内容包括压敏电阻的基本知识及其选择原则，气体放电管基本知识及其应用等。紫色文字是超链接，点击自动跳转到相关博客。不断更新，原创不容易！
目录：
1）压敏电压
(1)压敏电压计算(继电器灭弧) (2)压敏电压试验
2）漏电流Id
3）通流容量
1）MY压敏电阻的选择原理 2）名词解释
1）检测方法 2）根据电压参数
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压敏电阻是限压器件，两端施加工作电压时，电阻值很高，漏电流很高μA等级。随着端电压的升高，压敏电阻值降低，端电压超过钳位电压后电阻值急剧下降，泄漏电流可达20~40KA，形成雷电排放通道。当电压降至工作电压时，压敏电阻的泄漏电流迅速降低，并恢复到原状态。开关电源常用的压敏电阻工作过程如下图所示。
图1.1 8/20uS标准雷电流波形
常用的压敏电阻特性： 随着工作时间的增加，特别是多次泄漏电流，压敏电阻泄漏电流逐渐增加。如果施加的电压为标称电压的90%，泄漏电流将达到1mA，认为压敏电阻性能不符合要求，需要更换。基于此，更容易检测压敏电阻的性能。压敏电阻的耐受性一般要求。In电流正反冲击5次，耐受性Imax电流正反各冲击一次，10%In电流冲击100次。
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一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。 1）压敏电压
即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10V～9000V不等。可根据具体需要正确选用。
（1）压敏电压计算(继电器灭弧)
一般V1mA=1.5Vp=2.2Vac，式中，Vp为电路额定电压的峰值。Vac为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5*1.414*220V=476V，V1mA=2.2Vac=2.2*220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470V～480V之间。
也可以按V1mA=K*Uac计算，式中：K是与电源质量有关的系数，一般取K=2～3，电源质量较好的城市可取小些，电源质量较差的农村（特别是山区）可取大些。Uac为交流电源电压有效值。对于220V～240V交流电源防雷器，应选用压敏电压为470V～620V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻，可以降低故障率，延长使用寿命，但残压略有增大。
图1.2.1 压敏电阻电路
仅使用压敏电阻灭弧：
式中：C电网电压升高系数，一般取以C＝1.05～1.10；系数(0.8～0.9)考虑Uima下降10%而通过压敏的漏电流仍保持在1mA以下，系统允许过电压和系数。
图1.2.2 伏安特性与灭弧电路
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（2）压敏电压的测试
使用XF30B-2型多功能校准仪输出可调的直流稳压电源（带短路保护），串联电流表（档位2mA）和压敏电阻，增加电压到电流表达到1mA时，即是压敏电压值。或如下图连接亦可。
图1.2.3 压敏电压值测试电路
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2）漏电流Id
施加压敏电压*80%，漏电流≤20uA，时间＜5S。测试方法如1。
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压敏电阻能够承受的波形为8/20uS的最大浪涌电流峰值，冲击后的压敏与冲击前相比变化不超过± 10％，且同时不能发生目视可见的机械损伤。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2～20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电压不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。
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1）MY压敏电阻的选用原则
表1.3 选用一览表
具体说明：
（1）继电器触点灭弧MYH-14K***
（2）防雷击MYL型，比如西安市西无二电子信息集团有限公司的产品
（3）过压保护MY普通型
表1.3.1 MYG压敏电阻压敏电压
ACrms指交流均方根值，MYG-14K470压敏电压均方根值300V。
以浙江黄岩航洋MGY-14K471JA为例，高能JA型“最大能量”是163J/2ms；普通型MGY-14K471“最大能量”是125J/2ms。
可用于吸收发电机励磁线圈，起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器，对这类应用，主要技术指标是能量吸收能力。
图1.3.2 航洋命名规则MYG 压敏电阻型号及主要技术参数
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2）名词解释
8/20uS是雷击浪涌的一种波形 通常以内阻2欧姆的一个短路电流波形，上升前沿在8uS，峰值电流下降沿1/2处保持在20uS。即充电1KV输出500A的电流波形。现在较多的已经是组合波模式，即短路电流波形为8/20uS(其波形见“本内容”)，开路电压波形为1.2/50uS。
10/1000uS也是一种浪涌波形，以现在执行的标准是短路电流波形与开路电压波形都需要符合前沿时间10uS半值时间1000uS,内阻10欧姆。即充电1KV输出100A的电压及电流波形。
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气体放电管为开关型器件。当气体放电管两端施加的电压小于触发电压时，气体放电管为断路状态，基本无漏电流。当电压高于触发电压时，气隙被击穿，可认为短路。当两端的电压下降至工作电压以内时，气隙不能灭弧，继续有电流通过，这就是气体放电管的续流问题。气体放电管的灭弧电压很低，一般为20~50V，因此不能安装在火线与零线、火线与地线之间。
图3.1.1 气体放电管的一般特性
图3.1.2 一般应用电路
使用注意事项：
（1）因放电管属于开关型SPD，在防浪涌应用中须有续流遮断(如图3.1.2的PTC)，保证浪涌过后电路能正常工作；
（2）当瞬间通过较大的浪涌冲击电流时，放电管会出现爆裂现象，在应用中应注意。
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放电管主要分为气体放电管与半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管与陶瓷气体放电管，二者具有相同的特性。
图3.2.1 气体放电管
图3.2.2 P3100SBLRP/275-350V半导体放电管
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图3.3 半导体放电管工作原理
图中IPP(非重复峰值脉冲电流)：施加时不会损坏装置的特定波幅和波形的峰值脉冲电流的额定最大值；
IT (导通电流)：在导通条件下通过装置的电流；
VT (导通电压)：在特定电流IT的导通条件下跨过装置的电压；
IH (保持电流)：将装置维持在导通状态所需的最小电流
IBO (转折电流)：在转折电压VBO处的瞬态电流；
VBO(转折电压)：当浪涌电压超过反向击穿电压VBR，即将返送时跨过装置的最大电压，此值是在特定的电压增长率和电流增长率下测量的；
VD (闭态电压)：装置处在断开状态时两端的DC电压；
ID (泄漏电流)：装置处在断开状态时流过的极小的电流。 半导体放电管返送装置在电压低于转折电压VBO时通常处于高阻状态。在这个状态之前，流过装置的泄漏电流ID非常小，当电压超过VBO时，装置立刻返送而进入低阻状态，此时，跨过装置两端的电压为导通电压 VT（约为5伏），流过装置的电流为导通电流IT，放电管保持在低阻状态，直至通过装置的电流降至低于其保持电流IH。
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目前业界比较通常的标准是单个驱动器的防雷等级在差模4KV、共模6KV，带外置防雷器可以达到差模10KV，共模10KV的防护等级，共模、差摸全保护：压敏电阻RL1、RL2分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RL3、RL4与陶瓷气体放电管GT1串联后接地，主要是泄放共模雷击浪涌，RL6、GT2串联主要是泄放差模雷击浪涌，电路如下图所示。
图3.3 压敏电阻应用于LED电源
实际使用过程中，发现因为雷击损坏的情况并不多，更多的反而是疑似电网波动所导致，从损坏驱动器的拆解可以看出，内部防雷电路的损坏有2种状态：第1种状态，用于实现电压钳位的压敏电阻是点击穿，能量明显从器件上某点爆裂而开；第2种状态，用于实现电压钳位的压敏电阻是燃烧式毁坏。针对第1种情况，在实验室用浪涌发生器测试，通过加大模拟的浪涌电压，可以清楚重现这种单点式爆裂；第2种情况，在实验室也可以进行模拟，将驱动器的输入电压调高，在达到压敏电阻产生漏电流的时候会慢慢发热并烧毁。
一般电源厂商为了防止压敏电阻因为漏电流导致的发热烧毁，都会把压敏电阻的电压调整的较高，通常会用到621或681等级的压敏电阻，这种等级的VDR，在输入电压达到390Vac或者420Vac时才会出现漏电流，但是这种设计的问题在于，因为PFC级的输出电容的电压往往选择450VDC/500VDC，如果输入电压真的长时间达到380Vac(530VDC)，那PFC的输出电解电容也会出现鼓包、漏液，这种设计本身并不能保证电源在输入电压达到380Vac以上时的安全性。而且因为VDR等级的提高，对雷击电压的吸收效果会减弱。综合考虑，VDR1、VDR2最好的选择是561，这样与电解电容的耐压匹配，又更有效的吸收了雷击的能量。同时在实际的工程实施中，在每段路的配电箱中应该加入过压保护装置，有效的保证输入电压不会因为电网波动，或者三相电的不均衡，而冲高到380Vac以上，从而损坏电源。
从内部设计看，电源厂商需要重点考虑VDR的降额使用，保证在符合国标要求的40次测试条件下，VDR不会因为大电流冲击次数过多，或者因为能量吸收产生的温升，而产生损坏情况。一般VDR厂家都会给出耐受冲击电流的大小与次数的关系，为了设计的安全性，需要谨慎考虑VDR厂家的推荐使用条件。
陶瓷气体放电管用于电源防雷器共模电路中将雷电流泄放入地，也可用在差模电路中与压敏电阻串联而阻断其漏电流。在信号防雷器中常用于第一级泄放浪涌电流，由于其反应速度慢，还要用第二级作限压保护。
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1）在快速脉冲冲击下，陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间(一般为0.2～0.3μS，最快的也有0.1μS左右)，因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：
在放电管上并联电容器或压敏电阻；
在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；
采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体放电管作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
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2）直流击穿电压Vsdc的选择：直流击穿电压Vsdc的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.2倍以上。
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3、冲击放电电流的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流选择。放电管冲击放电电流应按标称冲击放电电流(或单次冲击放电电流的一半)来计算。
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4）陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大，一般不作并联使用。
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5）续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方(如有源电路中)，可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。
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1）检测方法
（1）放电管在黑暗中至少静置24小时，并在黑暗处进行测试
（2）测试电源可用交流、直流或脉冲，交流时频率50Hz正弦波。测试电路如下图所示。
引自“GB9434-88 过电压保护气体放电管测试方法”
通过测试将分别得到击穿时刻的直流电压和交流电压，直流电压作为标称击穿电压。
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2）元件标识看电压参数
NENSHI 230 17表示能士气体放电管，击穿电压230V，17是尾缀
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参考供应商：深圳市硕凯电子有限公司、浙江黄岩航洋
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