| 防雷器參數的幾個問題分析
一、前言
防雷器的作用是防止感應雷產品浪涌損害設備，是保護電子產品不可缺少的器件。隨著電子產品越來越多的應用到人們的生活，防雷器也越來越被大家所熟悉。實際上，電子系統的防雷保護還是一個比較新的領域，關于防雷器選擇應用中還有許多問題存在爭議。本文就防雷器的響應時間，多級防雷器的動作順序等問題做出講解。
二、多級防雷器的動作順序
當單級防雷器不能將入侵的沖擊過電壓抑制到規定保護電平以下時，就要采用含有二級、三級或更多級非線性抑制元件的防雷器。
非線性元件Rv2和Rv2都是壓敏電阻，實用中RV1也可以使氣體放電管，Rv2也可以是穩壓管或浪涌抑制二極管(TVS管)。兩極之間的隔離元件Zs可以是電感Ls或電阻Rs，若RV1和RV2的導通電壓分別是Un1和Un2，所選用的元件總是Un2> Un1。
有人認為，當入侵沖擊波加在X-E端子上時，總是第一級RV1先導銅，然后才是第二級。實際上，第一級或第二級先導通都是可能的，這取決于以下因素：
(1) 入侵沖擊波的波形，主要是電流波前的聲速(di/dt);
(2) 非線性元件Rv1和RV2的導通電壓Un1和Un2的相對大小;
(3) 隔離阻抗Zs的性質是電阻還是電感，以及它們的大小。
當Zs為電阻Rs時，多數情況是第二級先導通。第二級導通后，當沖擊電流I上升到iRs+Un2 ≥Un1是第一級才導通。第一級導通后，由于在大電流下第一級的等效阻抗比Rs加第二級的等效阻抗之和小得多。因而大部分沖擊電流經第一級泄放，而經第二級泄放的電流則要小得多。若第一級為氣體放電管，它導通后的殘壓通常低于第二級的導通電壓Un2，于是第二級截止，剩余沖擊電流全部經第一級氣體放電管泄放。
若Zs為電感Ls，且侵入電流一開始的上升速度相當快，條件Ls(di/dt)+Un2>Un1得到滿足,則第一級先導通。若第一級導通時的限制電壓為Uc1(1),則以后隨著入侵沖擊電流升速(di/dt)的下降，當條件UC1(1) ≥Ls(di/dt)+Un2得到滿足時，第二級才導通。第二級導通后，將輸出端Y的電壓，抑制在一個較低的電平上。 三、防雷器的響應時間
不少人錯誤地認為，響應時間是衡量防雷器保護性能的一個重要指標，制造廠也在其技術資料中列明了這一參數，但許多制造廠并不知道它的確切含義，也未進行過測量。一個流行的觀點是，在響應時間內，防雷器對入侵的沖擊無抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過"防雷器而作用在下級的設備上。這不符合防雷器的是工作情況，是錯誤的。
防雷器中對沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機理可區分為"限壓型"(如壓敏電阻器、穩壓二極管)和"開關型"(如氣體放電管、可控硅)。
氧化鋅壓敏電阻器是一種化合物半導體器件，其中的電流對于加在它上面的電壓的響應本質上是很快的。
那么，以前的技術資料中所說的用壓敏電阻構成的防雷器響應時間r≤25ns是怎么回事呢?
這是技術標準IEEEC62.33-1982[2]中定義的響應時間，它是一個用來表征"過沖"特性的物理量，與通常意義上的響應時間是完全不同的另外一個概念。為了說明這一點。
IEEEC62.3(6.3)電壓過沖(UOS)。在沖擊電流波前很陡、數值又很大時，測量帶引線壓敏電阻的限制電壓的結果表明，它大于以8/20標準波時的限制電壓。這種電壓增量UOS稱作"過沖"。盡管壓敏電阻材料本身對陡沖擊的響應時間有所不同，但差別不大。造成過沖的主要原因是在器件的載流引線周圍建立起了磁場，該此磁場在器件引線和被保護線路之間的環路中，或者在引線與模擬被保護線路的測量電路之間的環路感應出電壓。
在典型的使用情況下，一定的引線長度是不可避免的，這種附加電壓將加在壓敏電阻器后面的被保護線路上，所以在沖擊波波前很陡而數值又很大的條件下測量限制電壓時，必須認識到電壓過沖對于引線長度和環路耦合的依賴關系，而不能把過沖作為器件內在的特性來看待。 近幾年來發表的國際電工委員會關于防雷器的技術標準IEC61643-1和IEC6163-21都沒有引入響應時間這一參數：IEEE技術標準C62.62-2000[]更明確指出，波前響應的技術要求對防雷器的典型應用而言是沒有必要的，可能引起技術要求上的誤導，因此如無特別要求，不規定該技術要求，也不進行試驗、測量、計算或其他認證。這是因為：
(1) 對于沖擊保護這一目的而言，在規定條件下測得的限制電壓，才是十分重要的特性。
(2) 防雷器對波前的響應特性不僅與防雷器的內部電抗以及對沖擊電壓起限制作用的非線性元件的導電機理有關，還與侵入沖擊波的上升速率和沖擊源阻抗有關，連接線的長短和接線方式也有重要影響。
筆者認為，對于電源保護用防雷器，以下三項技術指標是重要的：①限制電壓(保護電平);②通流能力(沖擊電流穩定性);③3連續工作電壓壽命。 另外還有很多參數：比如防雷器的工作電壓、保護水平、放電電流等，這些參數行外人士可能不是很明白，所以大家選擇防雷器的時候一定要多注意，選擇正規的、合適的防雷產品。 |
