氣體放電管怎樣選型

一、 GDT 參數選擇步驟

關(guān)于GDT的選型上海雷卯EMC小哥引用“AC 220V線(xiàn)路進(jìn)行2kV線(xiàn)間和4kV線(xiàn)對地的過(guò)電壓防護”案例來(lái)闡述GDT的選型。

1. 續流電壓

考慮AC 220V線(xiàn)路工作電壓遠大于續弧電壓15V，因此不能直接只使用GDT進(jìn)行防護，需要采取其他措施（如串聯(lián)電阻或使用其他類(lèi)型的保護器件）來(lái)避免續弧現象。

2. 直流擊穿電壓

直流擊穿電壓選擇多大需根據以下計算得出：線(xiàn)路正常運行電壓峰值（交流線(xiàn)路需將有效值轉換為峰值）故220V×1.414=311.08V,最小直流擊穿電壓 min（ufdc）應當大于等于線(xiàn)路正常運行電壓峰值 (Up) 的1.8倍則1.8×311.08V=559.944V，可以選擇一個(gè)接近但不低于560V的直流擊穿電壓。例如，選擇600V的直流擊穿電壓的GDT。

3. 后級器件耐壓值

GDT的脈沖擊穿電壓需要基于后級電路中元件的耐壓能力來(lái)確定。后級保護器件的耐壓應當大于GDT的脈沖擊穿電壓，以確保電路安全。這一部分的具體數值需要根據后級電路的設計來(lái)決定。

4. 通流容量

首先確認測試波形，一般是8/20us和10/700us 2種波形，通流容量大小選擇：假設浪涌電壓完全出現在內阻上，則通流容量為 2000V/2Ω = 1000A，為了確保GDT能承受這一級別的浪涌電流，所選GDT的通流容量至少應為1000A。

通過(guò)上述步驟，我們可以合理地選擇并配置GDT以實(shí)現有效的浪涌保護。

二 GDT的應用：

通常電源、高速信號等都可以使用GDT浪涌防護, 低電容可以保證信號傳輸，微信搜索上海雷卯微信公眾號內可查看全套的防護方案。摘列示意圖如下。

三 GDT的續流問(wèn)題

當過(guò)電壓施加于GDT兩端時(shí)，其兩端電壓上升至足以引發(fā)氣體放電，從而導通GDT。隨著(zhù)通過(guò)GDT的電流增加，放電狀態(tài)會(huì )從輝光放電過(guò)渡到弧光放電。這兩種放電狀態(tài)都需要一定的維持電壓才能持續。在過(guò)電壓消失之后，理想的GDT應該立即斷開(kāi)，以恢復正常的工作狀態(tài)，然而在實(shí)際應用中，如果電路的工作電壓高于GDT的續流電壓（也稱(chēng)為維持電壓），GDT可能會(huì )繼續導通，形成續流現象。GDT的持續導通會(huì )導致電路短路，進(jìn)而產(chǎn)生較大的電流，最終可能導致GDT或其他電路元件過(guò)熱甚至損壞。

為了避免上述續流問(wèn)題，上海雷卯建議采取以下措施之一或結合使用：

1. 串聯(lián)限流電阻：在GDT與電路之間串聯(lián)一個(gè)適當的電阻，以限制通過(guò)GDT的電流，降低續流的可能性。

2. 使用附加保護器件：壓敏電阻可以在過(guò)電壓事件發(fā)生時(shí)與GDT共同工作，而在正常工作條件下能夠確保電路不受GDT續流的影響。

3. 選擇具有較高續流電壓的GDT，使得在正常工作電壓下不易觸發(fā)續流現象。提高續弧電壓，并不是不續流，工作電壓足夠大，還是會(huì )續流，要注意這點(diǎn)。

四 上海雷卯既往客戶(hù)的案例分析

產(chǎn)品背景：220V AC輸入，滿(mǎn)足浪涌8/20us和1.2/50us測試標準，差模6kV,共模10kV，絕緣耐壓測試1750V，3S實(shí)驗，但是浪涌共模10kV時(shí)，次級電解電容異常。

初始選型問(wèn)題：初始設計中，考慮到絕緣耐壓測試的要求，選擇了直流擊穿電壓高達3600V的GDT。然而，這樣的選擇導致了殘壓過(guò)高（約5.1kV），這與電路保護的需求產(chǎn)生了沖突。在浪涌測試過(guò)程中，次級電解電容器由于殘壓過(guò)高而受到損害。

解決方案 更換GDT：將GDT的直流擊穿電壓從3600V降低至2500V，以減小殘壓（大約2.8kV），同時(shí)確保它能夠承受絕緣耐壓測試的要求。更換后的GDT在進(jìn)行10kV共模浪涌測試時(shí)，次級電解電容器未再出現異常，測試通過(guò)。

安規測試：在安規測試中，通常要求移除過(guò)電壓保護器件來(lái)進(jìn)行絕緣耐壓測試，以便準確評估線(xiàn)纜和絕緣外殼之間的耐壓性能。然而，在某些行業(yè)中，如鐵路行業(yè)，不允許移除保護器件，因為這種做法一般不符合現場(chǎng)實(shí)際情況。

結論：在本案例中，通過(guò)調整GDT的選擇，上海雷卯成功解決了次級電解電容器在共模10kV浪涌測試中出現的問(wèn)題。同時(shí)也綜合考慮行業(yè)實(shí)踐與安規標準之間的平衡。通過(guò)合理選擇保護器件，并根據實(shí)際情況進(jìn)行適當的調整，可以確保電路既符合安全標準又能在實(shí)際應用中提供有效的保護。

五 常見(jiàn)場(chǎng)景的浪涌防護GDT用料推薦

如需更詳細的方案，更多接口防護需求，請關(guān)注上海雷卯公眾號或聯(lián)系EMC小哥。

上海雷卯專(zhuān)業(yè)研發(fā)銷(xiāo)售ESD，TVS，TSS，GDT，MOV，MOSFET，Zener，電感等產(chǎn)品。雷卯致力于為客戶(hù)提供高品質(zhì)產(chǎn)品，以保護電路免受靜電干擾和電壓波動(dòng)的影響。雷卯擁有一支經(jīng)驗豐富的研發(fā)團隊，能夠根據客戶(hù)需求提供個(gè)性化定制服務(wù)，為客戶(hù)提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。