和维护浪涌保护器的工作状态，及时发现和排除故障。

浪涌保护器的安装应按照产品说明书和相关标准进行，一般应注意以下事项：

浪涌保护器应安装在被保护设备的进线端，与被保护设备之间的连接线应尽量短小，以减少分布电感和阻抗，提高保护效果；

浪涌保护器应与地线牢固连接，地线应尽量短粗，以减少地线阻抗，提高泄放能力；

浪涌保护器应与被保护设备的工作电压相匹配，避免过压或欠压造成浪涌保护器误动作或失效；

浪涌保护器应定期检查和测试，以确保其正常工作，如发现浪涌保护器损坏或老化，应及时更换。

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四、地凯科技浪涌保护器的应用案例

下面给出几个浪涌保护器的应用案例，以便于读者更好地理解浪涌保护器的作用和原理。

（1）电力系统的浪涌保护

电力系统是最容易受到雷电和其他瞬态过电压的影响的系统，因此需要采用浪涌保护器对电力设备进行保护，避免设备损坏或火灾事故。电力系统的浪涌保护器一般分为三级。

一级浪涌保护器：安装在电力系统的进线端，主要用于承受雷电直击或间接雷电引入的大电流冲击，一般采用电压开关型的浪涌保护器，如气体放电管、金属氧化物避雷器等，其额定放电电流应不小于20 kA，最大持续工作电压应不大于1.1倍的电源电压；

二级浪涌保护器：安装在电力系统的分支线上，主要用于承受一级浪涌保护器泄放后的残余浪涌电压，一般采用限压型的浪涌保护器，如压敏电阻、瞬态抑制二极管等，其额定放电电流应不小于10 kA，最大持续工作电压应不大于1.15倍的电源电压；

三级浪涌保护器：安装在电力系统的末端，主要用于对重要的电力设备进行精细保护，一般采用组合型的浪涌保护器，如压敏电阻和瞬态抑制二极管的组合，其额定放电电流应不小于5 kA，最大持续工作电压应不大于1.2倍的电源电压。

（2）通信系统的浪涌保护

通信系统是最容易受到雷电和其他瞬态过电压的影响的系统之一，因此需要采用浪涌保护器对通信设备和通信线路进行保护，避免设备损坏或数据丢失。通信系统的浪涌保护器一般分为两级。

通信系统的浪涌保护器分级

一级浪涌保护器：安装在通信系统的进线端，主要用于承受雷电直击或间接雷电引入的大电流冲击，一般采用电压开关型的浪涌保护器，如气体放电管、金属氧化物避雷器等，其额定放电电流应不小于10 kA，最大持续工作电压应不大于1.1倍的信号电压；

- 二级浪涌保护器：安装在通信系统的末端，主要用于对敏感的通信设备和通信线路进行精细保护，一般采用限压型或组合型的浪涌保护器，如瞬态抑制二极管、半导体放电管、压敏电阻等，其额定放电电流应不小于5 kA，最大持续工作电压应不大于1.2倍的信号电压。

（3）工业控制系统的浪涌保护

工业控制系统是由各种传感器、执行器、控制器、通讯设备等组成的复杂系统，其对电源和信号的稳定性和可靠性要求很高，因此需要采用浪涌保护器对其进行保护，避免浪涌造成设备故障或数据丢失。工业控制系统的浪涌保护器一般分为两级。

工业控制系统的浪涌保护器分级

一级浪涌保护器：安装在工业控制系统的电源进线端，主要用于承受雷电直击或间接雷电引入的大电流冲击，一般采用电压开关型的浪涌保护器，如气体放电管、金属氧化物避雷器等，其额定放电电流应不小于20 kA，最大持续工作电压应不大于1.1倍的电源电压；

二级浪涌保护器：安装在工业控制系统的各个分支线上，主要用于对各种传感器、执行器、控制器、通讯设备等进行精细保护，一般采用限压型或组合型的浪涌保护器，如瞬态抑制二极管、半导体放电管、压敏电阻等，其额定放电电流应不小于10 kA，最大持续工作电压应不大于1.15倍的电源或信号电压。

地凯科技浪涌保护器SPD是一种有效的防止浪涌危害的电子装置，它可以根据不同的工作原理和抑制器件，对不同的电源系统、通信系统、工业控制系统等进行分级保护，提高设备的安全性和可靠性。在选用和安装浪涌保护器时，应根据被保护设备的参数、重要程度、数量和位置等因素，选择合适的浪涌保护器类型、规格、级别、安装方式和附加功能，以达到最佳的保护效果。同时，应定期检查和测试浪涌保护器的工作状态，及时发现和更换损坏或老化的浪涌保护器，保证浪涌保护器的正常工作。

审核编辑 黄宇