发射台站防雷电路中的元器件分析

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1、发射台站防雷电路中的元器件分析　　摘要：文章阐述了发射台站防雷电路中各类防雷元器件的原理、特点以及应用情况，为更好地维护防雷系统提高一些技术层面的依据，从而使防雷系统发挥有效作用，保护发射系统设备，防止雷击对人身安全和设备安全造成危害。　　关键词：气体放电管；压敏电阻；TVS；TSS；Y电容　　1气体放电管　　气体放电管是一种开关型保护器件（如图1所示），采用密闭封装，内部有两个或数个带间隙的金属电极，其间充满惰性气体（氩气或氖气）。当电极两端电压超过规定值时，气体放电管内的气体被击穿导电，气体放电管由绝缘状态转化为导电状态，

2、进行过电流的泄放。同时使两极间电压维持在20～50V，以此来保护后级电路。　　防雷设计中，气体放电管使用时主要考虑的参数有：直流击穿电压、通流容量、冲击击穿电压等。在普通交流线路上使用气体放电管防雷时，要求保证在正常工作波动范围内，放电管不能被击穿，即要求当Up为正常运行时线路电压峰值时，直流放电电压范围应为：min（Ufdc）≥1.8Up。其中Ufdc为直流击穿电压，min（Ufdc）为直流击穿电压最小值。　　在发射机系统中，气体放电管常被用于以下几个地方：一是低压交流电源三相四线各路对地的保护；二是电子管各极偏压或功率模块

3、整流输出的直流电压的接地保护；三是系统各控制信号和检测信号回路对地的保?o；四是天馈线内层芯线对外层地线的保护。气体放电管大多数的失效情况为开路，极少数情况下会出现短路的失效模式。气体放电管主要短板在于使用寿命相对比较短，经多次冲击后性能下降明显。因此要在检修维护中定期对气体放电管进行检测，特别是经过雷雨天气后，长期使用的要更换。　　2压敏电阻　　压敏电阻属于常用的限压型保护器件（如图2所示）。压敏电阻的电压与电阻成非线性关系，当压敏电阻的两端出现过电压时，它将接近短路并将两端电压钳位到一个相对较小的值，以此避免过电压对后级电

4、路的破坏。在使用压敏电阻时，我们注意考虑的参数是：压敏电压、通流容量、响应时间、结电容等。　　压敏电阻一般可用于电子电路中的过电压保护，其响应时间小于空气放电管，但大于TVS管，为ns级，满足电子线路响应速度快的要求。其结电容一般在几百到几千nF，漏电流较大，因此压敏电阻不能直接用于对高频信号线路的过电压保护。　　我们在采用压敏电阻设计防雷电路时，应该重点考虑其压敏电压min（U1mA）和通流容量。在直流电路中，要求压敏电压大于2倍直流工作电压。在交流电路中，压敏电压大于2.5倍交流工作电压。这个取值在保证压敏电阻正常工作时，

5、还能有适当的富余量。在信号电路设计中，应压敏电压一般大于1.5倍信号回路的峰值电压。压敏电阻的通流容量小于气体放电管，一般不用于大电流电路。可根据防雷设计要求来决定压敏电阻的通流容量。通常选用的压敏电阻通流值大于电路设计要求的最大通流量，且至少能经受两次电流冲击不损坏。　　压敏电阻主要是短路失效模式。但若是流经的过电流过大时，也可能造成阀片炸裂损坏而开路。压敏电阻经多次过电压冲击后，性能下降明显，因此其使用寿命缩短，需定期检测，定期更换。　　在发射机的低压整流滤波电路中，经常使用压敏电阻对输入电源进行保护。　　3电压钳位型瞬态

6、抑制二极管（TVS）　　限压保护器件类还包括电压钳位型瞬态抑制二极管TVS（如图3所示），它的电压与电阻关系也具有非线性特性，当其工作时，会钳位过电压到一个接近0V的值，以实现对电路的保护。主要性能参数有：最大钳位电压、反向击穿电压、响应时间等。　　TVS管的非线性特性更适合过电压保护，当加在TVS管上的过电压增大时，TVS管的钳位电压上升速度比较慢，获得的残压输出更理想。因此在对信号要求较高的控制和检测回路中，一般选择使用TVS管。同时由于TVS管有在所有限压型浪涌保护器件最小的的通流容量，它一般更多的用在最末级的精细保护。

7、同样因为这个原因，其一般不用于交流电源的保护。而在功率模块或直流偏压等直流电源中使用TVS管保护时，一般都需要同压敏电阻等通流量大的器件配合使用，这样才可以满足较大功率输出。TVS管具有较好的集成性，适合在单板上使用。　　TVS管可以进行单向或者双向保护。在直流电路和单极性的信号电路中，一般采用单向TVS管，其输出的残压比压敏电阻低50%以上。　　防雷设计时要重点考虑TVS的通流容量和反向击穿电压。在直流回路中，有min（U1mA）≥（1.8～2）Udc。在信号回路中，有min（U1mA）≥（1.2～1.5）Umax。　　在发

8、射机系统中，TVS管常见于直流偏压电源、控制信号线路和天馈线路等的防雷保护中。其主要工作模式是短路钳位。但TVS管也可能因过电流太大，导致炸裂而开路。相比于压敏电阻，TVS管拥有相对较长的使用寿命。　　4电压开关型瞬态抑制二极管（TSS）　　与TVS相同，电压开关型瞬态抑制二