[發明專利]抑制連續脈沖的電涌保護器

無效

• 申請號: 201010148019.2
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN101800423A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 束靜;張南法
• 申請（專利權）人: 常州市創捷防雷電子有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/06
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及一種電涌保護器，尤其是一種用于抑制浪涌過電壓，從而保護電子、電氣設備的電涌保護器，并且該電涌保護器在連續脈沖電流下的殘壓相對穩定。

背景技術

電涌保護器(SPD)是一種以伏安特性為非線性的元件作為主要功能元件，用來抑制瞬時過電壓，泄放浪涌電流的保護器件，廣泛應用于各種電子和電氣產品中。限壓特性的典型元件是壓敏電阻器和半導體浪涌抑制二極管，開關特性的典型元件有氣體放電管，空氣放電間隙，可控硅二極管等。僅用壓敏電阻器(MOV)的SPD或僅用氣體放電管(GDT)的SPD，或由壓敏電阻器與氣體放電管串聯構成的SPD(以下簡稱″V-G串聯型SPD″)，是目前SPD的三個主導品種。在低壓配電系統中大量使用著僅用MOV的SPD，這種SPD的應用技術中有一個難以解決的矛盾，就是保護特性與電壓壽命和暫時過電壓(TOV)耐受能力的矛盾。由于這種SPD中的MOV上始終加有系統電壓，這個電壓應力將使MOV老化，當系統中出現TOV時，MOV極易損壞。為了提高MOV承受系統電壓和系統TOV的能力，只能選用參考電壓高的MOV，但這樣一來，系統中因雷電和系統操作出現過電壓時，MOV的殘壓相應升高，結果保護性能變差。而將MOV與氣體放電管(GDT)或空氣間隙串聯起來，即做成″V-G串聯型SPD″是解決上述矛盾的一個方法。在V-G串聯型SPD中，氣體放電管(GDT)或空氣間隙隔離了系統電壓和低值TOV，平時MOV上不承受電壓應力，沒有系統電壓引起的老化問題，因而可以選用參考電壓低的MOV，使保護性能得到改善。當系統中出現浪涌電壓時，一開始浪涌電壓按兩個元件的電容量分配。由于MOV的固有電容比GDT的固有電容大得多，前者一般是后者的幾百倍以上，因而浪涌電壓一開始幾乎全部加在GDT上，迫使GDT擊穿進入電暈或電弧放電狀態。當浪涌電壓消失后，MOV將電源推動的續流截斷。V-G串聯型SPD的這些優點，使得它的應用范圍日益擴展。

但是，普通V-G串聯型SPD有一個重要缺點：由于MOV元件在低電壓下的漏電流極小，等效電阻可高達數十兆歐或更高，這個電阻與MOV固有電容的乘積所形成的放電時間常數可達秒級，因此，在連續脈沖電流下，前一次脈沖電流充入MOV固有電容的電荷不能迅速泄放，當下一次脈沖加來時，并且若這個脈沖與上一次脈沖是同極性的話，那么MOV固有電容上的殘存電壓將疊加在氣體放電元件的擊穿電壓上，使V-G串聯組合的放電電壓提高。因此，普通V-G串聯型SPD，在連續脈沖下，由于限壓元件本身固有電容上殘存電荷的影響，使后續同極性脈沖的殘壓升高，而且，相鄰兩次脈沖的間隔時間越短，升高的比例越大。這嚴重損害了SPD的保護性能，因為實際雷擊放電是多重放電，平均脈沖數為2～3個，最多紀錄到42個脈沖，脈沖間隔時間大體為0.6ms～0.8s，因此普通V-G串聯型SPD實際上不適用于抑制連續脈沖。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種在連續脈沖電流下，能迅速泄放限壓元件本身固有電容上由于上一次放電所積存的殘余電荷，能夠保證整個電涌保護器殘壓的穩定性的電涌保護器。

本發明所采用的技術方案為：一種抑制連續脈沖的電涌保護器，用于抑制浪涌過電壓，包括串聯設置的限壓元件和氣體放電元件，所述的限壓元件上并聯泄放電阻器。

具體的說，所述的限壓元件為壓敏電阻器或浪涌抑制二極管；所述的氣體放電元件為氣體放電管或空氣間隙；所述的泄放電阻器為線性電阻器或電壓非線性系數較低的非線性電阻器。

進一步的說，在泄放電阻器與限壓元件并聯的結構上可以為：泄放電阻器與限壓元件分體式并聯或泄放電阻器與限壓元件一體式封裝設置。

由于脈沖的間隔時間都較短，為了達到更好的抑制效果，從而保護電子、電氣設備，所述的泄放電阻器至少需要滿足兩個基本要求：1)所述的泄放電阻器的電阻值R_X與限壓元件的固有電容量C_Z的乘積形成泄放時間常數τ₁，所述的泄放時間常數τ₁小于脈沖間隔時間Δt；2)所述的泄放電阻器的脈沖耐電壓高于限壓元件的殘壓。